Makalah: MEDAN LISTRIK
Jumat, 22 Maret 2013
1
komentar
BAB
I
PENDAHULUAN
A. Latar
Belakang
Kata
“Listrik” bisa membangkitkan bayangan teknologi modern yang kompleks: komputer,
cahaya, motor, daya listrik. Tetapi gaya listrik akan tampak memainkan peranan
yang lebih dalam pada kehidupan kita: menurut teori atom, gaya yang bekerja
antara atom dan molekul untuk menjaga agar mereka tetap bersatu untuk membentuk
zat cair dan padat adalah gaya listrik dan gaya listrik juga terlibat pada
proses metabolisme yang terjadi dalam tubuh kita. Banyak gaya yang telah kita
bahas sampai saat ini, seperti gaya elastik, gaya normal, dan gaya kontak
lainnya (dorongan dan tarikan) dianggap merupakan akibat dari gaya listrik yang
bekerja pada tingkat atomik.
Banyak
gaya umum yang bisa dianggap sebagai “gaya kontak”, seperti tangan Anda mendorong
atau menarik kereta belanja, atau raket tenis memukul bola tenis. Kebalikannya,
baik gaya gravitasi maupun gaya listrik bekerja dari jarak tertentu, gaya akan
ada bahkan ketika kedua benda tidak bersentuhan. Gagasan gaya bekerja
dari jarak tertentu merupakan suatu hal yang sulit untuk para
pemikir zaman dulu. Newton sendiri tidak merasa nyaman dengan gagasan ini ketika
ia menerbitkan hukum gravitasi universalnya. Cara yang biasa membantu untuk
memahami situasi ini menggunakan ide medan, yang dikembangkan oleh
ilmuwan inggris Michael Faraday
(1791-1867).
Sebuah
muatan listrik dikatakan memiliki medan listrik di sekitarnya. Medan listrik
adalah daerah di sekitar benda bermuatan listrik yang masih mengalami gaya
listrik. Jika muatan lain berada di dalam medan listrik dari sebuah benda
bermuatan listrik, muatan tersebut akan mengalami gaya listrik berupa gaya
tarik atau gaya tolak.
Listrik
mengalir dari saluran positif ke saluran negatif. Dengan listrik arus searah
jik kita memegang hanya kabel positif (tapi tidak memegang kabel negatif),
listrik tidak akan mengalir ke tubuh kita (kita tidak terkena setrum). Demikian
pula jika kita hanya memegang saluran negatif.
Listrik
dapat disimpan, misalnya pada sebuah aki atau baterai. Listrik yang kecil,
misalnya yang tersimpan dalam baterai, tidak akan memberi efek setrum pada
tubuh. Pada aki mobil yang besar, biasanya ada sedikit efek setrum, meskipun
tidak terlalu besar dan berbahaya. Listrik mengalir dari kutub positif
baterai/aki ke kutub negatif.
B. Tujuan
Penulisan
Adapun
tujuan penulisan dalam pembuatan makalah ini adalah untuk memenuhi tugas dalam mata
kuliah Listrik Magnet. Selain itu juga penulis bertujuan untuk mengetahui lebih
jauh tentang medan gaya listrik serta untuk menambah wawasan Kami sebagai Mahasiswa. Khususnya kelompok Kami
(kelompok I).
C. Pembatasan
Masalah
Dalam
melakukan tugas makalah ini, kami sudah melaksanakannya semaksimal mungkin akan
tetapi karena adanya keterbatasan kemampuan, waktu, tenaga dan pikiran maka
kami membatasi masalah tentang medan listrik.
BAB
II
PEMBAHASAN
A.
Pengertian
Listrik
Kelistrikan adalah sifat benda yang muncul dari adanya muatan
listrik. Listrik, dapat juga diartikan sebagai berikut:
v Listrik adalah kondisi dari partikel sub atomik tertentu, seperti
elektron dan proton, yang menyebabkan penarikan dan penolakan gaya di
antaranya.
v Listrik adalah sumber energi
yang disalurkan melalui kabel. Arus listrik timbul karena muatan listrik
mengalir dari saluran positif ke saluran negatif.
Bersama dengan magnetisme, listrik membentuk interaksi fundamental
yang dikenal sebagai elektromagnetisme. Listrik memungkinkan terjadinya banyak
fenomena fisika yang dikenal luas, seperti petir, medan listrik, dan arus listrik.
Listrik digunakan dengan luas di dalam aplikasi - aplikasi industri seperti
elektronik dan tenaga listrik.
B. Sifat-sifat
Listrik
Listrik
memberi kenaikan terhadap 4 gaya dasar alami, dan sifatnya yang tetap dalam
benda yang dapat diukur. Dalam kasus ini, frase "jumlah listrik"
digunakan juga dengan frase "muatan listrik" dan juga "jumlah
muatan". Ada 2 jenis muatan listrik: positif dan negatif. Melalui
eksperimen, muatan-sejenis saling menolak dan muatan-lawan jenis saling menarik
satu sama lain. Besarnya gaya menarik dan menolak ini ditetapkan oleh hukum
Coulomb. Beberapa efek dari listrik didiskusikan dalam fenomena listrik dan
elektromagnetik.
Satuan
unit SI dari muatan listrik adalah coulomb, yang memiliki singkatan
"C". Simbol Q digunakan dalam persamaan untuk mewakili
kuantitas listrik atau muatan. Contohnya, "Q=0,5 C" berarti
"kuantitas muatan listrik adalah 0,5 coulomb".
Jika
listrik mengalir melalui bahan khusus, misalnya dari wolfram dan tungsten,
cahaya pijar akan dipancarkan oleh logam itu. Bahan-bahan seperti itu dipakai
dalam bola lampu (bulblamp atau bohlam).
Setiap
kali listrik mengalir melalui bahan yang mempunyai hambatan, maka akan
dilepaskan panas. Semakin besar arus listrik, maka panas yang timbul akan
berlipat. Sifat ini dipakai pada elemen setrika dan kompor listrik.
C. Tanda muatan
listrik
Muatan listrik dapat bernilai negatif, nol (tidak terdapat muatan atau jumlah satuan muatan positif dan negatif sama) dan negatif. Nilai muatan ini akan memengaruhi perhitungan medan listrik dalam hal tandanya, yaitu positif atau negatif (atau nol). Apabila pada setiap titik di sekitar sebuah (atau beberapa) muatan dihitung medan listriknya dan digambarkan vektor-vektornya, akan terlihat garis-garis yang saling berhubungan, yang disebut sebagai garis-garis medan listrik. Tanda muatan menentukan apakah garis-garis medan listrik yang disebabkannya berasal darinya atau menuju darinya. Telah ditentukan (berdasarkan gaya yang dialami oleh muatan uji positif), bahwa:
~ Muatan positif
(+) akan
menyebabkan garis-garis medan listrik berarah dari padanya menuju keluar,
~ Muatan negatif
(-) akan
menyebabkan garis-garis medan listrik berarah menuju masuk padanya.
~ Muatan nol
( ) tidak
menyebabkan adanya garis-garis medan listrik.
D. Teori
Dasar Medan Gaya Listrik
~ Garis
medannya memiliki awal dan akhir, berawal dari penghantar bertegangan sebagai sumbernya dan berakhir pada struktur
konduktif.
~ Besaran
medan listrik
~ kuat
medan listrik E, satuan kV/m.
Medan adalah
suatu besaran yang mempunyai harga pada tiap titik dalam ruang. Atau secara
matematis, medan merupakan sesuatu yang merupakan fungsi kontinu dari posisi
dalam ruang.
Medan Listrik merupakan
daerah atau ruang di sekitar benda yang bermuatan listrik dimana, jika sebuah
benda bermuatan lainnya diletakkan pada daerah itu masih mengalami gaya
elektrostatis (disebut juga gaya coulomb).
Gaya listrik adalah gaya
yang dialami oleh obyek bermuatan yang berada dalam medan listrik. Rumusan gaya
listrik kadang sering dipertukarkan dengan hukum Coulomb, padahal gaya listrik
bersifat lebih umum ketimbang hukum tersebut, yang hanya berlaku untuk dua buah
muatan titik. Jadi suatu titik dikatakan berada dalam medan listrik apabila
suatu benda yang bermuatan listrik ditempatkan pada titik tersebut akan
mengalami gaya listrik.
Gambar diatas titik B berada didalam daerah medan listrik yang disebabkan oleh benda bermuatan A.
Gaya
listrik, sebagaimana umumnya gaya, dilambangkan dengan huruf F atau
biasa d iberi indeks kecil di bawah E (electric) atau L (listrik).
F = qE
Dengan
:
q
= muatan listrik (coulomb)
E
= medan listrik (N/C)
Medan
Listrik sering juga di pakai istilah kuat medan listrik atau intensitas medan
listrik. Kuat medan listrik di suatu titik adalah gaya yang diderita oleh suatu
muatan percobaan yang diletakkan dititi itu dibagi oleh besar muatan percobaan.
Adanya
medan gaya listrik digambarkan oleh Garis Medan Listrik (Lines of Force) yang
mempunyai sifat:
1.
Garis Medan listrik keluar dari muatan positif menuju ke muatan negatif
2.
Garis medan listrik antara dua muatan tidak pernah berpotongan
3.
Jika medan listrik di daerah itu kuat, maka garis medan listriknya rapat dan
sebaliknya.
Medan ada dua macam yaitu :
* Medan vektor, misalnya medan listrik dan medan magnet
Ada
dua jenis muatan listrik yang diberi nama positif dan negatif. Muatan listrik
selalu merupakan kelipatan bulat dari satuan muatan dasar e. Muatan dari
elektron adalah - e dan proton + e. Benda menjadi bermuatan
akibat adanya perpindahan muatan dari satu benda ke benda lainnya, biasanya
dalam bentuk elektron. Muatan bersifat kekal. Muatan tidak diciptakan maupun dimusnahkan
pada proses pemberian muatan, tetapi hanya berpindah tempat.
Gaya
yang dilakukan oleh satu muatan kepada muatan lainnya bekerja sepanjang garis
yang menghubungkan muatan-muatan. besarnya gaya berbanding lurus dengan hasil
kali muatanmuatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. Gaya akan
tolak menolak jika muatanmuatan mempunyai tanda yang sama dan akan tarik
menarik jika mempunyai tanda yang tidak sama. Hasil ini dikenal sebagai Hukum
Coulomb :
Dimana :
F
= gaya tarik (N)
r
= jarak muatan q1 dan q2 (m)
k
= tetapan Coulumb = 8,99x109 (N.m2
/C2)
q1
dan q2 = muatan listrik (Coulumb)
Sebuah
muatan listrik dikatakan memiliki medan listrik di sekitarnya. Medan listrik
adalah daerah di sekitar benda bermuatan listrik yang masih mengalami
gaya listrik. Jika muatan lain berada di dalam medan listrik dari sebuah benda
bermuatan listrik, muatan tersebut akan mengalami gaya listrik berupa gaya
tarik atau gaya tolak.
Arah
medan listrik dari suatu benda bermuatan listrik dapat digambarkan menggunakan
garis-garis gaya listrik. Sebuah muatan positif memiliki garis gaya listrik dengan arah keluar dari muatan tersebut. Adapun,
sebuah muatan negatif memiliki garis gaya listrik dengan arah masuk ke muatan
tersebut.
Besar
medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik dinamakan kuat medan listrik.
Jika sebuah muatan uji q’ diletakkan di dalam medan listrik dari sebuah
benda bermuatan, kuat medanlistrik E benda tersebut adalah besar gaya
listrik F yang timbul di antara keduanya dibagi besar muatan uji. Jadi,
dituliskan:
F
= E q’
Kuat
medan listrik juga merupakan besaran vektor karena memiliki arah, maka
penjumlahan antara dua medan listrik atau lebih harus menggunakan penjumlahan
vektor. Arah medan listrik dari sebuah muatan positif di suatu titik adalah
keluar atau meninggalkan muatan tersebut. Adapun, arah medan listrik dari
sebuah muatan negatif di suatu titik adalah masuk atau menuju ke muatan
tersebut.
E.
Distribusi muatan listrik
Medan
listrik tidak perlu hanya ditimbulkan oleh satu muatan listrik, melainkan dapat
pula ditimbulkan oleh lebih dari satu muatan listrik, bahkan oleh distribusi
muatan listrik baik yang diskrit maupun kontinu. Contoh-contoh distribusi
muatan listrik misalnya:
*
kumpulan
titik-titik muatan
*
kawat
panjang lurus berhingga dan tak-berhingga
*
lingkaran
kawat
*
pelat
lebar berhingga atau tak-berhingga
v
cakram
tipis dan cincin
F. Garis-garis
Medan Listrik
* Memvisualisasikan
pola-pola medan listrik adalah dengan menggambarkan garis-garis dalam arah
medan listrik.
* Vector
medan listrik di sebuah titik titik, tangensial terhadap garis-garis medan listrik.
* Jumlah
garis-garis per satuan luas permukaan yang tegak lurus garis-garis medan
listrik, , sebanding dengan medan listrik di daerah tersebut.
 |
Gaya
Coulomb di sekitar suatu muatan listrik akan membentuk medan listrik. Dalam
membahas medan listrik, digunakan pengertian kuat medan. Untuk medan gaya
Coulomb, kuatmedan listrik adalah vektor gaya Coulomb yang bekerja pada satu
satuan muatan yang kita letakkan pada suatu titik dalam medan gaya ini, dan
dinyatakan dengan E (r).
Muatan
yang menghasilkan medan listrik disebut muatan sumber. Misalkan muatan
sumber berupa muatan titik q. Kuat medan listrik yang dinyatakan pada suatu
vektor posisi terhadap muatan sumber tsb, adalah medan pada satu satuan muatan
uji. Bila kita gunakan muatan uji sebesar q’→0 pada vektor posisi r relatif
terhadap muatan sumber, kuat medan harus sama dengan E(r ).
dimana
adalah vektor satuan arah radial keluar.
G. Kuat
Medan Gaya Listrik
Medan
gaya listrik yaitu Gaya elektrostatik yang dialami oleh satu satuan muatan
positif yang diletakkan di titik itu setiap satuan muatannya. Didefinisikan
sebagai hasil bagi gaya listrik yang bekerja pada suatu muatan uji dengan besar
muatan uji tersebut.
Besar
medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik dinamakan kuat medan listrik.
Jika sebuah muatan uji q’ diletakkan di dalam medan listrik dari sebuah
benda bermuatan, kuat medan listrik E benda tersebut adalah besar gaya
listrik F yang timbul di antara keduanya dibagi besar muatan uji.
Kuat
medan listrik juga merupakan besaran vektor karena memiliki arah, maka
penjumlahan antara dua medan listrik atau lebih harus menggunakan penjumlahan
vektor. Arah medan listrik dari sebuah muatan positif di suatu titik adalah
keluar atau meninggalkan muatan tersebut. Adapun, arah medan listrik dari
sebuah muatan negatif di suatu titik adalah masuk atau menuju ke muatan tersebut.
1. Di
Suatu Titik Akibat Suatu Muatan Sumber
Misalkan
ada Sebuah Titik P yang berjarak r dari suatu muatan sumber q, maka arah kuat medan
listrik di titik P searah dengan gaya elektrostatis yang dialami oleh sebuah
muatan uji q’ yang bermuatan positif yang diletakkan di titik tersebut, dan
digambarkan sebagai berikut:
2. Akibat
Beberapa Muatan
Medan
listrik adalah gaya listrik persatuan muatan. Karena gaya listrik mengikuti
prinsip superposisi secara vektor, demikian juga yang terjadi pada medan listrik.
Hal ini berarti kuat medan listrik dari beberapa muatan titik adalah jumlah
vektor kuat medan listrik dari masing – masing muatan titik. Misalkan dua buah
muatan listrik +q1 dan –q2 terletak seperti terlihat dalam gambar:
Kuat
medan listrik di P akibat muatan +q1 adalah E1 yang arahnya menjauhi q1 dan
kuat medan listrik di P akibat ,muatan – q2 adalah E2 yang menuju q2. Dengan
metode penjumlahan vektor, maka kuat medan listrik total di titik P ( Ep )
adalah :
H. Energi medan listrik
Medan listrik menyimpan energi. Rapat energi suatu medan listrik diberikan oleh
Total energi yang tersimpan pada medan listrik dalam
suatu volum V adalah
Dengan dT adalah elemen diferensial volum.
I. Fluks
Listrik
Apabila terdapat garis-garis gaya dari suatu medan listrik homogen yang menembus tegak lurus suatu bidang seluas A, maka hasil kali antara kuat medan listrik E dan luas bidang A yang tegak lurus dengan medan listrik itu disebut dengan fluks listrik (Φ).
Di mana Φ = fluks medan listrik (N/C m2 =
weber = Wb)
E
= kuat medan listrik (N/C)
A
= luas bidang yang ditembus listrik (m2)
θ = sudut antara vektor E dan garis normal bidang
J.
Hubungan Medan Listrik dan Medan Magnet dengan
Kesehatan
Para ahli telah sepakat bahwa medan listrik dan medan magnet yang
berasal dari jaringan listrik digolongkan sebagai frekuensi ekstrim rendah
dengan konsekuensi kemampuan memindahkan energi sangat kecil, sehingga tidak
mampu mempengaruhi ikatan kimia pembentuk sel-sel tubuh manusia. Disamping itu
sel tubuh manusia mempunyai kuat medan listrik sekitar 10 juta Volt/m yang jauh
lebih kuat dari medan listrik luar. Medan listrik dan medan magnet dengan
frekuensi ekstrim rendah ini juga tidak mungkin menimbulkan efek panas seperti
yang dapat terjadi pada efek medan elektromagnet gelombang mikro, frekuensi
radio, dan frekuensi yang lebih tinggi seperti pada telepon seluler. Adanya
sementara orang yang tinggal dekat dengan jaringan transmisi listrik melaporkan
keluhan-keluhan seperti sakit kepala, pusing, berdebar dan
susah tidur serta
kelemahan seksual adalah bersifat subyektif, karena persepsi mereka yang kurang
tepat.
Gejala
Efek Medan Gaya Listrik:
1.
Sistem saraf. Mengantuk, insomnia, susah berkonsentrasi, mudah lupa,
cepat marah, depresi,tegang leher, sempoyongan, nyeri kepala, kesemutan.
2.
Sistem sirkulasi (jantung dan pembuluh darah). Nyeri dada, jantung
berdebar-debar, gangguan irama jantung, tekanan darah tinggi.
3.
Sistem pencernaan. Sariawan, sakit maag (gastritis), sembelit, mencret,
perut kembung.
4.
Sistem penglihatan. Mata mudah lelah, penglihatan kabur.
5.
Sistem pendengaran. Telinga berdenging. Sistem anggota gerak tubuh.
Mudah lelah, nyeri otot, kaku pada persendian.
6.
Sistem anggota gerak tubuh. Mudah lelah, nyeri otot, kaku pada
persendian.
7. Sistem ekskresi (ginjal dan
salurannya). Sering kencing, susah kencing.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Listrik
mengalir dari saluran positif ke saluran negatif. Dengan listrik arus searah
jika kita memegang hanya kabel positif (tapi tidak memegang kabel negatif),
listrik tidak akan mengalir ke tubuh kita (kita tidak terkena setrum). Demikian
pula jika kita hanya memegang saluran negatif.
Listrik
dapat disimpan, misalnya pada sebuah aki atau baterai. Listrik yang kecil,
misalnya yang tersimpan dalam baterai, tidak akan memberi efek setrum pada
tubuh. Pada aki mobil yang besar, biasanya ada sedikit efek setrum, meskipun
tidak terlalu besar dan berbahaya. Listrik mengalir dari kutub positif
baterai/aki ke kutub negatif.
Medan
adalah suatu besaran yang mempunyai
harga pada tiap titik dalam ruang. Atau secara matematis, medan merupakan
sesuatu yang merupakan fungsi kontinu dari posisi dalam ruang.
Medan
Listrik merupakan daerah atau ruang di sekitar
benda yang bermuatan listrik dimana jika sebuah benda bermuatan lainnya
diletakkan pada daerah itu masih mengalami gaya elektrostatis.
Gaya
listrik adalah gaya yang dialami oleh obyek bermuatan
yang berada dalam medan listrik. Rumusan gaya listrik kadang sering
dipertukarkan dengan hukum Coulomb, padahal gaya listrik bersifat lebih umum
ketimbang hukum tersebut, yang hanya berlaku untuk dua buah muatan titik.
Adanya
Medan Listrik digambarkan oleh Garis Medan Listrik (Lines of Force) yang
mempunyai sifat:
1.
Garis Medan listrik keluar dari muatan positif menuju ke muatan negatif
2.
Garis medan listrik antara dua muatan tidak pernah berpotongan
3.
Jika medan listrik di daerah itu kuat, maka garis medan listriknya rapat dan
sebaliknya.
Arah
medan gaya listrik
* Jika
muatan sumber muatan positif maka arah garis medan listrik adalah menuju keluar.
* Jika
muatan sumber adalah negatif maka arah garis medan adalah masuk ke dirinya sendiri.
Kuat
medan gaya listrik yaitu Gaya elektrostatik yang dialami oleh satu satuan
muatan positif yang diletakkan di titik itu setiap satuan muatannya.
Didefinisikan sebagai hasil bagi gaya listrik yang bekerja pada suatu muatan
uji dengan besar muatan uji tersebut.
B. Saran
Makalah
ini untuk mengetahui lebih jauh tentang medan listrik serta untuk menambah wawasan
kita tentang pengertian listrik, medan gaya listrik, sifat-sifat listrik, kuat
medan listrik, dan gejala terjadi medan listrik tersebut.
Kritik
dan Saran yang bersifat membangun selalu Kami harapkan demi kesempurnaan makalah
Kami. Bagi para pembaca yang ingin mengetahui lebih jauh mengenai Medan
Listrik, penulis mengharapkan agar para pembaca membaca buku-buku lainnya yang
berkaitan dengan judul Medan Gaya Listrik.
DAFTAR
PUSTAKA
Giancoli,
Douglas C. 2001. FISIKA, edisi kelima, jidil 2. Jakarta : Erlangga.
Supiyanto.
2007. Fisika SMA XII Kurikulum KTSP Standar Isi 2006. Jakarta :
Erlangga.
Jatmiko,
Budi. 2004. Modul Fis.20.Listrik Statis. Surabaya : Bagian Proyek Pengembangan Kurikulum
www.IndofamilyNetHealth.com/2009/02/06/
Gejala_Efek_Medan_Listrik/Medan_Listrik.doc
-
bab2-medan-listrik_dan_hukum_grauss.pdf
-
Bahan_ajar_Fisika_Dasar._Fakultas_Kehutanan_UGM/Fisika_dasar.doc
www.id.wikipedia.org./wiki/Gaya_listrik/
Baca Selengkapnya ....
