Gerak Muatan Listrik dan Medan Magnet

dengan t Q i , maka gaya yang bekerja pada muatan sepanjang kawat L dapat dinyatakan sebagai: F = B i L 11.19 Ditinjau kawat arus tertutup berbentuk empat persegi panjang seperti pada Gambar 11.14 yang dilalui arus i. Arah induksi magnet adalah ke kanan. Gaya pada kawat a yaitu F a arahnya masuk bidang gambar arah maju sekrup kanan bila diputar dari arah arus kearah B, besarnya B i L a sin D . Gaya pada kawat cd adalah kearah sumbu Z negatif arah maju sekrup kanan bila diputar dari arah i kearah B, besarnya B i L cd sin D . Gaya F ab dan F cd besarnya sama dengan arah yang berlawanan dan juga garis kerjanya berimpit, sehingga kedua gaya tersebut saling menetralkan, ini berarti bahwa gaya-gaya tersebut saling meniadakan gaya resultan kearah sejajar dengan sumbu Z nol. Gaya pada kawat da yaitu F da kearah sumbu X negatif arah maju sekrup kanan bila diputar dari arah isumbu Z positif kearah Gambar 11.14 Kawat berarus dalam medan magnet G a mb a r 11.15 Ilustra si a ra h F , B d a n v Bsumbu Y positif, sebaliknya gaya pada kawat bc yaitu F bc kearah sumbu X positif, besar gaya F da = besar gaya F bc = B i L da = B i L bc . Jika arus dan arah medan magnet dilihat dari atas kearah sumbu Z negatif maka arus dan arah B terlihat seperti Gambar 11.15. Terlihat pada gambar bahwa arah gaya F da dan arah gaya F bc berlawanan dan tidak segaris kerja, sehingga membentuk sebuah kopel dengan momen kopel ; W = B i L da L ab cos T = B i L da L ab cos 90 o - D atau W = B i A sin D 11.20 dengan A = Luas bidang kawat arus. Jika kawat arus terutup diganti dengan kumparan dengan N lilitan, maka besarnya momen kopel : W = B i A N sin D 11.21

11. 8 Pemakaian Medan Magnet

Medan magnet banyak digunakan dalam peralatan yang digunakan sehari-hari misalnya pada motor listrik, generator listrik, komputer, televisi, tabung sinar katoda, siklotron, spektrograf massa, mikroskoop elektron, dsb. Dalam paragraf ini hanya akan dibahas beberapa alat yang mudah dianalisa pemakaian medan magnetnya, misalnya tabung sinar katoda, siklotron, spektrogram Thomson, spektrograf massa Bainbridge, dan generator arus searah. G a mb a r 11.15 Ka wa t b e ra rus d a la m me d a n ma g ne t Spektrometer massa Alat ini digunakan untuk mengukur massa partikel bermuatan. Prinsip kerjanya adalah bahwa suatu unsur mempunyai beberapa isotop. Ion-ion positif dari sumber ion S bergerak dengan kecepatan v masuk celah yang sangat sempit S 1 masuk dalam daerah diantara dua plat sejajar dimana didalamnya terdapat medan magnet dan medan listrik. Pada Gambar 11.16 medan listrik arahnya ke kanan sebesar q E, dimana E adalah kuat medan listrik diantara P dan P’, P positif terhadap P’. Agar supaya ioan positif dapat melalui S 2 , maka gaya listrik kearah kanan harus diimbangi oleh gaya magnet q v B kearah kiri arah induksi magnet tegak lurus papan gambar dan menuju penggambar, sehingga arah maju sekrup kanan yang diputar dari arah v kearah B adalah ke kiri. Setelah melewati celah S 2 karena pengaruh medan magnet dengan induksi magnet B’ ion-ion bergerak dengan lintasan berupa lingkaran- lingkaran. Kecepatan ion dapat dihitung sebagai berikut yaitu Gaya listrik kekanan = gaya magnet kekiri Q E = q v B P’ G a mb a r 11.14 Sp e ktro me te r ma ssa