Hukum Gauss, Aplikasinya, dan Penurunan Rumus Hukum Gauss

Hukum Gauss, Aplikasi Hukum Gauss, dan Penurunan Rumus Hukum Gauss – Pada ilmu fisika, Hukum Gauss atau Teorema fluks Gauss adalah hukum yang menghubungkan distribusi muatan listrik dengan medan listrik yang dihasilkannya.

Hukum ini dirumuskan oleh Carl Friedrich Gauss tahun 1835, namun tidak dipublikasikan sampai 1867 Merupakan salah satu dari empat persamaan Maxwell, yang menjadi basis bagi elektrodinamika klasik, tiga lainnya adalah Hukum Gauss tentang magnetisme, Hukum induksi Faraday, dan Hukum rangkaian Ampère.

Hukum Gauss menyatakan bahwa: Fluks listrik bersih yang melewati permukaan tertutup sama dengan ​1ε dikali muatan listrik bersih yang berada di dalam permukaan tertutup itu..”

Aplikasi hukum Gauss diberikan di bawah ini.

Hukum Gauss ditemukan oleh Carl Friedrich Gauss, dinamai dengan namanya setelah dia memberikan hubungan antara fluks listrik melalui permukaan tertutup dan muatan bersih yang tertutup oleh permukaan. Hal ini diterapkan untuk menghitung intensitas listrik karena konfigurasi muatan yang berbeda. Dalam semua kasus seperti itu, permukaan tertutup imajiner dianggap yang intensitas listrik harus dievaluasi. Permukaan tertutup ini dikenal sebagai permukaan Gaussian. Pilihannya adalah sedemikian sehingga fluks yang melaluinya dapat dengan mudah dievaluasi. Rumusnya

Φ = q / ε0

atau

{\displaystyle \Phi _{E}={\frac {Q}{\varepsilon _{0}}}}

dimana ΦE adalah fluks listrik melewati permukaan tertutup S menutup volume VQ adalah total muatan tertutup dalam S, dan ε adalah konstanta listrik. Fluks listrik ΦEdidefinisikan sebagai integral permukaan medan listrik:

Penurunan rumus persamaan hukum Gauss

Hukum Gauss adalah bentuk lain dari hukum Coulomb yang memungkinkan seseorang untuk menghitung medan listrik dari beberapa konfigurasi sederhana. Hukum Gauss menghubungkan garis medan listrik yang “meninggalkan” permukaan yang mengelilingi muatan Q ke muatan Q di dalam permukaan. Mari kita bandingkan hukum Gauss di sebelah kanan dengan hukum Coulomb: {perhatikan bahwa k telah diganti dengan 1 / (4 pe ) , di mana e = 1 / (4 p k) = 8.85E-12}

                      

Di sini, A mengacu pada area permukaan bola yang mengelilingi muatan, yaitu 4pr 2. Hukum Gauss lebih umum daripada hukum Coulomb dan bekerja setiap kali garis medan listrik tegak lurus ke permukaan, dan Q adalah muatan bersih di dalam permukaan tertutup. Jika bagian dari permukaan tidak tegak lurus dengan permukaan yang tertutup, istilah cos q harus ditambahkan yang menjadi nol ketika garis-garis medan sejajar dengan permukaan. Kata sifat “ditutup” berarti bahwa permukaan tidak boleh memiliki lubang.

Kuantitas EA dikenal sebagai fluks listrik, karena dapat dikaitkan dengan garis medan listrik bersih yang meninggalkan permukaan.

Aplikasi Hukum Gauss

Hukum Gauss digunakan untuk menghitung medan listrik oleh benda bermuatan yang berbentuk Khusus, sebagai contoh sebuah bola konduktor berongga berjari-jari R yang permukaanya diberi muatan Q, maka muatanya hanya akan ada tersebar merata di permukaan bola seperti pada gambar di bawah. Bagaimana menghitung besarnya medan listrik di dalam bola, di permukaan bola, dan di luar permukaan bola.

Medan listrik di dalam bola

Baca:  Terbuat dari apakah medan magnet itu?

Untuk menghitung medan listrik di dalam bola berongga buatlah permukaan gauss permukaan bola K seperti pada gambar, kemudian gunakan hukum Gauss di bawah ini

 dimana hasilsama dengan luas permukaan bola K yang dibuat di dalam bola berongga. Nilai Q di dalam permukaan gauus yang dibuat adalah 0 karena tidak ada muatan yang terlingkupi di dalam permukaan gauss K.

Maka besar medan listrik di dalam bola sama dengan nol

Medan listrik di permukaan bola r = R

Untuk menghitung besar medan listrik di permukaan bola, kita harus membuat permukaan bola gauss yang berhimpit dengan permukaan bola yaitu permukaan L, kemudian gunakan persamaan matematis hukum Gauss untuk menghitung besar medan listrik di permukaan bola.

Besar muatan yang dilingkupi oleh permukaan gauus yang berhimpit dengan permukaan bola berongga adalah Q

 Medan listrik di permukaan bola adalah

Dengan adalah konstanta Coulomb

Medan listrik di luar permukaan bola

Untuk menghitung besar medan listrik di luar permukaan bola kita harus membuat permukaan gauss di luar permukaan bola berongga di gambar permukaan itu disebut permukaan M. Gunakan persamaan matematik hukum Gauss untuk menghitung besar medan listrik di luar permukaan bola berongga

Besar muatan yang dilingkupi oleh permukaan tertutup gauss M adalah Q

 Besar medan listrik di luar permukaan bola adalah

 

Cara Mengutip Artikel Ini di Daftar Pustaka:

Munawwarah, A. A. 2019. Hukum Gauss, Aplikasinya, dan Penurunan Rumus Hukum Gauss. https://masteripa.com/hukum-gauss-aplikasinya-dan-penurunan-rumus-hukum-gauss/. Diakses tanggal ....
About Azhar Al Munawwarah S.Pd M.Pd 362 Articles
Seorang Guru dan Dosen. Aktif melakukan riset di bidang pendidikan dan fisika. Lulusan sarjana pendidikan Universitas Negeri Makassar dan magister Pascasarjana Universitas Negeri Makassar. Artikel dalam website ini valid dan dapat dipercaya kebenarannya.

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*