Pengertian dan Prinsip Dasar Kuat Medan Listrik Partikel


Setiap muatan  titik atau partikel akan menimbulkan medan yang akan memperngaruhi muatan dalam bentuk gaya. Medan listrik suatu muatan partikel adalah limit dari gaya pada muatan uji yang diletakkan pada titik tersebut terhadap besarnya muatan yang diuji, yaitu limit yang diambil pada saat besar muatan uji mendekati nol. Simbol dari medan listrik biasanya ditulis E. Jika di asumsikan dalam vektor, maka defenisi dari E menjadi :
Limit q→0 gunanya untuk dapat memastikan bahwa muatan titik yang telah diujikan tidak mempengaruhi distribusi muatan yang menghasilkan medan listrik. Proses perhitungan limit sudah tercantum dalam defenisi E, yaitu untuk memastikan bahwa muatan-uji tidak mempengaruhi sebaran muatan yang menghasilkan E.

Jika misalkan muatan positif disebarkan pada suatu permukaan penghantar ( dalam hal ini penghantar adalah bahan yang membuat muatan dapat bergerak secara bebas didalamnya), maka muatan uji yang terbawa ke sekitar penghantar akan menyebabkan muatan pada penghantar tersebut akan mengalami sendiri perubahan sebaran. Jika medan listrik dihitung dengan menggunakan angka banding gaya terhadap muatan untuk muatan uji yang besarnya ditentukan, maka yang diperoleh adalah medan yang ditimbulkan oleh sebaran muatan awalnya. 

Dalam persoalan khusus, yaitu jika salah satu muatan dalam sebaran muatannya dapat digunakan sebagai muatan uji, maka tidak diperlukan lagi proses penghiungan limit, karena medan listrik ditempat muatan uji adalah hasil dari sebaran seluruh muatan sisanya. Tentunya tidak akan terjadi perubahan sebaran pada muatan, termasuk muatan yang digunakan sebagai muatan yang diuji. Dalam hal tertentu, terutama dalam hal yang besar sebaran muatannya telah diketahui, maka gaya akan sebanding dengan besarnya muatan uji. Jika  persoalan seperti ini, bisa tidak menggunkan perhitungan limit; namun, jika timbul keragu-raguan, maka sebaiknya dipergunakan proses perhitungan limit.

Medan listrik tentunya memiliki arahnya masing-masing tergantung jenis apa muatan yang diuji, entah itu muatan posistif ataupun negatif. Untuk dapat menyelesaikan masalah tentang cara mengetahui arah medan magnet, Michael Faraday memperkenalkan konsep garis gaya. Garis gaya ini adalah sebuah garis atau kurva yang dibuat sedemikian rupa untuk dapat megetahui arah medan listrik muatan dari sebaran titik. Jika muatan posistif, garis gaya dihasilkan merupakan garis radial yang mengarah keluar dari muatan posistif tersebut. Begitupun dengan muatan negatif, garis gaya yang dihasilkan merupakan garis radial yang mengarah ke dalam muatan negatif itu sendiri. Ilustrasinya dapat digambarkan seperti:

Gambar 1. (a) arah medan listrik yang bermuatan positif. (b) arah medan listrik yang bermuatan negatif.

Sehingga apa bila ada dua muatan partikel yang didekatkan yang memiliki muatan partikel yang berbeda ataupun yang sejenis akan menunjukkan arah tersendiri. Jika muatannya sejenis maka arah medan listriknya saling tolak-menolak, tetapi jika muatannya berbeda jenis maka arah medan listiknya akan saling tarik-menarik. Ilustrasinya dapat digambarkan sebagai berikut:


Gambar 2.  (a) Garis-garis gaya medan listrik pada muatan yang sejenis (b) Garis-garis gaya medan listrik pada muatan yang tidak sejenis