Gaya Lorentz merupakan nama lain dari gaya magnetic yaitu gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet, B. kapan gaya Lorentz timbul ?GAYA LORENTZ
Gaya magnetic (gaya Lorentz) timbul jika ada interaksi dua medan magnet contohnya kawat berarus dalam medan magnet, kawat sejajar berarus dan muatan yang bergerak dalam medan magnet.
A. Kawat Berarus dalam Medan Magnet
Pada setiap kawat berarus yang diletakkan dalam daerah bermedan magnet maka kawat tersebut akan merasakan gaya magnet. Gaya magnet atau gaya Lorentz merupakan besaran vektor. Arahnya dapat menggunakan kaedah tangan kanan, ibu jari sebagai arah I, empat jari lain sebagai arah B dan arah gaya Lorentz sesuai dengan arah telapak untuk lebih jelasnya perhatikan gambar berikut :
selain dengan cara di atas jari-jari tangan kanan diatur sedemikian rupa, sehingga Ibu jari tegak lurus terjadap telunjuk dan tegak lurus juga terhadap jari tengah. Bila arah medan magnet (B) diwakili oleh telunjuk dan arah arus listrik (I) diwakili oleh ibu jari, maka arah gaya lorentz (F) di tunjukkan oleh jari tengah. seperti pada gambar berikut :
Gaya lorentz pada penghantar bergantung pada faktor sebagai berikut :
(2) besar arus listrik (I)
(3) panjang penghantar
sehingga dapat dirumuskan
keterangan :
F = gaya lorentz (N)
B = kuat medan magnet (Tesla)
I = kuat arus listrik (A)
L = panjang penghantar (m)
Jika B membentuk sudut θ terhadap I akan memenuhi persamaan berikut :
B. Kawat Sejajar Berarus
dari gambar di atas menunjukkan dua kawat penghantar sejajar yang terpisah sejauh a dialiri arus listrik I1 dan I2. Pada gambar yang arus listrik I1 searah dengan I2 ( gambar sebelah kiri) kedua kawat saling mendekat atau tarik menarik. Sedangkan untuk arus listrik I1 berlawanan dengan I2 , kedua kawat saling menjauh atau tolak menolak. Hal ini menunjukkan bahwa kedua kawat timbul gaya magnetic.
Perhatikan gambar dimana arus listrik I1 searah dengan I2 ( gambar sebelah kiri), arus listrik I1 menimbulkan induksi magnetic B1 di titik P sebesar :
Penghantar berarus I2 dipengaruhi oleh B1 sehingga mengalami gaya F2 sebesar :
Untuk kawat I2 menimbulkan induksi magnetic B2 di titik Q sebesar :
Penghantar berarus I1 dipengaruhi oleh B2 sehingga mengalami gaya F1 sebesar :
Dari persamaan di atas diperoleh gaya per satuan panjang kedua penghantar adalah sama.
Jika kedua arus pada kawat penghantar adalah sama besar maka persamaan di atas menjadi :
C.Gaya Lorentz Pada Muatan Bergerak
Muatan yang bergerak dapat disamakan dengan arus listrik. Berarti saat ada muatan yang bergerak dalam medan magnet juga timbul gaya magnetic ( gaya Lorentz).
Arus adalah muatan yang bergerak dan muatan yang dimaksud adalah muatan positif.
Gaya Lorentz yang ditimbulkan oleh muatan yang bergerak memenuhi persamaan :
F = gaya Lorentz (N)
B = medan magnet (Tesla atau Wb/m2)
q = muatan listrik (C)
Pemanfaatan Gaya Lorentzv = kecepatan muatan (m/s)
Dalam kehidupan sehari-hari penerapan gaya lorentz dapat memudahkan pekerjaan manusia. Ciri khas dari motor listrik adalah adanya kumparan yang dilalui arus listrik dan timbulnya medan magnet yang menyebabkan kumparan berputar sehingga terjadilah sumber tegangan yang mengalirkan arus listrik, sehingga dapat dimanfaatkan untuk menghidupkan kipas angin, bola lampu dan blender.
Penerapan gaya lorentz yang lain, untuk alat ukur listrik, salah satunya adalah galvanometer. Galvanometer digunakan untuk mengukur arus listrik yang kecil. Prinsip kerjanya sama dengan motor listrik, yaitu berputarnya kumparan karena munculnya dua gaya Lorente sama besar tetapi berlawanan arah, yang bekerja pada dua sisi kumparan yang saling berhadapan.
Kawat tembaga dililitkan pada inti besi lunak berbentuk silinder membentuk statu kumparan, dan diletakkan diantara diantara kutub-kutub sebuah magnet hermanen. Arus listrik memasuki dan meninggalkan kumparan melalui pegas spiral yang terpasang di atas dan di bawah kumparan.
Maka sisi kumparan yang dekat dengan kutub utara dan kutub selatan mengalami gaya Lorente yang sama tetapi berlawanan arah, yang akan menyebebkan kumparan berputar. Putaran kumparan ditahan oleh kedua pegas spiral, sehingga kumparan hanya akan berputar dengan sudut tertentu. Putaran dari kumparan diteruskan oleh sebuah jarum untuk menunjuk pada skala tertentu. Angka yang ditunjukkan oleh skala menyatakan besar arus listrik yang diukur.
Pengeras suara bekerja berdasarkan prinsip gaya lorentz. Komponen dasar pengeras suara terdiri dari tiga bagian yaitu sebuah krucut yertas yang bersambungan dengan sebuah kumparan suara (silinder yang dikitari oleh kawat tembaga) dan sebuah magnet hermanen berbentuk silinder (kutub utara di tengah dan dikelilingi kutub selatan).
Ketika arus dilewatkan pada lilitan kumparan , maka padanya akan bekerja gaya lorentz yang disebabkan oleh magnet permanen. Besar kecilnya gaya bergantung pada arua yang dihasilkan oleh terminal pengeras suara sehingga akan menyebabkan maju mundurnya kerucut kertas yang menumbuk udara sehingga dihasilkan gelombang-gelombang bunyi sesuai dengan frekuensi pengeras suara. akan mengalir arus dari terminal pengeras suara menuju kumparan suara , sehingga didalam kumparan akan ada aliran elektron yang berada di dalam medan magnet.
Elektron yang berada di medan magnet akan mengalami gaya lorentz yang dapat menimbulkan maju atau mundurnya kerucut kertas, sehingga elektron-elektron yang ada disekitar kerucut bertumbukan dengan udara yang mengakibatkan gelombang bunyi.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar