Fluks listrik
Bayangkan sebuah medan listrik E melewati sebuah permukaan. Pertimbangkan area infinitesimal (dA) pada permukaan tersebut di mana E tetap konstan. Juga asumsikan bahwa sudut antara E dan dA adalah i. Fluks listrik didefinisikan sebagai EdAcos(i). E dan dA adalah vektor. Fluks adalah dot product dari E dan dA. Dengan menggunakan notasi vektor penuh, fluks listrik d Φ E {\displaystyle d\Phi _{E}\,}
melalui area kecil d A {\displaystyle d\mathbf {A} }
diberikan oleh
d Φ E = E ⋅ d A {\displaystyle d\Phi _{E}=\mathbf {E} \cdot d\mathbf {A} } 
Fluks listrik di atas permukaan S oleh karena itu diberikan oleh integral permukaan:
Φ E = ∫ S E ⋅ d A {\displaystyle \Phi _{E}=\int _{S}\mathbf {E} \cdot d\mathbf {A} } 
di mana E adalah medan listrik dan dA adalah area diferensial pada permukaan S {\displaystyle S}
dengan normal permukaan yang menghadap ke luar yang mendefinisikan arahnya.
Untuk permukaan Gaussian tertutup, fluks listrik diberikan oleh:
Φ E = ∮ S E ⋅ d A = Q S ϵ 0 {\displaystyle \Phi _{E}=\oint _{S}\mathbf {E} \cdot d\mathbf {A} ={\frac {Q_{S}}{\epsilon _{0}}}} 
di mana QS adalah muatan netto yang dilingkupi oleh permukaan (termasuk muatan bebas dan terikat), dan ε0 adalah konstanta listrik. Hubungan ini dikenal sebagai hukum Gauss untuk medan listrik dalam bentuk integral dan merupakan salah satu dari empat persamaan Maxwell.
Fluks listrik tidak dipengaruhi oleh muatan yang tidak berada di dalam permukaan tertutup. Tetapi medan listrik netto, E, dalam persamaan Hukum Gauss, dapat dipengaruhi oleh muatan yang berada di luar permukaan tertutup. Hukum Gauss benar dalam semua situasi, tetapi orang hanya dapat menggunakannya untuk menghitung ketika derajat simetri yang tinggi ada di medan listrik. Contohnya termasuk simetri bola dan silinder. Jika tidak, perhitungannya terlalu sulit dilakukan dengan tangan dan harus dikerjakan menggunakan komputer.
Fluks listrik memiliki satuan SI volt meter (V m), atau, secara ekivalen, newton meter kuadrat per coulomb (N m2 C−1 ). Jadi, satuan dasar SI dari fluks listrik adalah kg-m3 -s−3 -A−1 .
Halaman terkait
Pertanyaan dan Jawaban
T: Apa itu fluks listrik?
J: Fluks listrik adalah dot product dari medan listrik, E, dan area diferensial pada permukaan, dA.
T: Bagaimana fluks listrik dihitung?
J: Fluks listrik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan EdAcos(i), di mana E adalah medan listrik dan dA adalah area infinitesimal pada permukaan di mana E tetap konstan. Sudut antara E dan dA adalah i.
T: Apa yang dinyatakan oleh Hukum Gauss untuk medan listrik?
J: Hukum Gauss untuk medan listrik menyatakan bahwa untuk permukaan Gaussian tertutup, fluks listrik yang melaluinya akan sama dengan muatan netto yang dilingkupinya dibagi dengan konstanta listrik (ε0). Relasi ini berlaku dalam semua situasi tetapi hanya dapat digunakan untuk menghitung ketika derajat simetri yang tinggi ada dalam medan listrik.
T: Apa saja contoh situasi simetris di mana Hukum Gauss dapat digunakan untuk menghitung?
J: Contohnya termasuk simetri bola dan silinder.
T: Apa satuan SI dari fluks listrik?
J: Fluks listrik memiliki satuan SI volt meter (V m), atau newton meter kuadrat per coulomb (N m2 C-1). Satuan dasar SI untuk fluks listrik adalah kg-m3-s-3-A-1.
T: Apakah fluks listrik bergantung pada muatan di luar permukaan tertutup?
J: Tidak, fluks listrik tidak terpengaruh oleh muatan yang berada di luar permukaan tertutup; namun, muatan-muatan tersebut dapat mempengaruhi medan listrik netto di dalamnya.
