Gaya Lorentz

Gaya Lorentz

Daniah, Falih, Meilisa, Sarah, & Suly

Definisi

Aplikasi Gaya Lorentz

Dalam fisika, gaya Lorentz adalah gaya yang ditimbulkan oleh medan elektromagnetik akibat menerima suatu partikel bermuatan arus listrik.

1. Galvanometer

2. Motor Listrik

3. Spektrometer Massa

4. Siklotron

5. Pengeras Suara

Apabila arah arus listrik tegak lurus dengan arah medan magnet, maka besar gaya Lorentz dapat dirumuskan dengan:

F = B . I . l

F = gaya Lorentz (Newton)

B = kuat medan magnet (Tesla)

I = kuat arus listrik (Ampere)

l = panjang kawat (meter)

Jika B membentuk sudut θ terhadap I akan memenuhi persamaan berikut:

F = B . I . L . Sin θ

F = gaya lorentz (N) 

B = kuat medan magnet (Tesla) 

I = kuat arus listrik (A) 

L = panjang penghantar (m) 

θ = sudut antara B dan I

Penyelesaian:

Diketahui:   

l = 2 m

B = 20 T

I = 400 mA = 0,4 A

Ditanya:   

F = ... ?

Jawab:    

F = B x I x l

   = 20 x 0,4 x 2

   = 16 N

Contoh Soal 1:

Berdasarkan rumus di atas tampak bahwa

apabila arah arus listrik tegak lurus dengan arah medan magnet, besar gaya Lorentz bergantung pada panjang kawat, kuat arus listrik, dan kuat medan magnet. Gaya Lorentz yang ditimbulkan makin besar, jika panjang kawat, kuat arus listrik, dan kuat medan magnet makin besar. Kawat panjangnya 2 m berada tegak lurus dalam medan magnet 20 T. Jika kuat arus listrik yang mengalir 400 mA, berapakah besar gaya Lorentz yang dialami kawat?

Gaya Lorentz pada Kawat Berarus

Interaksi  medan  magnet dari  kawat  berarus  dengan  medan magnet tetap akan menghasilkan gaya magnet. Pada peristiwa ini terdapat hubungan antara arus listrik, medan magnet tetap, dan gaya magnet.  Hubungan  besaran-besaran  itu  ditemukan  oleh  fisikawan Belanda, Hendrik Anton Lorentz (1853-1928). Dalam penyelidikan- nya  Lorentz  menyimpulkan  bahwa  besar  gaya  yang  ditimbulkan berbanding  lurus  dengan  kuat  arus,  kuat  medan  magnet,  panjang kawat dan sudut yang dibentuk arah arus listrik dengan arah medan magnet.  Untuk  menghargai  jasa  penemuan  H.A.  Lorentz,  gaya tersebut disebut gaya Lorentz.

Contoh Soal 2:

Dalam suatu medan magnet homogen

2,4 × 0,01 T diletakkan sebuah kawat sepanjang 1 m yang dialiri arus sebesar

20 A. Sudut yang dibentuk antara arah arus dan arah medan magnet 30°. Gaya Lorentz yang muncul pada kawat sebesar ....

Penyelesaian:

Diketahui:

B = 2,4 x 0,01 T

L = 1 m

I = 20 A

θ = 30

Sin 30 = 0,5

Ditanya:

F = ... ?

F = B . I . L . Sin θ

F = 0,024 . 1 . 20 . 0,5

F = 0,24 Newton

Kaidah Tangan Kanan:

- ibu jari = menentukan I

- 4 jari lain = menentukan B

- telapak tangan = menentukan gaya Lorentz

Gaya Lorentz pada Muatan Bergerak

Seperti yang kita ketahui bahwa kuat arus listrik adalah jumlah muatan listrik yang bergerak per satuan waktu dengan arah menurut pergerakan muatan positif. Apabila muatan listrik q bergerak dengan kecepatan v dan setelah selang waktu t menempuh lintasan sepanjang L, maka kuat arus listrik I= q/t dan panjang lintasan muatan L= v.t

Gaya Lorentz yang bekerja pada muatan bergerak dalam medan magnetik dapat ditentukan sebagai berikut:

F = B . I . L . Sin θ

F = B (q/t) (v.t) Sin θ

F = B . q . v . Sin θ

Contoh Soal 1:

Sebuah partikel bermuatan 2 ​​C

bergerak dengan kecepatan 1 × 10(6)

m/s di udara melewati medan magnet homogen bernilai 2 × 10(−4) T secara tegak lurus. Gaya Lorentz yang dialami

partikel tersebut sebesar ....

Penyelesaian:

Diketahui:

B = 2 x 10(-4) T

v = 10(6) m/s

q = 2 x 10(-6) C

Ditanya:

F = ...?

F = B . q . v

F = 2 x 10(-4) . 2 x 10(-6) . 10(6)

F = 4 x 10(-4) Newton

F = Gaya Lorentz (N)

B = Medan magnet (T)

q = Muatan listrik (C)

v = Kecepatan muatan (m/s)

θ = Sudut antara B dan v

Contoh Soal 2:

Dalam pengaruh medan magnetik 2,5 × 10(−3) T, sebuah partikel bergerak dengan kecepatan 3 × 10(6) m/s dan membentuk sudut 30° terhadap arah medan magnet. Jika muatan partikel 1,6 × 10(−19) C, gaya magnetik yang dialami partikel tersebut sebesar ....

Penyelesaian:

Diketahui:

B = 2,5 x 10(-3) T

v = 3 x 10(6) m/s

q = 1,6 x 10(-19) C

θ = 30

Sin θ = 0,5

Ditanya:

F = ...?

F = B . q . v . sin θ

F = 2,5 x 10(-3) . 1,6 x 10(-19) . 3 x 10(6) . 0,5

F = 6 x 10(-16) Newton

Kaidah Tangan Kanan:

- ibu jari = menunjukkan V

- 4 jari lain = menunjukkan B

- telapak tangan = positif

- punggung tangan = negatif