Dalam kajian
elektromagnetik
,
fluks listrik
merupakan jumlah banyaknya garis gaya dari
medan listrik
yang menembus suatu permukaan,
[1]
walaupun medan listrik dalam suatu penghantar tidak bergerak (statis). Fluks listrik digunakan untuk mendeskripsikan dan mengukur seberapa besar medan listrik pada jarak tertentu dari muatan uji.
Medan listrik
E
dapat memberikan gaya terhadap muatan listrik pada sembarang titik dalam suatu ruang. Medan listrik merupakan
gradien
dari potensial listrik.
Muatan listrik, misalnya elektron tunggal pada suatu ruang, memiliki medan listrik yang mengelilinginya. Jika digambarkan, medan listrik ini diibaratkan sebagai titik muatan yang memancarkan "garis fluks". Garis fluks ini disebut juga sebagai garis Gauss.
[2]
Perlu diperhatikan bahwa garis medan hanyalah merupakan ilustrasi dari kekuatan dan arah medan listrik serta tidak memiliki arti fisik. Kerapatan garis-garis ini sesuai dengan kuat medan listrik, yang juga bisa disebut kerapatan fluks listrik: jumlah "garis" per satuan luas. Fluks listrik sebanding dengan jumlah total garis medan listrik yang melalui suatu permukaan
[3]
Untuk mempermudah dalam perhitungan, seringkali dibuat bahwa arah fluks listrik tegak lurus terhadap permukaan yang ditembus oleh fluks listrik. Jika medan listrik seragam, fluks listrik yang melewati permukaan bidang vektor
S
adalah:
![{\displaystyle \Phi _{E}=\mathbf {E} \cdot \mathbf {S} =ES\cos \theta ,}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/64345de0db0e5e26f345d9715ee3723b20cb442c)
dimana
E
merupakan medan listrik (dengan satuan
V/m
),
E
merupakan besar medannya,
S
merupakan
luas permukaan
, dan
θ
merupakan sudut antara garis gaya medan listrik dan normal bidang (tegak lurus) terhadap permukaan
S
.
Untuk medan listrik tak seragam, fluks listrik
dΦ
E
yang menembus suatu permukaan kecil dengan luas
d
S
diberikan sebagai berikut:
![{\displaystyle {\textrm {d}}\Phi _{E}=\mathbf {E} \cdot {\textrm {d}}\mathbf {S} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/82df150d1325dc4723ecc9e5f9851de1637ae4f6)
(medan listrik
E
dikali dengan luasan bidang yang tegak lurus garis gaya medan listrik). Fluks listrik yang menembus suatu permukaan
S
dapat dihitung dengan
integral luasan
sebagai berikut:
![{\displaystyle \Phi _{E}=\iint _{S}\mathbf {E} \cdot {\textrm {d}}\mathbf {S} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/754be9ac8358be00c742a10695660b8817399d2a)
dimana
E
merupakan kuat medan listrik,
d
S
merupakan turunan luas pada suatu permukaan tertutup
S
dengan arah ke luar tegak lurus
bidang normal
permukaan yang menunjukkan arah fluks listrik.
Untuk
Permukaan Gauss
tertutup, fluks listrik diberikan oleh:
![{\displaystyle \Phi _{E}=\,\!}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c7fff4dabe80069e1fd3788dcb756b7ce144d021)
![\oiint](//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/86/OiintLaTeX.svg/25px-OiintLaTeX.svg.png)
![{\displaystyle \scriptstyle S}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/62e91bf22a258bad807b5a9ae8068ef38202ca30)
![{\displaystyle \mathbf {E} \cdot {\textrm {d}}\mathbf {S} ={\frac {Q}{\varepsilon _{0}}}\,\!}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d808eb170bc0581db2405bc822a06c54a08c9dfe)
dimana
- E
merupakan
medan listrik
,
- S
merupakan permukaan tertutup,
- Q
merupakan keseluruhan
muatan listrik
yang ada dalam suatu permukaan tertutup
S
,
- ε
0
merupakan
konstanta listrik
(suatu konstanta universal yang disebut juga dengan "
permitivitas
ruang hampa") (
ε
0
?
8,854187
817
×
10
?12
F
/
m
)
Rumus ini dikenal juga sebagai
Hukum Gauss
untuk medan listrik dalam bentuk
integral
yang termasuk dalam salah satu dari
Persamaan Maxwell
.
Fluks listrik tidak dipengaruhi oleh muatan yang tidak berada di dalam permukaan tertutup. Medan listrik
E
pada persamaan hukum Gauss dapat dipengaruhi oleh muatan yang berada di luar permukaan tertutup. Sementara Hukum Gauss berlaku untuk semua keadaan, sebaiknya perhitungan mengenai medan listrik dilakukan secara "
manual
" pada bangun ruang yan melibatkan simetrisitas tingkat tinggi seperti bola dan silinder.
Satuan
SI
untuk fluks listrik adalah
volt
meters (
V m
), atau, dapat pula, newton meter kuadrat per
coulomb
(
N m
2
C
?1
). Satuan
SI
untuk besaran pokok pada fluks listrik adalah
kg·m
3
·s
?3
·A
?1
. Rumus dimensi dari fluks listrik adalah
.
- Purcell, Edward, Morin, David; Electricity and Magnetism, 3rd Edition; Cambridge University Press, New York. 2013
ISBN
9781107014022
.
- Griffith, David J.; Introduction to Electrodynamics, 3rd Edition; Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey; 1999.
ISBN
013805326X
- Browne, Michael, PhD; Physics for Engineering and Science, 2nd Edition; McGraw Hill/Schaum, New York; 2010.
ISBN
0071613994
- ^
Purcell, p22-26
- ^
Purcell, p5-6.
- ^
Griffith, p67.