Gaya Magnetik pada Kawat Berarus dalam

Fisika SMAMA XII 124

B. Gaya Magnetik Gaya Lorentz

Apabila sebuah penghantar berarus listrik berada di dalam medan magnet, timbul gaya Lorentz yang dapat meng- gerakkan penghantar ter- sebut. Hal ini pertama kali dikemukakan oleh fisikawan Belanda yang bernama Prof. Dr. Lorentz. Info Sains Alat listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik adalah motor listrik. Motor listrik jika kita hubungkan dengan sumber tegangan akan berputar. Bagaimana prinsip motor listrik tersebut bekerja, dapatkah kalian menjelaskan- nya? Apabila kita perhatikan di dalam motor listrik terdapat sebuah kumparan kawat dan magnet tetap. Motor listrik tersebut dapat berputar karena timbulnya gaya Lorentz atau gaya magnetik yang terjadi pada kumparan kawat penghantar beraliran arus listrik yang berada dalam medan magnet. Marilah sekarang kita mempelajari timbulnya gaya magnet yang dialami oleh sebuah kawat penghantar berarus listrik yang berada di dalam medan mag- net

1. Gaya Magnetik pada Kawat Berarus dalam

Medan Magnetik Perhatikan Gambar 4.8, sebuah kawat penghantar AB yang dibentang- kan melalui medan magnet yang ditimbulkan oleh magnet tetap. Apabila pada ujung kawat A kita hubungkan dengan kutub positif baterai dan ujung B kita hubungkan dengan kutub negatif baterai, maka pada kawat AB mengalir arus dari A ke B. Pada saat itu kawat AB akan bergerak ke atas. Sebaliknya jika arus listrik diputus dihentikan, kawat kembali ke posisi semula. Sebaliknya jika ujung A di- hubungkan dengan kutub negatif dan ujung B dihubungkan dengan kutub positif baterai, kembali kawat bergerak ke bawah berlawanan dengan gerak semula. Gerakan kawat ini menunjuk- kan adanya suatu gaya yang bekerja pada kawat tersebut saat kawat tersebut dialiri arus listrik. Gaya yang bekerja pada tersebut disebut gaya magnetik atau gaya Lorentz. Gambar 4.8 Gaya Lorentz pada kawat berarus dalam medan magnetik. A F S B U B I I V + - Di unduh dari : Bukupaket.com 125 Fisika SMAMA XII Berdasarkan hasil percobaan yang lebih teliti menunjukkan bahwa besarnya gaya magnetik gaya Lorentz yang dialami oleh kawat yang beraliran arus lisrik : a. Berbanding lurus dengan kuat medan magnetinduksi magnet B. b. Berbanding lurus dengan kuat arus listrik yang mengalir dalam kawat I. c. Berbanding lurus dengan panjang kawat penghantar l . d. Berbanding lurus dengan sudut T yang dibentuk arah arus I dengan arah induksi magnet B. Besarnya gaya magnetikgaya Lorentz dapat dinyatakan dalam persamaan : F = B I l sin T .... 4.14 Arah gerakan kawat menunjukkan arah gaya magnetik gaya Lorentz. Untuk mengetahui arah gaya Lorentz dapat digunakan kaidah tangan kanan Gambar 4.9 sebagai berikut. Aturankaidah tangan kanan Apabila tangan kanan dalam keadaan terbuka jari-jari dan ibu jari diluruskan. Arah dari pergelangan tangan menuju jari-jari menyatakan arah induksi magnet dan arah ibu jari menyatakan arah arus listrik, maka arah gaya magnetiknya dinyatakan dengan arah telapak tangan menghadap. Atau dapat juga ditentukan dengan aturan tangan kiri yaitu sebagai berikut. Aturankaidah tangan kiri Apabila antara ibu jari, jari telunjuk, dan jari tengah pada tangan kiri direntangkan saling membentuk sudut 90 o , maka di sini arah jari telunjuk menyatakan arah induksi magnet, arah jari tengah menunjukkan arah arus, dan arah ibu jari menyatakan arah gaya Lorentz. Gambar 4.9 Arah gaya Lorentz berdasarkan kaidah tangan kanan. Di unduh dari : Bukupaket.com Fisika SMAMA XII 126 Sebuah kawat penghantar panjangnya 0,6 m diletakkan di dalam medan magnet homogen 4.10 -5 T dan membentuk sudut 30 o . Berapa N gaya magnet yang dialami kawat jika dialiri arus sebesar 5 A? Penyelesaian : Diketahui : O = 0,6 m B = 4.10 -5 T T = 30 o I = 5 A Ditanyakan : F = ...? Jawab : F = BI l sin T = 4.10 -5 . 5 . 0,6 . sin 30 o = 12.10 -5 . = 6 . 10 -5 N Soal Latihan : 1. Sebuah kawat penghantar panjangnya 0,8 m dialiri arus sebesar 5 A. Apabila kawat tersebut berada dalam medan magnet homogen 5.10 -4 Wbm 2 dan arah medan magnet tegak lurus arah arus listrik, tentukan besar gaya magnetik yang dialami kawat tersebut 2. Sebuah kawat penghantar lurus panjang dibentangkan dari timur ke barat, apabila medan magnet di tempat itu dari selatan ke utara, ke manakah arah gaya magnetik yang dialami kawat tersebut?

2. Gaya Magnetik di Antara Dua Kawat Sejajar Berarus