Penggunaan elektromagnet Sifat Kemagnetan Kumparan Berarus Listrik

Berdasarkan hasil percobaan lebih lanjut, diperoleh bahwa gaya lorentz semakin besar jika : a. semakin kuat medan magnetnya, b. semakin besar kuat arusnya, serta c. semakin panjang bagian kawat yang menerima gaya. Jika arah arus listrik tegak lurus terhadap arah medan magnet maka besar gaya lorentznya dapat dirumuskan : Keterangan : F = gaya lorentz, dalam SI satuannya newton N. B = kuat medan magnet, dalam SI satuannya weberm 2 atau tesla T. I = kuat arus listrik, dalam SI satuannya ampere A. L = panjang kawat, dalam SI satuannya meter m. Contoh soal: 1. Sebuah kawat penghantar yang panjangnya 0,5 m vertikal dialiri arus listrik 5A dari arah bawah ke atas. Kawat tersebut berada dalam medan magnet homogen sebesar 20 tesla dengan arah dari selatan ke utara. Tentukan : a. arah gaya lorentz pada kawat tersebut. b. besar gaya lorentz pada kawat tersebut. Penyelesaian : a. Sesuai aturan tangan kanan maka arah gaya lorentz yang bekerja pada kawat adalah ke barat. b. F = B . I . L F = 20 x 5 x 0,5 F = 50 N 2. Sebuah kawat yang membujur dari arah selatan ke utara, berada dalam medan magnet homogen sebesar 10 tesla dengan arah dari timur ke barat. Panjang kawat 15 m. Setelah kawat dialiri arus listrik ternyata kawat mendapat gaya lorentz sebesar 300 N dengan arah ke bawah. Tentukan : a. arah arus dalam kawat, b. kuat arus listrik yang mengaliri dalam kawat. Penyelesaian : a. Sesuai dengan aturan tangan kanan maka arah arus listrik dalam kawat ke arah selatan. b. Sifat gaya lorentz banyak dimanfaatkan untuk membuat alat-alat listrik di antaranya motor listrik dan alat ukur listrik. I F = = = B . L x 5 A 300 10 2 F = B . I . L IPA SMP Kelas IX 186 UJI PEMAHAMAN 1. Tentukan arah gaya lorentz yang bekerja pada kawat berarus listrik yang berada dalam medan magnet berikut a. b. c. d. e. f. Catatan: x : arah menjauhi pembaca • : arah mendekati pembaca 2. Kawat lurus dengan panjang 10 m membentang dari arah utara ke selatan dialiri arus listrik 10 A dari arah utara ke selatan. Kawat berada dalam medan magnet 2 . 10 -2 Tesla dari arah atas ke bawah. Tentukan arah dan besar gaya Lorentz yang bekerja pada kawat 3. Kawat lurus dengan panjang 2 m, membentang dari arah timur ke barat berada dalam medan magnet 4 . 10 -4 Tesla yang mengarah dari selatan ke utara. Ternyata kawat mendapat gaya Lorentz sebesar 1,6 . 10 -3 N dengan arah ke atas. Tentukan arah dan besar arus listrik yang mengalir melalui kawat

a. Motor Listrik Sederhana

Dengan dasar gaya lorentz, terciptalah alat motor listrik, yaitu alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Jika arus listrik dialirkan melalui kumparan yang berada dalam medan magnet, kumparan berputar. Hal tersebut dapat terjadi karena arah listrik di sebelah kanan kumparan dan di se- belah kiri berlawanan arah, sehingga gaya lorentz yang bekerja pada kumparan sebelah kiri dan sebelah kanan juga berlawanan arah dengan besar yang sama sehingga membentuk suatu kopel dan memutar kumparan. Alat yang menggunakan motor listrik misalnya bor listrik, kipas angin, mixer, dan blender. Daya motor listrik dapat diperbesar dengan jalan: memperbesar kuat arus, mem- perkuat medan magnet, memperbanyak jumlah lilitan kumparan, dan memasukkan inti besi lunak ke dalam kumparan. i B X i . B i y+ x+ x- z+ B i y+ x+ x- z+ B i B i IPA SMP Kelas IX 187 U S sikat karbon kumparan Gambar 9.36 Skema motor listrik

b. Alat Ukur Listrik

Alat pengukur listrik yang banyak digunakan adalah alat pengukur listrik jenis kumparan berputar. Bagian penting dari alat ukur listrik adalah : • magnet tetap berbentuk U dengan ruang di antaranya berbentuk silinder, • inti besi lunak berbentuk silinder, • kumparan yang dipasang pada inti besi lunak, • pegas penahan, • jarum penunjuk skala, serta • skala Besarnya skala yang ditunjukkan oleh jarum sebanding dengan besar kecilnya arus listrik yang mengalir. Alat-alat pengukur listrik yang menggunakan elektromagnet dengan kumparan berputar ini antara lain galvanometer alat ukur arus lemah, amperemeter, dan voltmeter. IPA SMP Kelas IX 188 U S inti besi lunak pegas kumparan skala jarum kutup Gambar 9.37 Bagian-bagian utama sebuah pengukur kumparan putar galvanometer ANGKUMAN 1. Magnet adalah benda yang dapat menarik benda-benda tertentu, seperti besi, baja, nikel, dan cobalt. 2. Macam-macam magnet: a. Berdasar bentuknya: magnet batang, magnet ladam, magnet jarum, dan magnet silinder b. Berdasar sifatnya: magnet alam dan magnet buatan c. Berdasar sifatnya: magnet tetap dan magnet sementara 3. Cara membuat magnet: cara arus listrik, cara menggosok, dan cara induksi. 4. Kutub magnet adalah bagian magnet yang mempunyai daya tarik paling kuat. 5. Kutub magnet ada dua macam, yaitu kutub utara magnet dan kutub selatan magnet. 6. Sifat kutub magnet: yang sejenis tolak-menolak dan yang tidak sejenis tarik-menarik. R