Dalam kajian elektromagnetik,
Fluks listrik merupakan jumlah banyaknya garis gaya dari medan
listrik yang menembus suatu permukaan, walaupun medan
listrik dalam suatu penghantar tidak bergerak (statis).
Fluks listrik digunakan untuk mendeskripsikan dan mengukur seberapa besar medan
listrik pada jarak tertentu dari muatan uji.
Medan
listrik E dapat memberikan gaya terhadap muatan
listrik pada sembarang titik dalam suatu ruang. Medan
listrik merupakan gradien dari potensial
listrik.
Ringkasan
Muatan
listrik, misalnya elektron tunggal pada suatu ruang, memiliki medan
listrik yang mengelilinginya. Jika digambarkan, medan
listrik ini diibaratkan sebagai titik muatan yang memancarkan "garis
Fluks". Garis
Fluks ini disebut juga sebagai garis Gauss. Perlu diperhatikan bahwa garis medan hanyalah merupakan ilustrasi dari kekuatan dan arah medan
listrik serta tidak memiliki arti fisik. Kerapatan garis-garis ini sesuai dengan kuat medan
listrik, yang juga bisa disebut kerapatan
Fluks listrik: jumlah "garis" per satuan luas.
Fluks listrik sebanding dengan jumlah total garis medan
listrik yang melalui suatu permukaan Untuk mempermudah dalam perhitungan, seringkali dibuat bahwa arah
Fluks listrik tegak lurus terhadap permukaan yang ditembus oleh
Fluks listrik. Jika medan
listrik seragam,
Fluks listrik yang melewati permukaan bidang vektor S adalah:
Φ
E
=
E
⋅
S
=
E
S
cos
θ
,
{\displaystyle \Phi _{E}=\mathbf {E} \cdot \mathbf {S} =ES\cos \theta ,}
dimana E merupakan medan
listrik (dengan satuan V/m), E merupakan besar medannya, S merupakan luas permukaan, dan θ merupakan sudut antara garis gaya medan
listrik dan normal bidang (tegak lurus) terhadap permukaan S.
Untuk medan
listrik tak seragam,
Fluks listrik dΦE yang menembus suatu permukaan kecil dengan luas dS diberikan sebagai berikut:
d
Φ
E
=
E
⋅
d
S
{\displaystyle {\textrm {d}}\Phi _{E}=\mathbf {E} \cdot {\textrm {d}}\mathbf {S} }
(medan
listrik E dikali dengan luasan bidang yang tegak lurus garis gaya medan
listrik).
Fluks listrik yang menembus suatu permukaan S dapat dihitung dengan integral luasan sebagai berikut:
Φ
E
=
∬
S
E
⋅
d
S
{\displaystyle \Phi _{E}=\iint _{S}\mathbf {E} \cdot {\textrm {d}}\mathbf {S} }
dimana E merupakan kuat medan
listrik, dS merupakan turunan luas pada suatu permukaan tertutup S dengan arah ke luar tegak lurus bidang normal permukaan yang menunjukkan arah
Fluks listrik.
Untuk Permukaan Gauss tertutup,
Fluks listrik diberikan oleh:
dimana
E merupakan medan
listrik,
S merupakan permukaan tertutup,
Q merupakan keseluruhan muatan
listrik yang ada dalam suatu permukaan tertutup S,
ε0 merupakan konstanta
listrik (suatu konstanta universal yang disebut juga dengan "permitivitas ruang hampa") (ε0 ≈ 8,854187817×10−12 F/m)
Rumus ini dikenal juga sebagai Hukum Gauss untuk medan
listrik dalam bentuk integral yang termasuk dalam salah satu dari Persamaan Maxwell.
Fluks listrik tidak dipengaruhi oleh muatan yang tidak berada di dalam permukaan tertutup. Medan
listrik E pada persamaan hukum Gauss dapat dipengaruhi oleh muatan yang berada di luar permukaan tertutup. Sementara Hukum Gauss berlaku untuk semua keadaan, sebaiknya perhitungan mengenai medan
listrik dilakukan secara "manual" pada bangun ruang yan melibatkan simetrisitas tingkat tinggi seperti bola dan silinder.
Satuan SI untuk
Fluks listrik adalah volt meters (V m), atau, dapat pula, newton meter kuadrat per coulomb (N m2 C−1). Satuan SI untuk besaran pokok pada
Fluks listrik adalah kg·m3·s−3·A−1. Rumus dimensi dari
Fluks listrik adalah
L
3
M
T
−
3
I
−
1
{\displaystyle {\mathsf {L}}^{3}{\mathsf {MT}}^{-3}{\mathsf {I}}^{-1}}
.
Lihat pula
Persamaan Maxwell
Medan
listrik
Medan Magnet
Bacaan lebih lanjut
Purcell, Edward, Morin, David; Electricity and Magnetism, 3rd Edition; Cambridge University Press, New York. 2013 ISBN 9781107014022.
Griffith, David J.; Introduction to Electrodynamics, 3rd Edition; Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey; 1999. ISBN 013805326X
Browne, Michael, PhD; Physics for Engineering and Science, 2nd Edition; McGraw Hill/Schaum, New York; 2010. ISBN 0071613994
Referensi
Pranala luar
Electric flux Diarsipkan 2008-06-12 di Wayback Machine. — HyperPhysics
