Contoh Soal Gaya Lorentz dan Penggunaannya - Hans Christian Oersted merupakan orang pertama yang membuktikan bahwa kawat penghantar dapat menghasilkan medan magnet ketika dialiri listrik. Penemuan Oersted tersebut dikembangkan lebih lanjut oleh Ilmuwan lain yaitu Hendrik Antoon Lorentz. Jika sebelumnya kawat tersebut telah berada di suatu medan magnet tertentu, maka peristiwa apa yang akan terjadi? Pemikiran tersebut mendorong Lorentz untuk melakukan eksperimen serupa tetapi dengan menambahkan medan magnet awal di sekitar kawat penghantar. Apakah efek yang akan terjadi jika garis-garis gaya magnet keduanya berinteraksi? Inilah cikal bakal terbentuknya rumusan gaya Lorentz.
Gaya Lorentz adalah gaya yang timbul akibat interaksi kawat berarus listrik di dalam medan magnet. Besarnya gaya ini ditentukan oleh 3 hal, yaitu besarnya arus yang mengalir pada kawat, panjang kawat, dan besarnya medan magnet yang berada di sekitar kawat. Secara matematis, gaya Lorent (F) dirumuskan sebagai berikut.
Tentang:
Contoh Soal Fisika
Gaya Lorentz adalah gaya yang timbul akibat interaksi kawat berarus listrik di dalam medan magnet. Besarnya gaya ini ditentukan oleh 3 hal, yaitu besarnya arus yang mengalir pada kawat, panjang kawat, dan besarnya medan magnet yang berada di sekitar kawat. Secara matematis, gaya Lorent (F) dirumuskan sebagai berikut.
F = BIℓ
Keterangan:
F = gaya Lorentz (N)
I = besar arus (Ampere);
B = besarnya medan magnet (Tesla); dan
ℓ = panjang kawat (meter).
F = gaya Lorentz (N)
I = besar arus (Ampere);
B = besarnya medan magnet (Tesla); dan
ℓ = panjang kawat (meter).
Pertanyaan selanjutnya adalah ke mana arah gaya ini? Nah, untuk menentukan arah Gaya Lorentz, gunakanlah prinsip tangan kanan. Apa itu prinsip tangan kanan? Prinsip tangan kanan adalah cara untuk mengetahui arah dari suatu besaran menggunakan bagian-bagian tangan kanan kita. Jadi, rentangkanlah tangan kanan kalian, lalu buka telapaknya seperti pada Gambar 1 berikut.
Gambar 1. Aturan tangan kanan (Sumber: Wikipeda, di bawah lisensi Creative Commons)
Prinsip tangan kanan ini biasa digunakan untuk mengoperasikan perkalian silang dua besaran vektor. Besaran vektor itu sendiri adalah besaran yang tidak hanya memiliki nilai tapi juga memiliki arah. Nah, arus listrik dan medan magnet adalah besaran vektor, sehingga dibutuhkan perinsip tangan kanan untuk mengalikan keduanya. Perkalian vektor akan mengahasilkan dua komponen utama yaitu besar (besar gaya Lorentz) dan arah (arah gaya Lorentz). Berdasarkan prinsip tangan kanan, arus listrik disimbolkan dengan ibu jari, sedangkan medan magnet disimbolkan oleh keempat jari lainnya. Jika arus listrik mengalir searah ibu jari dan medan magnet searah keempat jari lainnya, maka kawat listrik akan merasakan gaya Lorentz yang arahnya atas (tegak lurus dengan telapak tangan).
Penerapan Gaya Lorentz
Salah satu penerapan gaya Lorentz ini terdapat pada motor listrik. Kumparan dalam motor listrik akan berputar akibat adanya pengaruh gaya Lorentz. Kumparan inilah yang memutar sumbu motor. Medan magnet B dalam motor listrik berasal dari magnet permanen yang biasanya berbentuk melengkung. Perhatikan Gambar 2 berikut ini.
Gambar 2. Motor listrik (Sumber: Wikipedia, di bawah lisensi Creative Commons)
Contoh Soal
Sebuah kawat yang panjangnya 1 meter dialiri arus sebesar 0,5 A. Jika besar medan magnet yang berada di sekitar kawat adalah 2 T, berapakah besar gaya Lorentz yang dirasakan oleh kawat?
Pembahasan
Diketahui:
ℓ = 1 m
I = 0,5 A
B = 2 T
Ditanyakan: F ?
Jawab:
F = BIℓ
F = (2)(0,5)(1)
F = 1 N
Jadi, besar gaya Lorentz yang dirasakan kawat adalah 1 N.
Pembahasan
Diketahui:
ℓ = 1 m
I = 0,5 A
B = 2 T
Ditanyakan: F ?
Jawab:
F = BIℓ
F = (2)(0,5)(1)
F = 1 N
Jadi, besar gaya Lorentz yang dirasakan kawat adalah 1 N.
S1
Gaya Lorentz muncul karena ....
S2
Sebuah kawat yang memiliki panjang 2 m dan dialiri arus listrik sebesar 2 A. Jika kawat tersebut berada dalam medan magnet sebesar 3 T, maka besar gaya Lorentz yang dialami oleh kawat adalah ....
S3
Sebuah kawat sepanjang 10 cm mengalami gaya Lorentz sebesar 4 x 10-7 N. Jika kuat arus yang mengalir pada kawat adalah 3 mA, maka medan magnet yang mempengaruhi kawat adalah ....
S4
Sebuah motor listrik menghasilkan gaya Lorentz 4 N saat dialiri arus 1 A. Jika kuat medan magnet saat itu adalah 0,2 T, maka panjang kawat yang digunakan adalah ....
S5
Prinsip tangan kanan adalah ....
S6
Kawat yang dialiri arus 0,5 A mendapat pengaruh medan magnet sebesar 0,2 T. Jika panjang kawat yang digunakan adalah 10 cm, maka besar gaya Lorentz yang dialami kawat adalah ....
S7
Jika arah arus listrik searah dengan arah ibu jari dan medan magnet searah dengan keempat jari lainnya, maka kawat listrik akan merasakan gaya Lorentz ke arah ....
S8
Kawat sepanjang ℓ berada dalam medan magnet B. Kawat dialiri arus I sehingga timbul gaya Lorentz sebesar F. Jika medan magnet menjadi B dan arus menjadi I. Gaya Lorentz yang muncul menjadi ....
S9
Motor listrik memanfaatkan gaya Lorentz karena ....
S10
Gaya Lorentz dicetuskan pertama kali oleh ....
Tidak ada komentar:
Posting Komentar