Hukum Gaus

ernahkah air sumur kalian keruh? Bagaimana seseorang dapat menjernihkah air yang keruh? Seperti yang dilakukan Adi teman sekolah Tono. Adi membuat penjernih air berbentuk persegi dengan lubang-lubang kecil di permukaannya. Saringan yang dibuat Adi bertujuan untuk menyaring partikel-partikel yang ukurannya lebih besar dari lubang saringan. Konsep penyaring yang dibuat Adi tersebut menggambarkan tentang aliran air ke dalam lubang saringan yang memiliki luas tertentu. Bagaimana dengan garis-garis medan yang menembus suatu bidang? simak ulasan berikut.

        Kalian telah belajar tentang kuat medan listrik yang diturunkan dari hukum Coulomb. Hukum Gauss ini didasarkan pada konsep garis-garis medan yang menembus suatu bidang. Mari kita mulai dengan pengertian fluks listrik. Fluks listrik adalah jumlah garis medan listrik yang menembus tegak lurus suatu bidang.

        Perhatikan medan listrik homogen yang arahnya seperti ditunjukkan pada Gambar 1 di atas. Garis-garis medan listrik menembus bidang segiempat seluas A secara tegak lurus. Jumlah garis-garis medan per satuan luas sebanding dengan kuat medan listrik, sehingga jumlah garis medan yang menembus bidang A sebanding dengan hasil kali antara kuat medan listrik E dan luas bidang A yang tegak lurus dengan medan listrik tersebut. Jumlah garis-garis medan tersebut dinamakan fluks listrik (). Secara matematis fluks listrik dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:
E = medan listrik (N/C); dan
A = luas bidang (m2).

Satuan SI untuk E adalah N/C dan untuk A adalah m2 sehingga satuan SI untuk fluks listrik adalah (N/C) x m2 atau N/Cm2, atau dinamakan weber (Wb) dimana 1 weber = 1 N/Cm2.

        Bagaimana menentukkan persamaan fluks listrik, jika medan listriknya tidak menembus bidang secara tegak lurus? Mari kita perhatikan Gambar 2, tampak bidang seluas A ditembus garis medan listrik homogen tidak secara tegak lurus yang membentuk sudut  terhadap garis normal bidang. Jika garis medan listrik menembus bidang secara tidak tegak lurus, maka persamaan fluks listriknya dirumuskan sebagai berikut.

Pernyataan hukum Gauss adalah jumlah garis medan yang menembus suatu permukaan tertutup sebanding dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup itu. Secara matematis dituliskan sebagai berikut.

Keterangan:
 = fluks listrik (Wb);
E = kuat medan listrik (N/C);
A = luas bidang yang ditembus oleh medan listrik (m2);
 = sudut antara E dan garis normal bidang;
q = muatan yang dilingkupi permukaan tertutup; dan
 = permitivitas udara.

Hukum Gauss ini digunakan untuk menentukan kuat medan listrik pada keping sejajar dan konduktor bola berongga.