Apa itu volt per meter (V/m)?
Volt per meter adalah satuan standar dari kekuatan medan listrik (E field). Secara simbolik, satuan ini ditulis sebagai V/m. Medan E sebesar 1 V/m mengacu pada perbedaan potensial sebesar 1 V antara dua titik yang terpisah sejauh 1 m.
Dalam satuan Internasional (SI) dasar, 1 V/m setara dengan 1 meter per kilogram per detik kubik per ampere. Ini ditulis sebagai m . kg . s -3 . A -1.
Volt per meter dijelaskan
Ketika listrik mengalir melalui sebuah konduktor, ia menghasilkan medan elektromagnetik (EM field atau EMF). EMF ini mengandung komponen magnetik (M) dan listrik (E). Volt per meter menunjukkan kekuatan atau intensitas dari medan E dalam EMF. Secara sederhana, jika 1 V diterapkan di antara dua bidang paralel tak terhingga yang terpisah sejauh 1 m, kekuatan medan listriknya adalah 1 volt per meter.
Contoh
Pertimbangkan sebuah kapasitor dengan pelat paralel.
Situasi 1
Misalkan 1,5 V diterapkan pada kapasitor yang pelatnya terpisah sejauh 1,5 m. Kekuatan medan E dapat diekspresikan dalam V/m sebagai berikut:
Medan E = 1,5 V / 1,5 m = 1 V/m
Situasi 2
Sekarang, jika pelat-pelat tersebut digerakkan lebih dekat sehingga jaraknya menjadi 1 milimeter, medan E berubah menjadi berikut:
Medan E = 1,5 V / 0,001 m = 1.500 V/m
Situasi 3
Jarak antara pelat tetap 1,5 m. Namun, tegangan yang lebih tinggi (misalnya 3 volt) diterapkan di antara keduanya. Medan E sekarang dapat diukur sebagai berikut:
Medan E = 3 V / 1,5 m = 2 V/m
Contoh ini menunjukkan bahwa volt per meter dipengaruhi oleh jarak antara pelat konduktor dan tegangan yang diterapkan di antara keduanya.
Semakin tinggi tegangan sumber, semakin tinggi kekuatan medan E. Kekuatan ini juga berkurang seiring bertambahnya jarak dari sumber dan jika ada penghalang, seperti dinding, rumah, atau pohon, yang berada di antara.
Volt per meter adalah kuantitas vektor karena karakteristiknya mencakup baik besar maupun arah.
Nilai pecahan dan kelipatan volt per meter
Pada pemancar radio yang jauh, besar medan E seringkali jauh lebih kecil dari 1 V/m. Dalam kasus seperti itu, satuan pecahan lebih disukai untuk mewakilinya. Satuan pecahan yang paling umum digunakan adalah sebagai berikut:
- Millivolt per meter
- Microvolt per meter
- Nanovolt per meter
- Picovolt per meter
Volt per metr versus daya dalam watt
Medan listrik yang dihasilkan oleh operasi pemancar biasanya diwakili dalam mV/m atau uV/m. Sebuah watt adalah satuan yang menggambarkan jumlah daya yang dihasilkan oleh pemancar.
Pemancar yang menghasilkan daya konstan dapat menghasilkan medan E dengan kekuatan yang berbeda, tergantung pada jenis saluran transmisi dan antena yang terhubung dengannya. Secara umum, daya dan medan E saling terkait dengan rumus berikut:
(P. G) /(4 . π . d2) = (E2) / 120
Berikut adalah penjelasan variabel dalam rumus tersebut:
- P = daya pemancar (watt)
- G = gain numerik antena pemancar (untuk antena dengan gain satuan, G = 1)
- d = jarak titik pengukuran dari pusat elektromagnetik antena (meter)
- E = kekuatan medan (V/m)
- 4 . π . d2 = luas permukaan bola yang terpusat pada sumber radiasi
Medan E menyebabkan interferensi dalam komunikasi radio. Juga, ia tidak langsung berhubungan dengan tingkat daya pemancar. Inilah mengapa batas emisi pemancar siaran dan perangkat jangkauan pendek ditentukan dalam kekuatan medan.
Volt per meter dan newton per coulomb
Sebuah newton per coulomb (N/C) juga merupakan satuan untuk kekuatan medan listrik dalam sistem SI. Sebuah medan E sebesar 1 N/C dihasilkan jika 1 V diterapkan di antara dua bidang paralel tak terhingga yang terpisah sejauh 1 m.
Secara matematis, medan listrik dapat diwakili dengan rumus berikut:
E = F/Q
Variabel-variabel dalam rumus ini adalah sebagai berikut:
Q = muatan yang ada di ruang
F = gaya yang diberikan oleh Q pada muatan lain di sekitarnya
Satuan SI untuk F adalah 1 Newton (N) dan satuan C adalah 1 coulomb (C).
Jadi, E = 1 N/1C = NC-1.
Pada saat yang sama, ketika muatan baru q berada di dekat muatan Q, sebuah gaya tolak menolak akan bekerja pada q. Muatan ini dapat dipindahkan melalui jarak dalam medan dengan menerapkan beberapa usaha (W) padanya. Usaha yang dilakukan per unit muatan adalah potensial listrik, yang dapat diwakili dengan rumus berikut:
V = W/q
Namun juga:
usaha = gaya x perpindahan = F . d
Oleh karena itu:
V = F . d/q = E . d = V/d
Dalam satuan SI, satuan dari potensial listrik adalah volt (V) dan satuan perpindahan adalah meter (m). Oleh karena itu, satuan medan listrik adalah sebagai berikut:
E = (1 V)/(1 m) = V/m
Dari penjelasan di atas, kita dapat melihat bahwa 1 V/m setara dengan 1 N/C. Itulah mengapa volt per meter dan newton per coulomb keduanya digunakan untuk mewakili kekuatan medan listrik.