Gaya Lorentz adalah gabungan dari gaya magnetik dan gaya elektrik yang berada pada medan elektromagnetik. Gaya ini dihasilkan karena adanya muatan listrik yang bergerak atau akibat terdapat arus listrik di dalam suatu medan magnet.
Dapat dikatakan jika terdapat suatu benda konduktor yang berada di dalam medan magnet, kemudian benda konduktor dialiri oleh arus listrik, maka akan menghasilkan suatu gaya yang dapat menggerakkan benda tersebut. Inilah yang dinamakan dengan gaya Lorentz.
Diketahui jika arah dari gaya Lorentz akan selalu tegak lurus dengan arah kuat arus listrik (I) dan induksi magnetik yang ada (B). Hal ini dapat diketahui dengan cara yang mudah yakni menggunakan kaidah tangan kanan.
Tangan kanan sangat membantu untuk menentukan arah dari gaya Lorentz. Pertama ibu jari menunjukkan arah arus listrik (I), kedua empat jari merupakan arah medan magnet (B), dan ketiga telapak tangan menunjukkan arah dari gaya Lorentz (F).
Satu lagi cara menentukan arah gaya Lorentz, masih menggunakan kaidah tangan kanan yakni dengan menggunakan ibu jari, jari telunjuk, dan jari tengah. Ibu jari menandakan arah arus, jari telunjuk sebagai medan magnet, dan jari tengah merupakan arah gaya Lorentz.
Rumus gaya Lorentz digunakan untuk menghitung besarnya suatu gaya Lorentz yang timbul di dalam suatu medan magnet. Adapun rumus dari gaya Lorentz adalah sebagai berikut:
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, gaya Lorentz memiliki arah yang selalu tegak lurus dari arah kuat arus listrik (I) dan induksi magnetik (B).
Dalam hal ini arah dari gaya akan mengikuti jalan arah maju dari skrup yang diputar dari vektor arah gerak muatan listrik (v) menuju ke arah medan magnet (B).
Keterangan :
F = gaya (satuan/unit newton)
B = medan magnet (unit tesla)
v = arah kecepatan muatan (unit meter per detik)
q = muatan listrik (colomb)
Terdapat rumus gaya Lorentz yang disebabkan karena adanya arus listrik (I) di dalam sebuah medan magnet (B). Rumusnya sebagai berikut:
Keterangan :
F = gaya (unit satuan newton)
I = arus listrik (ampere)
B = medan magnet (unit tesla)
L = panjang kawat listrik yang dialiri listrik (meter)
Keterangan :
I = kuat arus listrik yang mengalir pada kawat (Ampere)
l = panjang kawat (m)
B = kuat medan magnet (tesla)
α = sudut yang dibentuk oleh B dan I
Apabila terdapat 2 kawat dengan panjang l dan dialiri oleh arus listrik sebesar I. Setiap kawat tersebut diletakkan pada medan magnet sebesar B, maka akan timbul gaya Lorentz berupa gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak, tergantung dari arah arus listrik dari masing-masing kawat.
Jika arah arus listrik searah pada kawat, maka gaya akan saling tarik menarik. Sedangkan jika arah arus listrik yang terdapat pada kedua kawat berlawanan, maka gaya akan saling tolak menolak.
Dan besarnya gaya tarik menarik ataupun tolak menolak yang terdapat pada kawat sejajar ini dapat diketahui menggunakan rumus:
Keterangan :
F1 = bentuk dari gaya tarik menarik dan tolak menolak pada kawat 1 (N)
F2 = bentuk dari gaya tarik menarik dan tolak menlak pada kawat 2 (N)
I1 = kuat arus yang mengalir pada kawat 1 (A)
I2 = kuat arus yang mengalir pada kawat 2 (A)
µ = permeabilitas dari vakum (4π x 10 pangkat -7 Wb/Am)
l = panjang kawat (meter)
α = lambang jarak di antara kedua kawat
Saat muatan listrik q yang bergerak dengan kecepatan v pada suatu medan magnetik (B), maka muatan listrik akan mengalami gaya Lorentz yang besarnya dapat dihitung menggunakan rumus:
Keterangan :
q = muatan listrik (coloumb)
v = kecepatan gerak muatan listrik (m/s)
B = kuat medan magnet (tesla)
α = sudut yang dibentuk oleh B dan v
Dalam hal ini arah gaya Lorentz yakni tegak lurus dengan arah kuat medan magnet dan arah kecepatan benda. Arah gaya Lorentz dapat berbeda, tergantung dari muatan partikel.
Apabila arah medan magnet tegak lurus dengan arah kecepatan partikel bermuatan listrik, maka lintasan akan berbentuk lingkaran sehingga partikel mengalami gaya sentripetal dengan besarnya sama dengan gaya Lorentz.
Soal 1
Diketahui terdapat sebuah kawat yang dialiri listrik sebesar 12 A dan mengarah ke atas, berada di dalam suatu medan magnetik 0,6 T dengan membentuk sebuah sudut sebesar 45 derajat terhadap kawat. Jika panjang kawat 14 meter, maka tentukan besarnya gaya Lorentz pada kawat.
Jawab:
Diketahui :
I = 12 A
B = 0,6 T
α = 45 derajat
l = 14 meter
Ditanya:
F = …
Jawab :
FL = (12)(14)(0,6) x sin 45
FL = 100,8 x 0,85
FL = 85,68 newton
Soal 2
Sebuah electron bergerak dengan kecepatan 2400 m/s memasuki medan magnet 1000 T dan besarnya muatan listrik 1,2 x 10 pangkat -19. Jika arah kecepatan dan medan magnet membentuk sudut 30 derajat, maka besarnya gaya Lorentz adalah …
Jawab :
Diketahui :
v = 2400 m/s
B = 1000 T
q = 1,2 x 10 pangkat -19
α = 30
Ditanya :
F = …
Jawab :
F = 1,2 x 10 pangkat -19. 2400 . 1000 . ½
F = 14,4 x 10 pangkat -14 N
Pengertian Sublimasi Sublimasi merupakan proses perubahan bentuk dari yang bermula berwujud zat padat menjadi gas, begitu…
Salah satu ciri dari tumbuhan monokotil atau berbiji tunggal adalah memiliki bentuk akar serabut. Pada…
Dalam kerajaan tumbuhan atau plantae, tersusun atas beberapa klad atau tumbuhan yang memiliki satu leluhur…
Di dalam sistem reproduksi pria terdapat sebuah kelenjar bernama kelenjar prostat. Kelanjar prostat memiliki peran…
Ada beragam jenis hewan yang dapat ditemukan di planet Bumi. Hewan-hewan tersebut tinggal di berbagai…
Salah satu ciri dari makhluk hidup adalah melakukan perkembangbiakan untuk mempertahankan keturunannya agar tidak punah.…