Halo Cerdikawan, kembali bersama PinterKelas! Ini minggu eksak teman-teman maka kita akan kembali belajar tentang fisika. Yakni gaya Lorentz. Pernahkah kamu mendengar materi tentang gaya Lorentz ini? Salah satu ciri dari materi gaya Lorentz adalah mengenai listrik.

Kamu sudah paham dong betapa pentingnya listrik untuk kehidupan. Pun dari listrik juga kita bisa beraktivitas dengan lancar. Berbagai peralatan kini menggunakan energi listrik. Maka mempelajari tentang materi ini sangat penting, barangkali nanti kamu berkecimpung di bidang listrik.

Materi ini menjelaskan beberapa hal terkait listrik. Yang tentu saja bisa kamu terapkan di kehidupan sehari-hari. Tanpa perlu basa-basi, mari kita bahas materi ini mulai dari sekarang!

Pengertian Gaya Lorentz

Apa sih pengertian dari gaya satu ini? Kalau membahas listrik, tepatnya pada sudut mana? Kan listrik itu luas pembahasannya! Nah, mari kita mulai pembahasan ini dengan melihat pengertian lebih dahulu.

Gaya lorentz itu sejatinya adalah gabungan dari 2 macam gaya, yakni gaya elektrik dan magnetik pada medan elektromagnetik. Gaya lorentz adalah suatu gaya yang dihasilkan oleh suatu muatan listrik yang bergerak karena arus listrik yang berada pada suatu medan magnet B.

Bila penghantar listrik dialiri oleh aliran listrik lalu penghantar itu terletak di sebuah medan magnetik, maka muncullah sebuah gaya. Yang gaya ini kemudian dinamai dengan Lorentz atau gaya magnetik. Dari sini sudah mengerti?

Sesuai namanya, penemu gaya Lorentz adalah seorang ilmuwan bernama Hendrik Anton Lorentz. Ia adalah seorang ilmuwan fisika berasal dari Arnhem, Belanda. Berkat penelitian tersebut kita bisa memanfaatkan penemuan ini untuk kehidupan.

Dulu, Lorentz meneliti tentang interaksi penghantar berarus listrik yang ditempatkan di sebah medan magnet. Lantas ditemukan fakta bahwa interaksi itu menghasilkan gaya. Lalu diberi nama sesuai penemunya.

Setelah ditemukan gaya ini, kemudian diterapkanlah untuk menggerakkan berbagai peralatan. Mulai dari kipas angin, blender, mesin cuci, dan lain-lain. Wah, manfaat dari penemuan Lorentz sangat bermanfaat kan!

Menentukan Arah Gaya Lorentz

Ketika kita belajar mengenai materi satu ini, kita akan sangat akrab dengan istilah arah gaya. Bukan sekadar menghasilkan gaya, tetapi disertai dengan arah pula. Jadi berbeda arah akan berbeda pula makna dari gayanya.

Maka penting untuk menentukan arah dari gaya satu ini. Jadi kamu harus mengetahui cara menentukan arahnya. Lantas, bagaimana cara untuk menentukannya?

Arah dari gaya Lorentz selalu tegak lurus terhadap arah kuat arus listrik (I) dan induksi magnetik yang tersedia (B). Arah gaya ini selalu mengikuti arahmaju skrup yang diputar dari vektor arah bergerak muatan listrik (v) ke arah medan magnet (B). Lihat rumus di bawah ini:

F = q(v x B)

Keterangan:

  • F = gaya (N)
  • B = medan magnet (Tesla)
  • q = muatan listrik (Coulomb)
  • v = arah kecepatan muatan (m/s)
  • x = perkalian silang dari operasi vektor

Untuk gaya Lorentz yang dihasilkan oleh arus listrik (I) dalam sebuah medan magnet (B), rumusnya menjadi seperti ini:

F = IL x B

Keterangan:

  • F = gaya (N)
  • I = arus listrik (Ampere)
  • B = medan magnet (Tesla)
  • x = perkalian silang vektor
  • L = panjang kawat listrik (m)

Kaidah Tangan Kanan

Untuk menentukan arah dari gaya Lorentz, dapat menggunakan kaidah tangan kanan seperti gambar berikut ini:

gaya lorentz

Terdapat 2 kaidah tangan kanan. Kaidah pertama menggunakan tiga jari tangan dengan keterangan:

  • Ibu jari = arus listrik (I)
  • Jari telunjuk = arah medan magnet (B)
  • Jari tengah = arah gaya Lorentz (F)

Kemudian kaidah tangan kanan kedua menggunakan telapak tangan kanan terbuka dan akan jauh lebih mudah bila menggunakan sudut α ≠ 900 dengan keterangan:

  • Ibu jari = arah arus listrik (I)
  • Keempat jari lain = arah medan magnet (B)
  • Telapak tangan = arah gaya Lorentz (F)

Besar sudut α tidak berpengaruh terhadap arah gaya Lorentz karena arah gaya ini selalu tegak lurus terhadap arus listrik dan medan magnetik.

Rumus Gaya Lorentz

Ketika hendak membahas rumus gaya ini, kita akan membahas dari 2 sudut pandang. Pertama dari kawat berarus listrik dan kawat sejajar arus listrik. Mari kita mulai membahas rumusnya:

1. Kawat Sejajar Arus Listrik

Pertama, simak gambar ini terlebih dahulu:

gaya lorentz

Ketika ada dua kawat lurus berarus listrik diletakkan sejajar dan berdekatan, maka terbentuk gaya Lorentz berupa tarik menarik bila arus listriknya searah. Dan akan tolak menolak bila arus listriknya tidak searah (berlawanan arah).

Berdasarkan kondisi itu dapat dirumuskan seperti di bawah ini:

Keterangan:

  • F1 = F2 = F = gaya tarik menarik atau tolak menolak (N)
  • I1 = kuat arus kawat A (Ampere)
  • I2 = kuat arus kawat B (Ampere)
  • μ0 = permeabilitas vakum (4π. 10-7 Wb/Am)
  • I = panjang kawat penghantar (m)
  • a = jarak kedua kawat

2. Pada Kawat Berarus Listrik

Pertama, mari kita lihat gambar berikut ini:

gaya lorentz

Bila sebuah kawat dengan panjang I dialiri arus sebesar l, lalu kawat itu diletakkan pada area yang terpengaruh medan magnet B, maka kawat akan mengalami gaya Lorentz dengan besar yang dipengaruhi oleh besaran medan magnet, kuat arus, serta sudut yang dibentuk oleh medan magnet beserta arus listrik.

Maka dapat dirumuskan seperti ini:

Florentz = B I I sin α

Keterangan:

  • B = kuat medan magnet (Tesla)
  • I = panjang kawat (m)
  • I = kuat arus mengalir (ampere)
  • α = sudut yang dibentuk antara B dan I

Contoh Soal

Tibalah pada bagian akhir, mari kita ulas soal seputar gaya ini beserta kunci jawabannya! Check it out!

  1. Sebuah kawat dengan panjang 4 m dialiri listrik sebesar 25 A. Kawat itu berada dalam pengaruh medan magnet dengan kekuatan 0,06 Tesla dan membentuk sudut 300 terhadap kawat. Berapa besar gaya yang bekerja?

    Jawab:
    I = 4m
    I = 25 A
    α = 300
    B = 0,06 Tesla
    FL = B I I sin α
    FL = 0,06. 4. 25. Sin 300
    FL = 3 N
  2. Sebuah kawat dengan arus listrik 10 A dengan arah ke atas terletak di sebuah medan magnet berkekuatan 0,5 Tesla. Dan membentuk sudut sebesar 300 terhadap kawat. Bila panjang kawat 10m, berapa besar gaya yang terbentuk?

    Jawab:
    I = 10 A
    I = 10 m
    B = 0,5 Tesla
    α = 300
    F = I. I B sin α
    F = 0,5. 10. 10. Sin 300
    F = 50. ½
    F = 25 N

Itulah materi seputar konsep gaya Lorentz. Tadi sudah dijelaskan pula mengenai gaya lorentz dan contohnya. Semoga penjelasan sederhana ini mampu meningkatkan pemahaman kamu.

Dan ketika ada soal mengenai gaya ini kamu bisa menjawab dengan mudah. Semoga sukses Cerdikawan!

Baca juga :
1. Penjelasan Hukum Hooke, Rumus, dan Contoh Soal
2. Menghitung Momen Gaya dengan Cara Mudah

Author