Apa rumus dari medan listrik?

Mengupas Rahsia Medan Elektrik: Memahami Rumus E = F/q

Medan elektrik, suatu konsep abstrak namun penting dalam fizik, seringkali menimbulkan tanda tanya bagi ramai. Ia merujuk kepada kawasan di sekeliling cas elektrik yang mampu mengenakan daya kepada cas lain yang diletakkan di dalamnya. Pemahaman yang teguh tentang medan elektrik bergantung kepada pemahaman rumus asasnya: E = F/q. Artikel ini akan mengupas rumus ini, menjelaskan konsep-konsep berkaitan, dan memberikan beberapa contoh untuk mengukuhkan pemahaman anda.

Rumus E = F/q mewakili kekuatan medan elektrik (E) sebagai nisbah antara daya elektrik (F) yang dikenakan ke atas suatu cas ujian (q) dan magnitud cas ujian tersebut. Unit bagi kekuatan medan elektrik ialah Newton per Coulomb (N/C). Mari kita teliti setiap komponen rumus:

• E (Kekuatan Medan Elektrik): Ini merujuk kepada intensiti medan elektrik pada satu titik tertentu. Ia merupakan vektor, bermakna ia mempunyai magnitud dan arah. Arah medan elektrik pada satu titik ditakrifkan sebagai arah daya yang akan dikenakan ke atas cas positif ujian yang diletakkan pada titik tersebut. Semakin besar nilai E, semakin kuat medan elektrik pada titik tersebut.

• F (Daya Elektrik): Ini ialah daya yang dikenakan ke atas cas ujian oleh medan elektrik. Daya ini adalah daya Coulomb, iaitu daya tarikan atau tolakan antara cas-cas elektrik. Ia juga merupakan vektor, dengan arah yang sama dengan arah medan elektrik jika cas ujian adalah positif, dan arah yang bertentangan jika cas ujian adalah negatif.

• q (Cas Elektrik): Ini merujuk kepada magnitud cas ujian yang diletakkan dalam medan elektrik. Cas ujian ini dianggap sebagai cas titik, iaitu cas yang saiz fizikalnya boleh diabaikan berbanding jarak kepada sumber cas. Penting untuk diingati bahawa cas ujian ini tidak mengubah medan elektrik yang sedang diukur.

Contoh Soalan & Penerangan:

1. Sebuah cas titik +2.0 µC mengalami daya 4.0 x 10⁻³ N dalam medan elektrik seragam. Berapakah kekuatan medan elektrik tersebut?

   Penyelesaian: Gunakan rumus E = F/q. Tukarkan µC kepada Coulomb (1 µC = 10⁻⁶ C).

   E = (4.0 x 10⁻³ N) / (2.0 x 10⁻⁶ C) = 2.0 x 10³ N/C

   Kekuatan medan elektrik ialah 2.0 x 10³ N/C.

2. Sebuah elektron (q = -1.6 x 10⁻¹⁹ C) mengalami daya 1.0 x 10⁻¹⁴ N dalam suatu medan elektrik. Hitungkan kekuatan medan elektrik dan nyatakan arahnya berhubung dengan arah daya.

   Penyelesaian: E = F/q = (1.0 x 10⁻¹⁴ N) / (1.6 x 10⁻¹⁹ C) = 6.25 x 10⁴ N/C. Oleh kerana cas elektron adalah negatif, arah medan elektrik adalah bertentangan dengan arah daya.

Rumus E = F/q adalah kunci untuk memahami dan mengira kekuatan medan elektrik. Dengan memahami komponen-komponen rumus dan sifat-sifat vektor yang terlibat, kita boleh menganalisis dan menyelesaikan pelbagai masalah yang berkaitan dengan medan elektrik dengan lebih berkesan. Semoga penjelasan ini dapat memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang konsep penting ini.