Pada percobaan oersted
telah dibuktikan pengaruh arus listrik terhadap kutub magnet, bagaimana
pengaruh kutub magnet terhadap arus listrik akan dibuktikan dari percobaan
berikut :
Seutas kawat PQ
ditempatkan diantara kutub-kutub magnet ladam kedalam kawat dialirkan arus
listrik ternyata kawat melengkung kekiri.
Gejala ini
menunjukkan bahwa medan magnet mengerjakan gaya pada arus listrik, disebut Gaya
Lorentz. Vektor gaya Lorentz tegak lurus pada I dan B. Arah gaya Lorentz
dapat ditentukan dengan tangan kanan. Bila arah melingkar jari-jari tangan
kanan sesuai dengan putaran dari I ke B, maka arah ibu jari menyatakan arah
gaya Lorents.
gambar :
Besar Gaya
Lorentz.
Hasil-hasil
yang diperoleh dari percobaan menyatakan bahwa besar gaya Lorentz dapat
dirumuskan sebagai :
F = gaya
Lorentz.
B = induksi magnetik
medan magnet.
I = kuat arus.
a = sudut yang
diapit I dan B.
Satuan Kuat
Arus.
Kedalam kawat P
dan Q yang sejajar dialirkan arus listrik. Bila arah arus dalam kedua kawat
sama, kawat itu saling menarik.
Penjelasannya
sebagai berikut :
Dilihat dari
atas arus listrik P menuju kita digambarkan sebagai arus listrik dalam kawat P
menimbulkan medan magnet. Medan magnet ini mengerjakan gaya Lorentz pada arus Q
arahnya seperti dinyatakan anak panah F. Dengan cara yang sama dapat dijelaskan
gaya Lorentz yang bekerja pada arus listrik dalam kawat P.
Kesimpulan :
Arus listrik
yang sejajar dan searah tarik-menarik dan yang berlawanan arah tolak- menolak.
Bila jarak
kawat P dan Q adalah a, maka besar induksi magnetik arus P pada jarak a :
Besar gaya
Lorentz pada arus dalam kawat Q
Besar gaya
Lorentz tiap satuan panjang
F tiap satuan
panjang dalam N/m.
Ip
dan IQ dalam Ampere dan a dalam meter.
Bila kuat arus
dikedua kawat sama besarnya, maka :
Untuk I = 1
Ampere dan a = 1 m maka F = 2.10-7 N/m
Kesimpulan :
1 Ampere adalah kuat arus dalam kawat sejajar yang
jaraknya 1 meter dan menimbulkan gaya Lorentz sebesar 2.10-7
Pengertian Gaya Lorentz
Gaya Lorentz adalah gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang
bergerak atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet (B). Arah
gaya ini akan mengikuti arah maju skrup yang diputar dari vektor arah gerak
muatan listrik (v) ke arah medan magnet (B), seperti yang terlihat dalam rumus
berikut:
Keterangan:
F = gaya (Newton)
B = medan magnet (Tesla)
q = muatan listrik ( Coulomb)
v = arah kecepatan muatan (m/t)
F = gaya (Newton)
B = medan magnet (Tesla)
q = muatan listrik ( Coulomb)
v = arah kecepatan muatan (m/t)
Sebuah partikel bermuatan listrik yang
bergerak dalam daerah medan magnet homogen akan mendapatkan gaya. Gaya ini juga
dinamakan gaya Lorentz. 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) akibat
dari arus listrik, I dalam suatu medan magnet B. Ibu jari, menunjukan arah gaya
Lorentz . Jari telunjuk, menunjukkan arah medan magnet ( B ). Jari
tengah, menunjukkan arah arus listrik ( I ). Untuk muatan positif arah
gerak searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif arah gerak
berlawanan dengan arah arus.
Jika besar muatan q bergerak dengan kecepatan v, dan I = q/t maka persamaan gaya adalah:
FL = I . ℓ . B sin θ
= q/t . ℓ . B sin θ
= q . ℓ/t . B sin θ
= q . v . B sin θ
*Karena ℓ/t = v
Sehingga besarnya gaya Lorentz yang
dialami oleh sebuah muatan yang bergerak dalam daerah medan magnet dapat dicari
dengan menggunakan rumus :
F = q . v . B sin θ
Keterangan:
F = gaya Lorentz dalam newton ( N )
q = besarnya muatan yang bergerak dalam coulomb ( C )
v = kecepatan muatan dalam meter / sekon ( m/s )
B = kuat medan magnet dalam Wb/m2 atau tesla ( T )
θ = sudut antara arah v dan B
F = gaya Lorentz dalam newton ( N )
q = besarnya muatan yang bergerak dalam coulomb ( C )
v = kecepatan muatan dalam meter / sekon ( m/s )
B = kuat medan magnet dalam Wb/m2 atau tesla ( T )
θ = sudut antara arah v dan B
Bila sebuah partikel bermuatan listrik
bergerak tegak lurus dengan medan magnet homogen yang mempengaruhi selama
geraknya, maka muatan akan bergerak dengan lintasan berupa lingkaran. Sebuah
muatan positif bergerak dalam medan magnet B (dengan arah menembus bidang)
secara terus menerus akan membentuk lintasan lingkaran dengan gaya Lorentz yang
timbul menuju ke pusat lingkaran. Demikian juga untuk muatan negativ.
Persamaan-persamaan yang memenuhi pada muatan yang bergerak dalam medan magnet
homogen sedemikian sehinga membentuk lintasan lingkaran adalah :
·
Gaya yang dialami akibat medan magnet :
F = q . v . B
·
Gaya sentripetal yang dialami oleh
partikel : Dengan menyamakan kedua persamaan kia
mendapatkan persamaan :