Konsep Gaya Lorentz Jika arus listrik mengalir dari A
ke B ternyata pita dari
alumunium foil melengkung ke
atas , ini berarti ada sesuatu
gaya yang berarah keatas
akibat adanya medan magnet homogen dari utara ke selatan.
Gaya ini selanjutnya disebut
sebagai gaya magnetic atau
gaya Lorentz . Jika arus listrik
dibalik sehingga mengalir dari B
ke A, ternyata pita dari alumunium foil melengkung ke
bawah. Jika arus listrik
diperbesar maka alumunium foil
akan melengkung lebih besar.
Ini berarti besar dan arah
gaya Lorentz tergantung besar dan arah arus listrik.
Karena gaya Lorentz ( FL ) ,
arus listrik ( I ) dan medan
magnet ( B ) adalah besaran
vector maka peninjauan
secara matematik besar dan arah gaya Lorentz ini hasil
perkalian vector ( cros-
product ) dari I dan B. FL = I x B Besarnya gaya Lorentz dapat
dihitung dengan rumus FL = I.B
sinθ
Rumus ini berlaku untuk
panjang kawat 1 meter. Perhitungan diatas adalah
gaya Lorentz yang
mempengaruhi kawat tiap
satuan panjang. Jadi jika
panjang kawat = ℓ , maka besar gaya Lorentz dapat
dihitung dengan rumus : FL = I . ℓ . B . Sin θ FL = gaya Lorentz dalam newton ( N ) I = kuat arus listrik dalam ampere ( A ) ℓ = panjang kawat dalam meter ( m ) B = kuat medan magnet dalam Wb/m2 atau tesla ( T ) θ = sudut antara arah I dan B Dari rumus di atas ternyata
jika besar sudut θ adalah : Θ =900 , arah arus listrik dan medan magnet ( I dan B )
saling tegak lurus maka FL
mencapai maksimum Θ = 00 , arah arus listrik dan medan magnet ( I dan B )
saling sejajar maka FL = 0
atau kawat tidak dipengaruhi
gaya Lorentz Hubungan antara FL , I dan B
dapat lebih mudah dipelajari
dengan menggunakan kaidah tangan kiri.
Yaitu dengan mengangan-angankan jika ibu jari, jari telunjuk dan jari tangah kita bentangkan saling tegak lurus, maka : Ibu jari : menunjukan arah gaya Lorentz ( FL ) Arah gaya Lorentz Jari telunjuk : menunjukkan arah medan magnet ( B ) Jari tengah : menunjukkan arah arus listrik ( I ) Coba sekarang kalian
terapkan kaidah ini pada
percobaan diatas, mengapa
alumunium foil melengkung
keatas ? sesuaikah dengan
kaidah tangan kiri ? Catatan :
Aturan ini dapat juga
menggunakan kaidah tangan kanan, yaitu dengan mengangan-angankan jika Ibu
jari, Jari Telunjuk dan Jari
tengah kita bentangkan saling
tegak lurus, maka : Jari tengah
menunjuk arah gaya Lorentz,
jari telunjuk menunjuk arah medan magnet dan Ibu jari
menunjuk arah arus listrik. Contoh Soal : 1. Sebuah kawat berarus listrik I
= 2 A membentang horizontal
dengan arah arus dari utara
ke selatan, berada dalam
medan magnet homogen B =
10 –
4 T dengan arah vertikal ke
atas. Bila panjang kawatnya 5
meter dan arah arus tegak
lurus arah medan magnet.
Berapa besar dan arah gaya Lorentz yang dialami oleh
kawat ? ... Jawab :
Diket : I = 2 A
B = 10
–
4 T ℓ = 5 m Ditanya : FL = ............... ?
Dijawab : FL = I . ℓ . B . sin θ = 2 ampere . 5 meter . 10 -4 Tesla . sin 900 = 10-3 newton Dengan arah gaya menunjuk
ke Barat 2. Seutas kawat lurus yang
terletak di equator diarahkan
sejajar dengan bumi
sepanjang arah timur-barat.
Induksi magnetic dititik itu
horizontal dan besarnya 6.10-5 T. Jika massa persatuan panjang kawat 5.10-3 kg/m dan g = 10 m/ s2, berapa arus yang mengalir di dalam kawat supaya besar
gaya yang dialaminya
seimbang dengan berat
kawat ? …. Jawab : Diket : B = 6.10-5 T m/L = 5 . 10-3kg/m g = 10 m/s2 Ditanya : I = …… .? Supaya gaya Lorentz seimbang dengan
gaya berat
Dijawab : FL = w
B. I. L = m . g
B . I = m/L . g
6 . 10
–
5 . I = 5 . 10 –
3 . 10
Jadi I = 5000/6 Ampere
