Hukum Gauss, Bunyi, Rumus, dan Contoh Soal – Materi Fisika Kelas 12

Kenapa ya rambut yang digosok-gosok dengan penggaris bisa berdiri? Ternyata, ini ada kaitannya dengan medan listrik yang dibahas di Hukum Gauss. Seperti apa?

Pernah nggak sih, elo lagi asyik-asyik jalan di mal, lalu memegang pagar pembatas lantai yang berbentuk silinder, dan tiba-tiba merasa seperti tersetrum?

Atau di lain waktu, elo pernah memegang sebuah gagang pintu bulat, yang tiba-tiba mengalirkan listrik? Wah, pasti elo tersentak kaget ya, untung biasanya aliran listriknya nggak besar.

Lalu ada lagi kasus menarik lainnya, nih. Elo pernah melihat seorang anak yang menggosok-gosok rambutnya dengan balon, terus rambutnya jadi berdiri?

Semua fenomena itu merupakan aplikasi Hukum Gauss dalam kehidupan sehari-hari, lho. Memangnya, apa itu Hukum Gauss?

Di mata pelajaran Fisika kelas 12, kita mempelajari Hukum Gauss pada Bab Listrik Statis. Nah, makin penasaran kan, apa sih sebenarnya Hukum Gauss itu?

Mari kita bahas apa itu Hukum Gauss, dengan membedah bunyi, rumus, dan contoh soalnya.

Bunyi Hukum Gauss

Jadi, apa itu Hukum Gauss? Hukum Gauss adalah hukum yang dikemukakan oleh seorang ahli matematika dan fisika asal Jerman, Carl Friedrich Gauss.

Pada hakikatnya, hukum ini berhubungan dengan distribusi muatan listrik yang kemudian menghasilkan medan listrik.

Simpelnya nih, menurut hukum ini, ada garis muatan listrik pada benda yang membentuk medan listrik dengan bentuk tertentu.

Umumnya, Hukum Gauss ini digunakan untuk menghitung kekuatan medan listrik pada objek simetris. Soalnya, kalau bendanya nggak simetris, medan listriknya jadi lebih sulit dihitung, Sobat Zenius.

Lantas, gimana ya bunyi Hukum Gauss? Elo bisa melihat bunyi Hukum Gauss pada ilustrasi di bawah ini.

Bisa dilihat di situ, Gauss menggunakan istilah “fluks listrik”, apa itu? Fluks listrik di sini dapat didefinisikan sebagai banyaknya garis medan listrik yang menembus permukaan luas. Coba deh lihat ilustrasi di bawah ini.

Tanda panah kuning yang bisa dilihat di ilustrasi tersebut, merupakan fluks listrik. Fluks listrik ini dipengaruhi oleh besar medan listrik.

Nah, fluks listrik ini bisa digunakan buat mengukur kekuatan medan listrik pada luas tertentu yang disebut permukaan Gauss. Luasnya bagaimana? Silahkan lihat ilustrasi di bawah ini.

Permukaan tiga dimensi tersebut biasa disebut sebagai permukaan Gauss. Gampangnya, permukaan inilah tempat fluks listrik dihitung.

Wah, sampai sini sudah jelas nih, ternyata setiap benda itu memiliki medan listrik, dengan fluks listrik yang bisa dihitung ya. Lantas gimana ya cara menghitung kekuatan medan listrik pada suatu benda? 

Mari kita cari tahu dengan membahas rumusnya.

Baca Juga: 2 Rumus Medan Listrik dan Efeknya

Rumus Hukum Gauss

Sebelum membahas rumusnya, gue ingin kasih lihat gimana rumus Hukum Gauss yang dipelajari di SMA.

Berikut ini penjelasan komponen rumus tersebut.

= fluks listrik

Q = muatan yang dikelilingi oleh permukaan tertutup

ε_o = permitivitas ruang hampa

E = medan listrik (N/C)

A = luas permukaan (m²)

θ = sudut antara vektor medan listrik dengan garis normal

Oh ya, rumus yang berhubungan dengan Hukum Gauss itu sebenarnya bermacam-macam tergantung kasusnya, lho. Nggak cuma rumus itu saja.

Kira-kira, apa saja persamaan yang terdapat pada Hukum Gauss? Nah, kebetulan banget nih, ada video yang membahas rumus dan persamaan-persamaan dalam Hukum Gauss dengan asyik di aplikasi Zenius.

Elo tinggal klik link di bawah ini saja, agar langsung diarahkan ke playlist mengenai Hukum Gauss yang punya banyak fitur menarik seperti video materi, contoh soal, flashcard, dan latihan soal!

Video: Hukum Gauss

Gimana, Sobat Zenius? Sekarang elo sudah paham kan akan konsep Hukum Gaus dan rumus-rumusnya? Next, kita coba lihat contoh soalnya, yuk!

Baca Juga: Rumus Medan Magnet Akibat Arus Listrik

Contoh Soal Hukum Gauss

Berikut ini contoh soal dan pembahasannya.

Contoh Soal 1

Medan listrik sebesar 2.000 N/C melewati suatu bidang dengan luas permukaan sebesar 10 m² secara tegak lurus. Besarnya fluks listrik yang melewati permukaan bidang tersebut adalah… Nm²/C.

A. 2 x 10²

B. 2 x 10³

C. 2 x 10⁴

D. 2 x 10⁵

E. 2 x 10⁶

Pembahasan

Jadi, jawabannya adalah C. 

Contoh Soal 2

Medan listrik sebesar 3.500 N/C melewati suatu bidang persegi dengan panjang sisi 2 m. Jika vektor medan listrik tersebut membentuk sudut 60^o terhadap garis normal, besar fluks listrik besar fluks listrik yang melalui permukaan bidang tersebut adalah… Nm²/C.

A. 3.500

B. 3.5003

C. 7.000

D. 7.0003

E. 14.000

Pembahasan

Besar fluks listrik bisa kita cari dengan rumus → =E.A.cosθ

Luas permukaan pada soal diketahui A =2² = 4m²

Maka, = 3500 . 4 . cos 60°

= 7.000 Nm²/C

Jadi, jawabannya adalah C.

Untuk contoh soal dengan berbagai kasus lainnya, elo bisa coba nonton video contoh soal dan mengerjakan fitur contoh soal di Zenius, lho.

Yuk, langsung saja klik link di bawah ini, dan nonton pembahasan contoh soal variasi bola konduktor.

Video: Contoh Soal Variasi Bola Konduktor

*********

Oke Sobat Zenius, itulah pembahasan singkat mengenai Hukum Gauss kelas 12. Kalau elo ingin mempelajari materi Fisika lainnya dengan lebih dalam dan asyik, coba deh nonton video materi Zenius dan akses soal-soalnya.

Pastikan elo log in akun Zenius elo ya supaya bisa akses video dan soalnya. Sampai di sini dulu artikel kali ini, dan sampai jumpa di artikel selanjutnya!

Referensi

Radar: Gauss’s Law – Shmoop (n.d.)