Pengertian Gaya magnetik/Lorentz
Gaya magnetik adalah gaya yang bekerja pada penghantar berarus listrik ketika berada didalam medan magnet. Besarnya gaya magnetik dipengaruhi oleh kondisi penghantar berarus.
Embedded Files
Jika arus listrik mengalir dari A ke B ternyata pita dari pelat besi melengkung ke samping kiri , ini berarti ada suatu gaya yang arahnya ke samping kiri akibat adanya medan magnet homogen dari utara ke selatan. Gaya ini selanjutnya disebut sebagai gaya magnetik atau gaya Lorentz . Jika arus listrik dibalik sehingga mengalir dari B ke A, ternyata pita dari pelat besi melengkung ke samping kanan. Jika arus listrik diperbesar maka pelat besi 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 secara matematik besar dan arah gaya Lorentz ini merupakan hasil perkalian vector (cros-product) dari i dan B.
FL = i x B
Bila kuat arus(i) terhadap medan magnet(B) membentuk sudut sebesar θ maka besarnya gaya Lorentz dapat dihitung dengan rumus :
FL = i . B . sinθ
Rumus di atas berlaku untuk panjang kawat 1 meter. 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 =90º, arah arus listrik dan medan magnet ( i dan B ) saling tegak lurus maka FL mencapai maksimum
θ = 0º , 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 menggambarkan jika ibu jari, jari telunjuk dan jari tangah kita bentangkan saling tegak lurus, maka :
Ibu jari : menunjukan arah gaya Lorentz ( FL )
Jari telunjuk : menunjukkan arah medan magnet ( B )
Jari tengah : menunjukkan arah arus listrik ( i )
Catatan :
Aturan ini dapat juga menggunakan kaidah tangan kanan, yaitu dengan menggambarkan jika Ibu jari, Jari Telunjuk dan Jari tengah kita bentangkan saling tegak lurus, maka :
Ibu Jari = arah arus listrik
Jari Telunjuk = arah medan magnet
Jari Tengah = arah gaya lorentz
Contoh Penerapan Prinsip Gaya Lorentz
Penerapan Prinsip Gaya Lorentz atau Gaya Magnet dalam kehidupan sehari-hari yaitu semua peralatan listrik yang bergerak atau berputar bila dialiri arus listrik, contohnya adalah sebagai berikut :
Alat Ukur Listrik ( Amperemeter, voltmeter, Galvanometer , dll )
Motor listrik
Bel listrik , klakson.
Relay (saklar listrik)
Dan lain sebagainya
Alat ukur listrik
Motor listrik AC
Motor listrik DC
Bel listrik
Contoh Soal :
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 ? ...
Diket : i = 2 A
B = 10-4 T
ℓ = 5 m
θ = 90º (arah kawat horisontal dan arah medan magnet vertikal)
Ditanya : FL
Jawab :
FL = i . ℓ . B . sin θ
= 2 . 5 . 10 -4 . sin 90º
= 2 . 5 . 10 -4 . 1
= 10-3 newton
Dengan arah gaya menunjuk ke Barat
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 ?
Diket : B = 6.10-5 T
m/L = 5 . 10-3kg/m
g = 10 m/s2
Ditanya : i
Jawab :
Supaya gaya Lorentz(FL) seimbang dengan gaya berat(w) :
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
= 833,33 A
Google Sites
Report abuse