Aplikasi Hukum Gauss: Penghitungan Medan Listrik
Sebelum adanya hukum Gauss, para fisikawan seringkali berpikir, bagaimana dan berapa besar medan listrik yang terkandung dalam suatu sumber muatan. Sejatinya, tentunya besarnya muatan tersebut tidak akan tak terbatas. Besar medan listrik tersebut haruslah fungsi dari jarak terhadap sumber muatan.
Misalnya saja, besar medan listrik pada jarak yang lebih besar akan mempunyai nilai yang lebih kecil bila dibandingkan dengan jarak yang lebih dekat dengan sumber muatan. Fakta tersebut kemudian tersusun secara sistematis melalui pendekatan yang dikeluarkan oleh Coulomb yang kemudian dikenal dengan Hukum Coulomb.
Bila dilihat dan diaplikasikan terhadap berbagai macam persoalan, hukum Coulomb dapat menyelesaikan hampir setiap persoalan yang ada. Hukum Coulomb dapat bersifat universal yang bisa dijadikan andalan ketika hendak dihitung besar suatu medan listrik.
Namun demikian, ternyata hal itu tidak bisa jadi sangat rumit hanya untuk persoalan yang lebih sederhana. Sebagai contoh adalah bagaimana menentukan besar medan listrik suatu medan yang bentuknya simetris dan berbentuk profil tertentu. Dengan menggunakan hukum Coulomb, proses perhitungan bisa jadi lebih rumit.
Penentuan besar medan listrik suatu bentuk sederhana dapat dengan mudah ditentukan menggunakan hukum Gauss. Hukum Gauss merupakan bentuk lain dari hukum Coulomb. Namun, dengan menggunakan hukum Gauss, diperlukan konsep parameter baru yang diperlukan untuk menentukan suatu medan listrik.
Parameter tersebut adalah fluks listrik. Fluks listrik adalah ukuran aliran medan listrik yang melalui sebuah permukaan. Perhatikan bahwa fluks listrik yang melalui sebuah permukaan tersebut haruslah melalui sebuah permukaan datar. Jika permukaan tersebut miring, maka fluks tersebut harus diproyeksikan relatif terhadap permukaan miring tersebut.
Hukum Gauss
Ide dasar hukum Gauss sebenarnya diturunkan dari konsep fluks listrik. Gauss mengungkapkan fluks total yang melalui sebuah permukaan tertutup sama dengan sebuah konstanta kali muatan total yang tercakup. Pengertian tersebut yang kemudian dikenal sebagai hukum Gauss.
Seperti telah dijelaskan di atas, hukum Gauss dapat diaplikasikan dengan mudah bila ruang medan listrik yang akan dianalisis memiliki bentuk yang simetris. Kemudahan penggunaan hukum Gauss terutama untuk medan magnet yang sifatnya simetris tentunya sangat menguntungkan para ilmuwan atau insinyur. Hal ini diakui dapat mempercepat analisis suatu masalah tertentu khususnya yang terkait dengan konsep medan magnet.
Namun demikian, konsep penggunaan integral ruang tertutup merupakan syarat yang perlu dikuasai oleh ilmuwan atau insinyur. Konsep integral tertutup ini nantinya juga sangat berguna untuk menyelesaikan berbagai masalah yang berhubungan dengan fisika. Bagaimana menurut Anda?
