FLUKS LISTRIK

Kerapatan Fluks Listrik

 

 

Sekitar tahun 1837, Michael Faraday mengkaji fenomena medan listrik statis dan efek yang ditimbulkan oleh berbagai bahan isolator pada medan ini. Secara garis besar percobaan Faraday terdiri dari langkah – langkah sebagai berikut :

1. Sebelum bola bagian luar dipasang, bola dalam diberikan muatan positif dengan nilai yang diketahui.
2. Kedua lempeng setengah bola kemudian disatukan membentuk bola bagian luar melingkupi bola bagian dalam yang telah bermuatan, dengan ruang antara setebal sekitar 2cm memisahkan kedua bola.
3. Bola bagian luar kemudian dibersihkan dulu dari muata awal yang mungkin ada dipermukaannya dengan cara menghubungkannya ke tanah sesaat.
4. Setelah beberapa waktu, bola bagian luar dilepaskan dari kedudukannya.

Faraday mendapatkan bahwa muatan total yang ada di permuakaan bola bagian luar sama dengan muata awal yg diberikan ke permukaan bola bagian dalam, dan ini berlaku terlepas dari apapun bahan dielektrikum yg memisahkan kedua bola. Ia menyimpulkan terjadinya perpindahan muatan dan tidak dipengaruhi medium yang dilewatinya. Kita menyebut aliran ini sebagai fluks perpindahan muatan listrik atau singkatnya fluks listrik.

Percobaan Faraday mengungkapkan bahwa jika kita memperbesar muatan bola bagian dalam maka muatan negatif yang diinduksikan ke bagian luar akan bertambah bertambah yang besarnya sebanding. Jika fluks listrik dilambangkan sebagai  (psi) dan muatan total pada bola bagian dalam adalah Q, maka berdasarkan eksperimen Faraday didapatkan:

 

Fluksi Medan Magnet - Medan magnet tidak bisa kasat mata namun buktinya bisa diamati dengan kompas atau serbuk halus besi. Daerah sekitar yang ditembus oleh garis gaya magnet disebut gaya medan magnetik atau medan magnetik. Jumlah garis gaya dalam medan magnet disebut fluksi magnetik.

 

Gambar 1. Belitan kawat berinti udara dan garis-garis gaya magnet.

Menurut satuan internasional besaran fluksi magnetik (Φ) diukur dalam Weber, disingkat Wb dan didefinisikan dengan:

”Suatu medan magnet serba sama mempunyai fluksi magnetik sebesar 1 weber bila sebatang penghantar dipotongkan pada garis-garis gaya magnet tsb selama satu detik akan menimbulkan gaya gerak listrik (ggl) sebesar satu volt”

Weber = Volt x detik

  

[Φ] = 1 Voltdetik = 1 Wb

Belitan kawat yang dialiri arus listrik DC maka didalam inti belitan akan timbul
medan magnet yang mengalir dari kutub utara menuju kutub selatan, seperti diperlihatkan pada gambar 2.

 

Gambar 2. Daerah Pengaruh medan magnet.

Pengaruh gaya gerak magnetik akan melingkupi daerah sekitar belitan yang diberikan warna arsir. Gaya gerak magnetik (θ) sebanding lurus dengan jumlah belitan (N) dan besarnya arus yang mengalir (I), secara singkat kuat medan magnet sebanding dengan amper-lilit.

θ = I . N

[θ] = Amper-turn

dimana;

θ = Gaya gerak magnetik
I = Arus mengalir ke belitan
N = Jumlah belitan kawat

Fluks listrik didefinisikan sebagai jumlah garis gaya yang menembus permukaan yang saling tegak lurus. Dengan demikian muatan satu coulomb menimbulkan fluks listrik satu coulomb. Jika fluks adalah besaran skalar, maka kerapatan fluks listrik adalah medan vektor. Gambar di bawah ini memperlihatkan distribusi muatan ruang kerapatan muatan  yang ditutupi oleh permukaan S. maka untuk elemen kecil ds, kita memperoleh differensial fluks yang menembus ds sebagai berikut :

Ini karena D tidak selalu dalam arah normal terhadap permukaan dan misalkan  adalah sudut antara  dengan normal permukaan dan adalah vektor elemen permukaan yang mempunyai arah (normal).

Kerapatan fluks listrik tergantung pada media dimana muatan ditempatkan (ruang bebas). Misalkan medan vektor (D) didefinisikan oleh :




contoh :