Berikan beberapa contoh fluks listrik beserta penjelasannya
- Q) Berapa fluks akibat medan listrik E = 3 × 103(hat{i},N{{C}^{-1}}) melalui sisi bujur sangkar 10cm, jika ditahan normal terhadap E?
Jawaban: Sesuai dengan pertanyaan, E = 3 × 103i NC-1. Sisi persegi (S) = 10 cm = 0,1 m.
Luas persegi (A) = (sisi)2 = (0,1)2 = 1 × 10–2 m2
Jadi, fluks listrik melalui bujur sangkar,(phi =EA=(3kali {{10}^{3}}){{.10}^{-2}}hat{i}=30,N{{m}^ {2}}{{C}^{-1}}) [1]
- Q) Diberikan medan listrik seragam E = 5 × 103(hat{i},N{{C}^{-1}}), temukan fluks medan ini melalui persegi 10 cm pada sisi yang bidangnya sejajar dengan bidang YZ. Jika bidang bujur sangkar diputar membentuk sudut 30o dengan sumbu X, berapakah fluks yang melalui bujur sangkar yang sama?
Jawaban: Diketahui, intensitas medan listrik (E=5kali {{10}^{3}}hat{i}N{{C}^{-1}})
Besarnya intensitas medan listrik |E| = 5 × 103 NC-1
Sisi persegi, S = 10 cm = 0,1 m
Luas persegi, A = (0,1)2 = 0,01 m2
Bidang bujur sangkar sejajar dengan bidang YZ. Oleh karena itu, sudut antara vektor satuan yang normal terhadap bidang dan medan listrik adalah nol. [1]
yaitu = 0°
Fluks melalui pesawat,
(phi =|E|kali Acos theta Panah kanan phi =5kali {{10}^{3}}kali 0,01,cos,0{}^circ)= (phi =50,N{{m}^{2 }}{{C}^{-1}})
Jika bidang membentuk sudut 30° dengan sumbu X, maka = 60°
Fluks melalui pesawat,
(phi =|E|kali Atimes cos,60{}^circ)
= 5 × 103 × 0,01 × cos 60° = 25 Nm2C–1[1]
- Q) Sebuah bola S1 dengan jari-jari R1 melingkupi muatan Q. Jika ada bola konsentris lain S2 dengan jari-jari R2(R2 > R1) yang melingkupi muatan 2Q, tentukan perbandingan fluks listrik yang melalui S1 dan S2.Jika medium di dalam bola (S2) digantikan oleh medium dengan konstanta dielektrik K. Bagaimana fluks yang melalui bola S2 berubah?
Jawaban: Menurut hukum Gauss,
Fluks melalui({{S}_{1}},{{phi }_{1}}=frac{Q}{{{varepsilon }_{0}}}) …….. [i]
Fluks melalui ({{S}_{2}},{{phi }_{2}}=frac{Q+2Q}{{{varepsilon }_{0}}},=frac{3Q}{{{ varepsilon }_{0}}}) ……. (ii)
Saat membagi Persamaan (i) dengan Persamaan. (ii), kita dapatkan
({{phi }_{1}}/{{phi }_{2}}=1/3) [1]
Tidak ada perubahan fluks melalui S1 dengan media dielektrik di dalam bola S2. [1]
- Q) Dua kulit bola logam konsentris dengan jari-jari R dan 2R masing-masing diberi muatan ({{q}_{1}}) dan ({{q}_{2}}). Kerapatan muatan cangkangnya sama. Tentukan rasio ({{q}_{1}}) : ({{q}_{2}})
Jawaban: Kerapatan muatan permukaan, (sigma =frac{Q}{4pi {{R}^{2}}})
Menurut pertanyaan, kerapatan muatan permukaan, s = konstan
Misalkan ({{q}_{1}}) dan ({{q}_{2}}) adalah dua muatan
Karenanya,
Muatan ({{q}_{1}}) = 4πR2s ………………. (Saya)
Muatan ({{q}_{2}}) = 4π(2R)2s ………………… (ii)
Pada pembagian persamaan (i) dengan Persamaan (ii),
(oleh karena itu,,,,,,,,,,,,,,frac{{{q}_{1}}}{{{q}_{2}}}=frac{4pi {{R}^{ 2}}sigma }{4pi {{(2R)}^{2}}sigma }=frac{1}{4})
- Q) Sebuah kawat konduktor lurus tipis yang panjangnya tak berhingga memiliki kerapatan muatan dikelilingi oleh permukaan silinder dengan jari-jari r dan panjang l , sumbunya bertepatan dengan panjang kawat. Temukan fluks yang melewati permukaan silinder.
Penyelesaian:
Sebuah kawat penghantar lurus tipis akan menjadi distribusi muatan linier yang seragam.
Misalkan q jumlah muatan tertutup oleh permukaan silinder.
Kerapatan muatan linier,
(lambda =frac{q}{l} oleh karena itu,,,,,,,,,q=lambda l,,,,,,,,,,,,,,,,,,……,(i),,,,,,,[1] )
Dengan teorema Gauss,
Total fluks listrik melalui permukaan silinder
(phi =frac{q}{{{varepsilon }_{0}}},,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,[Teorema Gauss] phi =frac{lambda l}{{{varepsilon }_{0}}},,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,[Dari,Persamaan. (Saya)] )