electric flux

Fluks listrik merupakan salah satu sifat medan listrik yang dapat dibayangkan sebagai jumlah garis medan listrik yang berpotongan dengan suatu luas yang diberikan [ 1 ], di mana kerapatan garis-garis ini terkait dengan kekuatan medan listrik [ 2 ]. Konsep fluks ini selalu didefinisikan berdasarkan suatu permukaan dan sebuah medan, yang dalam hal ini adalah medan listrik [ 3 ]. Terdapat ilustrasi peran medan, luas permukaan, dan sudut antar keduanya yang bersifat interaktif [ 4 ].

formula

Suatu luas $\vec{A}$ yang ditembus oleh garis-garis medan lisrik $\vec{E}$ akan menghasilkan

\begin{equation}\label{eqn:electric-flux} \Phi_E = \vec{E} \cdot \vec{A} \end{equation}

yang merupakan fluks listrik $\Phi_E$. Bila medan listrik tidak tetap arah dan besarnya terhadap permukaan yang dipilih maka Persamaan \eqref{eqn:electric-flux} akan menjadi berbentuk integral

\begin{equation}\label{eqn:electric-flux-integral} \Phi_E = \int \vec{E} \cdot d\vec{A}, \end{equation}

dengan $d\vec{A}$ adalah elemen luas permukaan pembentuk seluruh luas $\vec{A}$ yang akan ditinjau.

Gambar 1. Fluks listrik dengan sudut antara medan listrik $\vec{E}$ dan luas $\vec{A}$: (a) tetap, (b) tidak tetap karena medan listrik yang menyebar, (c) tidak tetap karena permukaan yang melengkung.

Persamaan \eqref{eqn:electric-flux} digunakan untuk kasus pada Gambar 1 (a) dan Persamaan \eqref{eqn:electric-flux} digunakan untuk kasus pada Gambar 1 (b) dan (c). Untuk kasus pada Gambar 1 (a) dapat juga bila medan listriknya menyebar tapi permukaannya melengkung, misalnya adap muatan titik dan permukaan bebentuk selubung bola.

Kedua Persamaan \eqref{eqn:electric-flux} dan \eqref{eqn:electric-flux-integral} bersifat umum, sebagai contoh untuk fluks magnetik simbol $E$ diganti dengan $B$, sehingga dapat diterapkan pada konsep lain seperti fluida, energi, dan partikel [ 5 ].

normal vector

Suatu permukaan dapat dituliskan dalam bentuk

\begin{equation}\label{eqn:surface-vector} \vec{A} = \hat{n} A, \end{equation}

dengan $\hat{n}$ merupakan vektor satuan normal, vektor satuan dari vektor normal yang merupakan vektor yang tegak lurus permukaan pada suatu titik yang diberikan [ 6 ]. Untuk bidang $xy$ vektor satuan normalnya adalah $\hat{z}$ dan untuk permukaan bola adalah $\hat{r}$.

exer

1. Terdapat muatan titik yang dilingkupi oleh permukaan berbentuk selubung bola dengan pusatnya terletak pada muatan titik. Untuk sistem ini, termasuk kasua yang mana pada Gambar 1 ? Mengapa?
2. Terdapat keping luas bermuatan seragam yang di atas terdapat luas berbentuk bidang datar segiempat dengan orientasi tertentu. Terkait dengan Gambar 1 , termasuk kasus yang mana?

note

1. The Editors of Encyclopaedia Britannica, Erik Gregersen, William L. Hosch, Grace Young, “electric flux”, Encyclopædia Britannica, 2 Sep 2020, url https://www.britannica.com/science/electric-flux [20220123].
2. Wikipedia contributors, “Electric flux”, Wikipedia, The Free Encyclopedia, 22 October 2021, 10:11 UTC, url https://en.wikipedia.org/w/index.php?oldid=1051240845 [20220123].
3. Ryan Martin, Emma Neary, Joshua Rinaldo, Olivia Woodman, Contributing Students, “Flux of the Electric Field”, Introductory Physics - Building Models to Describe Our World, Queen’s University, 6 Nov 2020, url https://phys.libretexts.org/@go/page/19487 [20220123].
4. Milica Marković, “Field Visualization”, Electromagnetics, Ximera, The Ohio State University, 2022, url https://ximera.osu.edu/electromagnetics/electromagnetics/electrostatics/digInGaussLaw [20220123].
5. “Scientific definitions for flux”, Dictionary.com, 2022, url https://www.dictionary.com/browse/flux [20220123].
6. Eric W. Weisstein, “Normal Vector”, from MathWorld–A Wolfram Web Resource, url https://mathworld.wolfram.com/NormalVector.html [20220123].

comments

{% comment %} • {% endcomment %}

{% comment %} {% endcomment %}