Bagaimana pengaruh kuat arus listrik dan panjangnya kawat penghantar terhadap besar gaya Lorentz?

Artikel ini membahas tentang Gaya Lorentz secara lengkap meliputi pengertian, kaidah tangan kanan, rumus, hingga contoh soalnya.

--

Pernah mendengar tentang Gaya Lorentz? Gaya ini diberi nama Lorentz karena penemunya bernama belakang Lorentz.

“Lho, Lorentz bukannya pembalap MotoGP, ya?”

Jorge Lorenzo (Sumber: giphy.com)

Itu mah, Lorenzo! Ah, gimana sih, Bambang!

Lorentz yang menemukan Gaya Lorentz itu nama panjangnya adalah Hendrik Antoon Lorentz.

“Ya maaf, aku kan tahunya Lorenzo yang pembalap itu hehehe.. Eh, tapi, ngomong-ngomong, Gaya Lorentz itu apa, sih?”

Gaya Lorentz adalah gaya yang timbul akibat adanya arus listrik dalam suatu medan magnet. Jadi, jika kita memiliki suatu benda konduktor yang berada di dalam medan magnet, kemudian kita aliri benda tersebut dengan arus listrik, maka akan timbul suatu gaya yang mampu menggerakkan benda tersebut. Nah, gaya ini disebut dengan Gaya Lorentz.

Untuk memahaminya dengan lebih mudah, kamu bisa perhatikan percobaan yang ada pada cuplikan video berikut.

Percobaan Gaya Lorentz (Sumber: Catatan Si Rebiaz via YouTube)

Pada percobaan tersebut, terdapat sebuah benda konduktor berupa kawat yang diletakkan di antara dua buah magnet. Kedua magnet ini memiliki kutub yang berbeda, yaitu kutub Selatan (South/S) dan kutub Utara (North/N). Kemudian, kawat tersebut dialiri dengan arus listrik.

Tanda panah merah menunjukkan arah medan magnet, sedangkan garis kuning menunjukkan arah arus listrik yang mengalir pada kawat.

Baca juga: Menghitung Besar Medan Magnet pada Kawat Lurus dan Kawat Melingkar

Coba perhatikan baik-baik. Apa yang terjadi pada kawat? Yup! Kawat tersebut ternyata membengkok ke atas. Hal ini terjadi akibat adanya Gaya Lorentz yang timbul.

“Kenapa kawatnya bengkok ke atas? Kenapa nggak ke bawah?”

Pertanyaan yang bagus! Kawat akan membengkok sesuai dengan arah Gaya Lorentz yang timbul. Pada percobaan tersebut, kawat membengkok ke atas karena Gaya Lorentz yang timbul mengarah ke atas.

Perlu diingat bahwa arah dari Gaya Lorentz selalu tegak lurus dengan arah arus listrik (I) dan arah medan magnet (B). Pada percobaan tersebut, arus listrik mengalir dari salah satu ujung kawat menuju ujung kawat yang lain seperti diilustrasikan oleh garis kuning pada video. Sedangkan medan magnetnya mengarah dari magnet berkutub Utara di sebelah kanan menuju magnet berkutub Selatan di sebelah kiri. Oleh karena itu, Gaya Lorentz yang timbul akan mengarah ke atas dan membengkokkan kawat ke arah atas pula.

Gampang, kan! Masih ada cara lebih mudah supaya kamu bisa memahami konsep dari Gaya Lorentz ini, lho! Caranya yaitu dengan mempraktikkan sendiri menggunakan tanganmu sesuai dengan kaidah tangan kanan.

Sekarang kita kembali lagi ke percobaan tadi, yuk! Kita gunakan kaidah tangan kanan untuk mengetahui arah Gaya Lorentz yang timbul.

Mengetahui Arah Gaya Lorentz (Sumber: Catatan Si Rebiaz via YouTube)

Nah, sudah paham kan, kenapa kawat pada percobaan ini membengkok ke atas? Kalau kamu pengen kawatnya bengkok ke bawah, tinggal diubah aja arah arus listriknya supaya arah Gaya Lorentz-nya juga ikut berubah.

“Waduh, diubah ke mana, ya?”

Ke mana, hayoo? Coba gunakan kaidah tangan kanan, deh! Pasti kamu akan tahu jawabannya dalam sekejap. Tulis jawaban kamu di kolom komentar, ya!

3 RumusGaya Lorentz dan Contoh SoalGaya Lorentz Lengkap

Kemudian dalam Cara Mencari Gaya Lorentz itu sendiri mempunyai tiga cara yang antara lain [1]Gaya Lorentz dengan Kawat Berarus Listrik, [2]Gaya Lorentz denganKawat Sejajar yang berarus Listrikdan [3]Gaya Lorentz dengan Muatan Bergerak dlm Medan Magnet. Ketiga Cara MenghitungGaya Lorentz tersebut, tentunya mempunyai Rumus yang berbeda – beda sehingga dibawah ini Penulis telah memberikan ulasan tentang Ketiga Rumus Gaya Lorentz ini.

1.Gaya Lorentz Pada Kawat Berarus Listrik

Didalam RumusGaya Lorentz Dengan Kawat Berarus Listrik bisa kalian lihat dibawah ini :

Fl = B I l Sin a

Diketahui :

Fl = Gaya Lorentz

B = Kuat Medan Magnet (Satuan Telsa)

I = Kuat Arus yg mengalir pada Kawat (Satuan Ampere)

l = Panjang Kawat (Satuan Meter)

a = Sudut yg dibentuk oleh B dan I

Lalu didalam Gaya Lorentz Kawat Berarus Listrik ini, apabila Kawat Penghantar dengan Panjang I yg dialiri oleh Arus Listrik sebesar I, dan Kawat itu nantinya diletakkan di Daerah yg dipengaruhi Medan Magnet B. Maka Kawat tersebut akan mempunyaiGaya Lorentz yg besarnya itu dipengaruhi oleh Besar Medan Magnet, Sudut dan Kuat Arus yg dibentuk oleh Medan Magnet dan Arus Listriknya.

2. Gaya Lorentz Pada Kawat Sejajar Berarus Listrik

Rumus Gaya Lorentz Kedua ialah jika dilihat dari Kawat Sejajar Yang Berarus Listrik dan Rumus ini bisa kalian lihat penjelasannya dibawah ini :

Gaya Lorentz Pada Kawat Sejajar Berarus Listrik ini jika terdapat Dua Buah Kawat yang diletakkan sejajar berdekatan dg sebuah Medan Magnet maka akan mengalami Gaya Lorentz berupa Gaya Tarik Menarik, jika Arus Listrik di Kedua Kawat itu Searah. Namun Gaya Lorentz akan saling Tolak Menolak jika Arus Listrik di Kedu Kawat itu berlawanan Arah.

3. Gaya Lorentz Pada Muatan Bergerak di Medan Magnet

Lalu untuk Rumus Gaya Lorentz Yang Ketiga adalah jikaGaya Lorentz terdapat pada Muatan yang bergerak di Medan Magnet. Dan Rumus MencariGaya Lorentz ini bisa kalian lihat dibawah ini :

Fl = q x v x B sin a

Diketahui :

Fl = Gaya Lorentz

q = Muatan Listrik (Satuan Coloumb)

v = Kecepatan Gerak Muatan (Satuan m/s)

B = Kuat Medan Magnet (Satuan T)

a = Sudut yg dibentuk oleh v dan B

Dengan melihat Rumus tersebut maka bisa dipastikan bahwa Gaya Lorentz ternyata tak hanya dialami oleh suatu Kawat, akan tetapi terdapat juga didalam Muatan Listrik yg bergerak. Dan apabila Muatan Listrik q bergerak dg kecepatan gerak muatan (v) didalam sebuah medan Magnet B maka Muatan Listrik tersebut akan mengalamiGaya Lorentz dan Rumusnya bisa kalian lihat diatas.

Contoh SoalGaya Lorentz dan Jawabannya

Setelah kalian sudah mengerti Rumus Rumus Gaya Lorentz yang telah dituliskan diatas, maka dibawah ini secara step by step bisa kalian lihatsalah satu Contoh Soal tentangGaya Lorentz dan Jawabannya. Tujuannya sudah jelas agar kalian sebagai Pembaca dan Pelajar bisa lebih memahami mengenai Gaya Lorentz dalam Fisika SMA ini.

1.Jika terdapat Sebuah Kawat dengan Panjang sebesar 4 meter yang telah dialiri oleh Arus Listrik sebesar 25 Ampere. Maka Kawat tersebut akan berada didalam pengaruh Medan Magnet sebesar 0.06 Telsa yg akan membentuk Sudut 30 Derajat terhadap Kawat. Maka hitunglah Besarnya Gaya Lorentz yg bekerja di Kawat tersebut ?.

Ketahui :

I= 25 Ampere

l = 4 meter

B = 0.06 Telsa

a = 30 derajat

Jawabannya :

Fl = B I l Sin a

Fl = 0.06 x 25 x 4 sin 30º

Florentz = 3 N.

Demikianlah pembahasan mengenai Rumus Gaya Lorentz dan Contoh Soalnya, semoga saja apa yang telah ditulis dan dibahas disini oleh Penulis bisa berguna serta bermanfaat bagi Para Pembaca di Laman Website Rumus Rumus ini. Hal tersebut dikarenakan Penulis sekali lagi sangat meyakini bahwa diluar sana masih cukup banyak Pembaca dan Pelajar SMA yang belum begitu memahami maupun belum begitu mengerti akanGaya Lorentz didalam Ilmu Fisika SMA sehingga dengan adanya ulasan ini, maka diharapkan dapat membantu Para Pelajar dan Pembaca yang membutuhkan informasi mengenaiGaya Lorentz ini.

Kaidah Tangan Kanan

Gerak partikel akan menyimpang searah dengan gaya Lorentz yang mempengaruhi. Arah gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan dengan kaidah tangan kanan dari gaya Lorentz (F). Ibu jari menunjukan arah gaya Lorentz (F), jari telunjuk menunjukan arah medan magnet (B), jari tengah menunjukan arah medan listrik (I). Untuk muatan positif, arah gerak searah dengan arah arus, sedangkan untuk muatan negatif, arah gerak berlawanan dengan arah arus.

Rumus Gaya Lorentz

Persamaan rumus gaya Lorentz dapat ditulis seperti berikut:

F = q(v.B)

Keterangan

F: gaya (Newton)

B: medan magnet (Tesla)

q: muatan listrik (coulomb)

v: arah kecepatan muatan (m/s)

Untuk gaya Lorentz yang ditimbulkan oleh arus listrik (I), dalam suatu medan magnet (B), rumusnya akan terlihat sebagai berikut (lihat arah gaya dalam kaidah tangan kanan):

F = IL.B

Keterangan

F: gaya (Newton)

I: arus listrik (ampere)

B: medan magnet (Tesla)

L: panjang kawat listrik yang dialiri listrik (m)