Gaya Magnetik yang Dialami oleh Muatan Listrik yang Bergerak dalam

Fisika SMAMA XII 130 R = .... 4.19 dengan : R = jari -jari lintasan muatan listrik m m = massa benda bermuatan listrik kg v = kecepatan benda bermuatan listrik ms B = induksi magnet T q = muatan listrik benda c Dengan melewatkan partikel ke dalam medan magnet homogen akan menyebabkan partikel tersebut bergerak lebih cepat sehingga partikel tersebut dapat memiliki energi sampai 10 MeV. Peralatan yang mengguna- kan prinsip medan magnet yang berfungsi untuk meningkatkan tingkat energi partikel bermuatan listrik misalnya proton disebut siklotron atau betatron. Proton yang berenergi tinggi digunakan untuk mengganggu ke- stabilan inti yang stabil sehingga berubah menjadi inti atom yang radioaktif radioisotop. Cobalah kalian jelaskan bagaimana prinsip kerja dari siklo- tron atau betatron tersebut? Carilah sumber dari buku literatur atau internet Contoh Soal Sebuah partikel bermuatan sebesar 5.10 -5 C bergerak dalam medan mag- net 0,5 Wbm 2 dengan kecepatan 2.10 4 ms. Tentukan besarnya gaya magnetik yang dialami partikel tersebut jika arah geraknya membentuk sudut 30 o terhadap medan magnet Penyelesaian : Diketahui : q = 5.10 -5 C B = 5.10 -1 Wbm 2 v = 2.10 4 ms T = 30 o Ditanyakan : F = ...? Jawab : F = Bqv sin T = 5.10 -1 .5.10 -5 .2.10 4 . sin 30 o = 5.10 -1 . = 0,25 N Jadi, besarnya gaya magnetik yang dialami partikel adalah 0,25 N. Keingintahuan : Mencari Informasi 131 Fisika SMAMA XII Soal Latihan : 1. Sebuah partikel bermuatan listrik positif sebesar 6.10 -6 C bergerak dengan kecepatan 4 .10 5 ms melewati medan magnet homogen 0,2 Wbm 2 . Tentukan besar gaya magnetik yang dialami partikel tersebut jika arah geraknya tegak lurus arah medan magnet 2. Sebuah partikel yang mempunyai massa 300 miligram dan membawa muatan 2 .10 -8 C ditembakkan tegak lurus dan horisontal pada medan magnet yang serba sama dengan kecepatan 5.10 4 ms. Jika partikel tersebut tetap bergerak lurus tentukan besar induksi magnetnya

C. Penerapan Gaya Magnetik dalam Industri

Pernahkah kalian memerhatikan tentang alat-alat listrik dan alat-alat ukur listrik? Bagaimana prinsip kerja dari alat tersebut? Dalam kehidupan sehari-hari kita sering menggunakan peralatan-peralatan listrik yang didukung oleh motor listrik, antara lain pompa air, mesin cuci, kipas angin, mesin jahit, dan sebangainya. Sedangkan untuk mengukur arus listrik digunakan amperemeter, untuk mengukur tegangan listrik digunakan voltmeter. Motor listrik, ampermeter, dan volt- meter adalah suatu alat listrik yang bekerja menggunakan prinsip gaya Lorentz. Prinsip kerja alat tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Motor Listrik

Motor listrik adalah alat listrik yang digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik atau energi gerak. Pada prinsipnya sebuah motor listrik terdiri atas dua bagian, yaitu bagian stator dan bagian rotor. Bagian stator yaitu bagian dari motor listrik yang tidak bergerak, pada umumnya terdiri atas magnet tetap. Bagian rotor yaitu Sebutkan contoh alat-alat yang bekerja dengan prinsip gaya magnetik di lingkunganmu, dan jelaskan pula prinsip kerjanya Life Skills : Kecakapan Sosial Fisika SMAMA XII 132 bagian motor listrik yang bergerak, pada umumnya terdiri atas kumparan kawat yang dibelitkan pada jangkar. Pada prinsipnya sebuah motor listrik memiliki kumparan yang berada dalam medan magnet tetap. Apabila pada kumparan tersebut dialiri arus listrik, maka pada kumparan tersebut akan bekerja gaya magnetik gaya Lorentz. Arah gaya magnet pada sisi kumparan antara kanan dan kiri mempunyai arah yang berbeda sehingga membentuk momen gaya torsi. Dengan demikian akan menyebabkan kumparan tersebut berputar. Lihat Gambar 4.12 berikut ini.

2. Alat-Alat Ukur Listrik

Pada prinsipnya cara kerja antara alat ukur listrik dengan motor listrik sama, yaitu pemanfaatan dari gaya magnet. Perbedaannya pada amper- meter dan voltmeter, jangkar tempat kumparan dibelitkan ditaruh sebuah pegas yang berfungsi untuk meredam putaran dari kumparan, sehingga kumparan hanya akan terpuntir saja, di mana sudut puntiran kumparan akan sebanding dengan besarnya kuat arus yang mengalir pada kumparan tersebut. Besarnya sudut puntiran inilah yang dikalibrasikan untuk menentukan besaran yang akan diukur yang kemudian dibuatkan jarum penunjuk dan skala untuk hasil pengukuran. Gambar 4.13 Bagian-bagian alat ukur listrik Pegas pengendali Jarum Tuas pemutar jarum Kumparan bergerak Inti besi lunak Pegas pengendali Magnet tetap Gambar 4.12 Susunan dasar motor listrik Magnet Jangkar Cincin selip Sikat Sikat Sirkuit luar Cincin selip Magnet Jangkar Komutator Sikat Sikat Sirkuit luar