Main » 2010»November»21 » Gaya Lorentz pada Muatan Listrik yang bergerak
10:05 AM
Gaya Lorentz pada Muatan Listrik yang bergerak
Gaya Lorentz pada Muatan Listrik yang Bergerak
Perhatikan animasi berikut ini :
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.
Pada gambar tampak sebuah partikel bermuatan yang bergerak dalam
medan magnet. Ditunjukkan bagaimana kalau partikel tersebut bermuatan
positif ( gambar a ) dan bagaimana kalau partikel tersebut bermuatan
negatif ( gambar b ) .
Arah gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan dengan kaidah tangan kiri
Ibu jari = sebagai arah gaya Lorentz
Jari telunjuk = sebagai arah medan magnet
Jari tengah = sebagai arah arus listrik
(untuk muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif arah gerak berlawanan dengan arah arus )
Coba kalian terapkan pada gambar diatas, sesuaikah dengan aturan tersebut ?
Arah Gaya Lorentz pada Muatan Listrik bergerak juga dapat ditentukan dengan kaidah tanagan kanan seperti gambar di bawah ini :
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 Lorentz untuk kawat dapat
dituliskan :
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
FL = 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
FL selalu mempunyai arah tegak lurus dengan v dan B
Catatan penting :
Sebenarnya gaya yang mempengaruhi pada muatan yang bergerak dalam
medan magnet disamping dipengaruhi gaya magnet juga dipengaruhi oleh
gaya listrk sebesar F = q . E. Tetapi karena nlai gaya ini sangat kecil dibandingkan dengan gaya magnetnya maka didalam perhitungan terkadang diabaikan
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 (gambar P) akan membentuk lintasan
lingkaran dengan gaya Lorentz yang timbul menuju ke pusat lingkaran.
Demikian juga untuk muatan negative (gambar Q )��
Persamaan-persamaan yang memenuhi pada muatan
yang bergerak dalam medan magnet homogen sedemikian sehinga membentuk
lintasan lingkaran adalah :
Gaya yang dialami akibat medan magnet : FL = q . v . B
Gaya sentripetal yang dialami oleh partikel : Dengan menyamakan kedua persamaan kia mendapatkan persamaan : �����
R = jari-jari lintasan partikel dalam meter ( m )
�����
m = massa partikel dalam kilogram ( kg )
�����
v = kecepatan partikel dalam meter / sekon ( m/s )