Makalah Gaya Lorentz Kelompok 5.pdf

Nama

: Muhamad Rivan(2016030745)
: Muhammad Dicky Robby Samsudin (2016030661)
: Muhammad Fajar (20160300420)
: Muhammad Syahhenra (2016030428)
: Nanang Suryana (2016030541)

Kelompok

: 5 (Lima)

Kelas

: 02 TMSE 007

Daftar Isi....................................................................................................................................................1
Pengertian Gaya Lorent
Gaya Lorentz pada muatan bergerak.........................................................................................................2
Gaya Lorentz pada kawat berarus...........................................................................................................10
Gaya Lorentz pada kawat sejajar berarus................................................................................................11

Percobaan Gaya Lorentz.........................................................................................................................13
Aplikasi Gaya Lorentz............................................................................................................................15
Kesimpulan..............................................................................................................................................21

Gaya Lorentz_Kelompok 5

Hal 2

GAYA LORENTZ
Gaya Lorentz merupakan nama lain dari Gaya magnetik yaitu gaya yang
ditimbulkan oleh medan magnet. Kapan akan timbul bila ada interaksi dua medan
magnet, contohnya adalah kawat berarus dalam medan magnet, kawat sejajar
berarus dan muatan yang bergerak dalam medan magnet.

Gaya Lorentz Pada Muatan Bergerak
Sebuah penghantar berarus mengalami suatu gaya ketika diletakkan dalam suatu
medan magnetik. Arus listrik dapat dipandang sebagai partikel bermuatan yang
bergerak, sehingga kita pikir medan magnetik yang bekerja pada partikelpartikel
bermuatan,
seperti

ion-ion
atau
elektron-elektron
menyebabkan
timbulnya gaya pada partikel-partikel tersebut. Gaya yang dikerjakan
pada
penghantar tidak lain ialah resultan gaya-gaya yang bekerja pada elektron-elektron
yang bergerak dalam penghantar tersebut.
Foto pada Gambar di bawah ini menunjukkan gaya yang bekerja pada partikelpartikel
bermuatan yang bergerak dalam suatu daerah medan magnetik. Pada
Gambar (a) tidak ada medan magnetik, terlihat lintasan elektron berupa garis
lurus.
Kemudian,
medan
magnetik
diberikan
dan
kita
amati
lintasan

yang
ditempuh elektron. Pada gambar b. Terlihat lintasan eletron dibelokkan sehingga
berbentuk busur lingkaran.
Sehingga pengamatan ini menunjukkan bahwa :
Partikel bermuatan yang
bergerak di
mengalami gaya. Gaya ini disebut gaya Lorentz

Gambar (a)

Gaya Lorentz_Kelompok 5

dalam

suatu

daerah

medan

magnetik

akan

Gambar (b)

Hal 3

Jika muatan listrik adalah q dan bergerak dengan kecepatan v maka kuat arus

il 

i

q
t

. Dengan demikian

l

q
lq
t
t

Lintasan yang ditempuh muatan dalam selang waktu sama dengan besar kecepatan:
l
v  sehingga :
t

l
t
il  gv
il  g

Masukkan hubungan ini ke rumus gaya Lorentz kita peroleh:

F  ilB sin 
F  qvB sin 
A. Besar gaya yang dialami partikel bermuatan yang bergerak dalam Medan Magnetik

Besar gaya yang dialami
magnetik dirumuskan oleh:

partikel

bermuatan

yang

bergerak

memasuki

medan

F  qvB sin 
Dengan :
q =muatan listrik (C)
v=kecepatan partikel (m/s)
B= besar induksi magnetik (T)

 = sudut antara arah v dan arah B
B. Arah gaya yang dialami partikel bermuatan yang bergerak dalam gaya magnetik
Kita telah dapat menentukan besar gaya yang dialami oleh partikel bermuatan
yang bergerak dalam medan magnetik dengan Persamaan di atas Bagaimana kita
menentukan arah gayanya?
Arah gaya Lorentz yang dialami oleh partikel bermuatan dapat kita tentukan
dengan menggunakan kaidah tangan kanan kedua (Gambar 2) sebagai berikut.

Bila tangan kanan dibuka
dengan jempol menunjukkan partikel
dan keempat jari lain yang dirapatkan menunjukkan arah medan
maka arah dorong telapak tangan menunjukkan arah gaya Lorentz (FL)
Gaya Lorentz_Kelompok 5

bermuatan
magnetik

(v)
(B)

Hal 4

Perhatikan! Jika partikel bermuatan positif (misal proton) maka arah gaya
Lorentz yang dialami
partikel
adalah
searah
dengan
arah
gaya
F
yang
diperoleh dari kaidah tangan kanan kedua Tetapi jika partikel bermuatan negatif
(misal
elektron)
maka
arah
gaya
Lorentz
yang

dialami
partikel
haruslah
berlawanan dengan arah gaya F yang diperoleh dari kaidah tangan kedua.

Menentukan arah gaya pada partikel bermuatan dengan kaidah tangan kanan kedua
Contoh:

Sebuah
partikel
bermuatan
listrik
bergerak
memasuki
gaya
magnetik
(lihat
gambar). Kemanakah arah gaya Lorentz yang dialami oleh partikel tersebut jika
partikel tersebut adalah: proton, elektron.
Jawab:

Mari kita gunakan kaidah tangan kanan kedua untuk memecahkan soal.
Arahkan jempol Anda sesuai dengan arah gerak partikel, yaitu ke arah Z+, dan
putar keempat jari lain yang dirapatkan sehingga menunjuk arah gaya magnetik,
yaitu ke arah X+. Anda peroleh bahwa arah telapak tangan Anda mendorong
adalah ke arah Y—. Jadi, arah gaya F yang diperoleh dari kaidah tangan kanan
kedua adalah ke arah Y—.
Untuk partikel bermuatan positif seperti proton, arah gaya
dialami partikel bermuatan adalah searah dengan arah gaya F
dari kaidah tangan kanan kedua. Jadi, arah gaya Lorentz yang
adalah ke arah Y—.
Untuk partikel bermuatan negatif, seperti elektron, arah
dialami partikel bermuatan adalah berlawanan arah dengan
diperoleh dari kaidah tangan kanan kedua. Jadi, arah gaya
elektron adalah ke arah Y+.

Lorentz yang
yang diperoleh
dialami proton

gaya Lorentz yang

arah gaya F yang
Lorentz yang dialami

Besar gaya Lorentz yang dialami oleh partikel bermuatan
Sebuah elektron bergerak di dalam suatu gaya magnet serba sama sebesar 0,2 T.
Arah gerak elektron membuat sudut 60° terhadap arah medan magnetik seperti
dilukiskan pada gambar di camping. Berapa besar kecepatan gerak elektron bila
elektron mengalami gaya sebesar 64 3 x10 14 N ?
muatan 1 elektron = 1,6 x 1019
coulumb

Gaya Lorentz_Kelompok 5

Hal 5

Jawab:
induksi magnetik B = 0,2 T
sudut antara arah v dan arah B = 0 = 60°
gaya Lorentz F = 64 3 x 10-14 N
muatan elektron q = 1,6 x 10-19 C

sin 0 = sin 60°

kecepatan elektron, v, dihitung dengan persamaan : F=qvB sin 
F  qvB sin 

v


F
qB sin 
64 3x10 14

(1,6 x10

19

C )(0,2 T )x(

1
2

3)

 4 x10 7 m / s

Bentuk lintasan partikel bermuatan dalam suatu medan magnetik
Bagaimana bentuk lintasan sebuah partikel
daerah medan magnet untuk kasus-kasus berikut:

bermuatan

yang

bergerak

memasuki

partikel bergerak sejajar dengan medan magnet?
partikel bergerak tegak lurus terhadap medan magnet?
partikel bergerak membentuk sudut 30° terhadap medan magnet.
Jawab:
Besar gaya Lorentz
magnet adalah:

yang

dialami

partikel

bermuatan

yang

bergerak

dalam

medan

F = qvB sin 
dengan  = sudut apit antara arah v dan B
a. Partikel bergerak sejajar dengan medan magnet (v//B) berarti 
' sehingga: F = qvB sin = 0
Karena F = 0, maka partikel tidak dibelokkan dalam
menyebabkan lintasan partikel berbentuk garis lurus.
b. Partikel bergerak
90'
F = qvB sin 90' = qvB

tegak

lurus

terhadap

medan

magnet

medan

(v

B),

magnet.

berarti

Ini


=

Arah gaya Lorentz F kita tentukan dengan kaidah tangan kanan.
Gaya Lorentz di A. Arahkan jempol sesuai dengan arah gerak muatan
kanan) dan arahkan keempat jari lainnya sesuai dengan arah B (masuk
bidang), maka kita peroleh arah dorong telapak tangan (arah F) adalah ke atas.
Gaya Lorentz di C. Dengan cara yang sama, untuk arah gerak muatan (v) ke
dan arah B masuk ke bidang kertas, maka kita peroleh arah gaya Lorentz F ke kiri.
Pada gambar di samping diperlihatkan bahwa arah gaya F selalu menuju ke
yang sama, yaitu titik pusat. Gaya F yang bersifat seperti ini adalah

(ke
ke

titik
gaya

Gaya Lorentz_Kelompok 5

Hal 6

atas

sentripetal pada lingkaran. Berapakah besar jari-jari lintasan yang ditempuh?
jari lintasan yang ditempuh oleh partikel yang bergerak tegak
Lurus dalam medan magnetik dapat kita hitung dengan cara menyamakan
sentripetal dengan gaya Lorentz.

Jarigaya

FS = FL
F =m
R=

𝑣2
𝑅

= q.v.B

𝑚.𝑣
𝑞.𝐵

dengan
R = jari-jari lintasan (m)
m = massa partikel (kg)
v = kecepatan (m/s)
B = besar induksi magnetik (Wb m-2 = T)
q = muatan listrik (coulomb).
c. Partikel bergerak membentuk sudut 30 terhadap medan magnet.

Misalkan B dan v terletak pada bidang XOY dan arah B searah dengan sumbu X.
Kecepatan v dapat diuraikan atas komponen vx dan vy.
Komponen vy.
yang tegak
lurus
B,
sesuai dengan
kaidah tangan
kanan,
menghasilkan: Lorentz Fz yang tegak lurus vy.Gaya Fz
ini berfungsi sebagai gaya
sentripetal, sehingga
muatan
akan bergerak lingkaran, dengan letak lingkaran
sejajar dengan bidang YOZ. Komponen vx. yang sejajar B tidak menghasilkan
gaya Lorentz pada muatan, sehingga muatan akan lurus pada sumbu X.
Gabungan dari kedua gerak ini menghasilkan lintasan bebentuk spiral atau helix
dfflzaill, sumbu lintasan (poros) sejajar terhadap sumbu X, seperti ditunjukkan
pada Gambar.
Jari-jari lintasan partikel bermuatan yang bergerak tegak lurus terhadap medan magnet.
Sebuah proton dengan energi kinetik 33,4 pJ bergerak tegak lurus memasuki
suatu daerah mtmagnetik serba sama 0,25 T yang terdapat dalam sebuah kamar
gelembung. Berapa jari-jari baLw lingkaran yang ditempuh proton? (massa proton
= 1,67 x 10-27 kg, muatan = 1,6 x 10-19 C).
Gaya Lorentz_Kelompok 5

Hal 7

Jawab:
energi kinetik EK = 33,4 pJ = 33,4 x 10 -12 J
induksi magnetik B = 0,25 T
massa proton m= 1,67 x 10-27 kg
muatan proton q= 1,6 x 10-19 C
Untuk
menghitung
jari-jari
lintasan
proton
dengan
dahulu harus menghitung kecepatan, v, dari rumus energi kinetik.
EK 

Persamaan,

kita

terlebih

1 mv 2
2

2 EK 2.(33,4 x1012 )

 4 x1016
m
1,67 x10 27

v2 

v  4 x1016  2 x108 m / s
R

mv (1,67 x10  27 )(2 x108 )

 8,35m
qB
(1,6 x10 19 )(0,25)

Jari-jari lintasan partikel bermuatan dalam medan magnetik yang dipercepat oleh beda
potensial listrik
Seberkas partikel. alpha (m = 6,4 x 10-27 kg; z = +2e) dari keadaan diam
dipercepat oleh beda potensial. 10 W. Partikel itu melintasi medan magnet B = 0,2
T secara. Tegak lurus. Hitung jari-jari lintasan partikel alpha itu. (e = 1,6 x 10-19
coulomb)
Mula-mula (keadaan 1) partikel diam, kemudian dipercepat oleh beda potensial
AV= 10 kV, sehingga partikel memiliki kecepatan v2 = v. Sekarang, gunakan
hukum kekekalan energi untuk keadaan (1) dan (2), kita peroleh:

Diam v1 =0

v2 =v

EP1 + EK1 = EP2+EK2
EP1-EP2 = EK2 –EK1
Diketahui hubungan antara energi potensial listrik dan beda potensial sebagai :
EP1 - EP2 = q AV, sehingga persamaan menjadi:
qV 
qV 

1 mv 2
2
2
1 mv 2
2
2

 12 mv12
0

2qv
2qv
 v2  v
m
m

Partikel bermuatan alpha bergerak tegak lurus di dalam gaya magnetik sehingga partikel menempuh
lintasan berbentuk lingkaran dengan jari-jari lintasan sesuai dengan Persamaan :

R

mv
Bq

Gaya Lorentz_Kelompok 5

Hal 8

Dengan memasukan v dari persamaan sebelumnya kita peroleh:

m
R
R

1
B

2qv
m 
B.q

m2

2qv
m

B q2

2mv
q

Dengan V adalah beda potensial listrik :
Dari soal diatas diketahui :
B = 0,2 T
m= 1,67 x 10-27 kg
q= +2e =2 x1,6 x 10-19 C= 3,2 x 10-19 C
V = 10kV= 10.000 volt
R

1 2(6,4 x1027 (10.000)
0,2
3,2 x1019

R  5 4 x10 4
R  5(2 x10 2 )  0,1m  10 cm

Gaya Lorentz_Kelompok 5

Hal 9

Gaya Lorentz Pada Kawat Berarus
Pada setiap kawat berarus yang diletakkan dalam daerah bermedan magnet maka kawat tersebut akan
merasakan gaya magnet.

Gaya magnet atau gaya Lorentz merupakan besaran vektor. Arahnya dapat menggunakan kaedah
tangan kanan seperti pada gambar diatas. Ibu jari sebagai arah I, empat jari lain sebagai arah B dan
arah gaya Lorentz sesuai dengan arah telapak. Besarnya gaya Lorentz sebanding dengan kuat arus I,
induksi magnet B dan panjang kawat l. Jika B membentuk sudut θ terhadap I akan memenuhi
persamaan berikut.

FL = B . I . l sin θ

Dengan :
Fl = gaya Lorentz (N)
B = induksi magnet (wb/m2)
I = kuat arus listrik (A)
l = panjang kawat (m)
θ = sudut antara B dengan I
Dari rumus di atas ternyata jika besar sudut θ adalah :
θ =90̊ , arah arus listrik dan medan magnet ( I dan B ) saling tegak lurus maka FL
mencapai maksimum
θ = 0̊ , arah arus listrik dan medan magnet ( I dan B ) saling sejajar maka FL = 0
atau kawat tidak dipengaruhi gaya Lorentz

Contoh Soal :
1.

Sebuah kawat berarus listrik I = 2 A membentang horizontal dengan arah
dari utara ke selatan, berada dalam medan magnet homogen B = 10 –
dengan arah vertikal ke atas. Bila panjang kawatnya 5 meter dan arah
tegak lurus arah medan magnet. Berapa besar dan arah gaya Lorentz
dialami oleh kawat ? ...

arus
4 T
arus
yang

Diketahui :
I=2A
B = 10 – 4 T
ℓ=5m
Ditanya :
FL = ............... ?
Dijawab :
FL = I . ℓ . B . sin θ
= 2 ampere . 5 meter . 10 -4 Tesla . sin 90
= 10-3 newton
Dengan arah gaya menunjuk ke Barat
Gaya Lorentz_Kelompok 5

Hal 10

Gaya Lorentz Pada Kawat Sejajar Berarus
Di sekitar kawat berarus timbul induksi magnet. Apa yang akan terjadi jika kawat berarus lain
didekatkan kawat pertama? Keadaan ini berarti ada dua kawat sejajar. Kawat kedua berada dalam
induksi magnet kawat pertama, sehingga akan terjadi gaya Lorentz. Begitu juga pada kawat kedua
akan menimbulkan gaya Lorentz pada kawat pertama. Gaya itu sama besar dan memenuhi persamaan
berikut.

F21 = i2 l B1

Bagaimanakah arahnya? Kawat sejajar yang diberi arus searah akan tarik menarik dan diberi arus
berlawanan akan tolak menolak.

Perhatikan gambar diatas. Bagaimana hal ini bisa terjadi? Tentukan dengan menggunakan kaedah
tangan kanan.

Catatan :
Jika I1 = I2 = I , dan ℓ = 1 meter maka FL = μ0 I2 / 2π.a
Jika I = 1 ampere dan a = 1 m maka besarnya FL = 4Π. 10-7 ( 1 )2 / 2π.1 = 2 . 10-7 N
Dari hasil penjabaran tersebut maka definisi 1 ampere ditentukan sebagai berikut :
Definisi : 1 ampere adalah = besarnya arus listrik pada dua kawat sejajar yang
berjarak satu meter satu sama lain sehingga jika kedua arus itu searah maka tiap satu
satuan panjang ( 1 m ) kawat akan saling tarik-menarik dengan gaya sebesar 2 . 10-7 N

Gaya Lorentz_Kelompok 5

Hal 11

Contoh Soal :
1. Dua kawat sejajar satu sama lain berjarak 10 cm, pada kedua kawat mengalir arus listrik yang sama
besar yaitu 10 A dengan arah arus yang sama. Bila panjang kawat 1 meter maka tentukan besar dan
arah gaya Lorentz yang dialami kedua kawat !
Diketahui :
I1 = I2 = 10 A
a = 10 cm = 0,1 m
ℓ = 1 meter
Ditanya :
FL = …………………….?
Dijawab :
FL = 4Π. 10-7 10.10 / 2Π.0,1
= 2 . 10-4 N
Dengan arah saling tarik menarik

Gaya Lorentz_Kelompok 5

Hal 12

Percobaan Gaya Lorentz

Berikut adalah langkah-langkah percobaan gaya lorentz:
1. Letakkan pita aluminium foil di antara kutub utara-selatan magnet U, kemudian hubungkanlah ujungujung pita aluminium dengan kutub positif dan negatif baterai.
2. Tekan saklar sehingga arus listrik mengalir pada pita aluminium foil. Amatilah perubahan yang terjadi.
3. Ulangi kegiatan di atas dengan:

a. mengubah arah arus (kutub-kutub baterai ditukar)
b. mengubah arah medan magnet (kutub-kutub magnet ditukar)
Dari percobaan gaya lorentz diatas, kita dapat mengamati bahwa arah gaya Lorentz (F) selalu tegak
lurus terhadap kuat arus (I) dan medan magnetik (B). Untuk memudahkan mengingat arah gaya lorentz
yang dialami penghantar ketika dialiri arus listrik dalam medan magnet digunakanlah kaidah tangan
kanan. Arah arus listrik (I) ditunjukkan oleh ibu jari, arah medan magnetik (B) ditunjukkan oleh jari
telunjuk, dan gaya lorentz ditunjukkan oleh jari tengah.

Arah gaya Lorentz (F) terhadap kuat arus listrik (I) dan medan magnetik (B)
Besar gaya lorentz bergantung pada besar medan magnetik, besar arus listrik yang mengalir, panjang
kawat penghantar, dan sudut yang terbentuk antara arus listrik dan medan magnetik. Secara matematis
gaya Lorentz didefinisikan dengan persamaan sebagai berikut.
Gaya Lorentz_Kelompok 5

Hal 13

F = B × I × l × sin θ
Keterangan:
F = gaya Lorentz (Newton)
B = medan magnetik (tesla)
I = kuat arus listrik (ampere)
l = panjang kawat penghantar (meter)
θ = sudut antara arah arus listrik dan arah medan magnetik

Gaya Lorentz_Kelompok 5

Hal 14

Aplikasi Gaya Lorentz


Cara Kerja Motor Listrik

Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.
Alat yang rfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik
disebut
generator
atau
dinamo. Motor
listrik dapat
ditemukan
pada
peralatan
rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu.
Pada motor listrik tenaga listrik diubah menjadi tenaga mekanik. Perubahan ini
dilakukan dengan mengubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebut sebagai
elektro magnit.
Sebagaimana kita ketahui bahwa :
kutub-kutub
dari
magnet
yang
senama
akan
tolak-menolak
dan
kutub-kutub
tidak senama, tarik-menarik. Maka kita dapat memperoleh gerakan jika kita
menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang dapat berputar, dan magnet
yang lain pada suatu kedudukan yang tetap.

Motor Listrik
Motor
listrik
merupakan
sebuah
perangkat
elektromagnetis
yang
mengubah
energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk,
misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor,
mengangkat bahan, dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik,
fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut kuda kerjanya industri
sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik
total di industri.
Bagaimana sebuah motor listrik bekerja ?
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama, arus listrik
dalam medan magnet akan memberikan gaya Jika kawat yang membawa arus
dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada
sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.
Pasangan
gaya
menghasilkan
tenaga
putar/
torque
untuk
memutar
kumparan.
Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga
putaran
yang
lebih
seragam
dan
medan
magnetnya
dihasilkan
oleh
susunan
elektromagnetik yang disebut kumparan medan. Dalam memahami sebuah motor,
penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban mengacu
kepada keluaran tenaga putar/ torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan.
Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga kelompok (BEE India, 2004):
Beban
torque
konstan
adalah
beban
dimana
permintaan
keluaran
energinya
bervariasi
dengan
kecepatan
operasinya
namun
torque
nya
tidak
bervariasi.
Contoh beban dengan torque konstan adalah conveyors, rotary kilns, dan pompa
Gaya Lorentz_Kelompok 5

Hal 15

displacement konstan. Beban dengan variabel torque adalah beban dengan
yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel
adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kwadrat kecepatan).

torque
torque

Motor listrik yang umum digunakan di dunia Industri adalah motor listrik asinkron, dengan dua
standar global yakni IEC dan NEMA. Motor asinkron IEC berbasis metrik (milimeter),
sedangkan motor listrik NEMA berbasis imperial (inch), dalam aplikasi ada satuan daya dalam
horsepower (hp) maupun kiloWatt (kW).


Cara Kerja GALVANOMETER

Alat ukur utama yakni galvanometer, alat ukur penunjang sebagai dasar untuk
pembuatan
alat
ukur
amperemeter
dan
voltmeter.
Galvanometer adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur kuat arus
dan beda potensial listrik yang relatif kecil. Galvanometer tidak dapat digunakan
untuk mengukur kuat arus maupun beda potensial listrik yang relatif besar, karena
komponen-komponen internalnya yang tidak mendukung . Gambar dibawah ini
memperlihatkan
bahwa
galvanometer
hanya
dapat
mengukur
arus
maupun
tegangan yang relative rendah.
Galvanometer bisa digunakan untuk mengukur kuat arus maupun beda potensial
listrik yang besar, jika pada galvanometer tersebut dipasang hambatan eksternal
(pada
voltmeter
disebut
hambatan
depan,
sedangkan
pada
ampermeter
disebut
hambatan
shunt).

Galvanometer dengan Hambatan Shunt
Galvanometer
dengan
hambatan
shunt
adalah
ampermeter.
Dalam
pemasangannya,
ampermeter
ini
harus
dihubungkan
paralel
dengan
sebuah
hambatan shunt Rsh. Pemasangan hambatan shunt ini tidak lain bertujuan untuk
meningkatkan batas ukur galvanometer agar dapat mengukur kuat arus listrik
yang lebih besar dari nilai standarnya.

Pemasangan Galvanometer dengan hambatan shunt
Ketika arus mengalir melalui kumparan yang dilingkupi oleh medan magnet
akan
timbul
gaya
lorentz
yang
menggerakkan
jarum
penunjuk
hingga
menyimpang. Apabila arus yang melewati kumparan agak besar, maka gaya yang
timbul juga akan membesar sedemikian sehingga penyimpangan jarum penunjuk
juga akan lebih besar. Demikian sebaliknya, ketika kuat arus tidak ada maka
jarum
penunjuk
akan
dikembalikan
ke
posisi
semula
oleh
sebuah
pegas.

Gaya Lorentz_Kelompok 5

Hal 16

Galvanometer dengan Hambatan Depan (Multiplier)
Galvanometer
dengan
hambatan
depan
adalah
voltmeter.
Sebuah
galvanometer
dan
sebuah
hambatan
eksternal
Rx
yang
dipasang
seri.
Adapun
tujuan
pemasangan hambatan Rx ini tidak lain adalah untuk meningkatkan batas ukur
galvanometer, sehingga dapat
digunakan untuk
mengukur
tegangan yang lebih
besar dari nilai standarnya.

Pemasangan Galvanometer dengan hambatan depan (multiplier)
Fungsi
multiplier
adalah
menahan
arus
agar
tegangan
yang
terjadi
pada
galvanometer
tidak
melebihi
kapasitas
maksimum,
sehingga
sebagian
tegangan
akan
berkumpul
pada
multiplier.
Dengan
demikian
kemampuan
mengukurnya
menjadi lebih besar.
Cara kerja Galvanometer
Galvanometer bekerja berdasarkan gaya Lorentz. Gaya dimana gerak
partikel
akan menyimpang searah dengan gaya lorentz yang mempengaruhi. 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.
Cara kerjanya galvanometer sama dengan motor listrik, tapi karena dilengkapi
pegas, maka kumparannya tidak berputar. Karena muatan dalam magnet dapat
berubaha karena arus listrik yang mengalir ke dalamnya. Galvanometer pada
umumnya dipakai untuk arus searah, tetapi prinsipnya menggunakan konstruksi
kumparan putar.

Gaya Lorentz_Kelompok 5

Hal 17

Cara
kerja
galvanometer,
yaitu
berputarnya
kumparan
karena
munculnya
dua
gaya Lorentz sama besar tetapi berlawanan arah, yang bekerja pada dua sisi
kumparan yang saling berhadapan. Kawat tembaga dililitkan pada inti besi lunak
berbentuk silinder membentuk statu kumparan, dan diletakkan diantara diantara
kutub-kutub sebuah magnet hermanen. Arus listrik memasuki dan meninggalkan
kumparan melalui pegas spiral yang terpasang di atas dan di bawah kumparan.
Maka sisi kumparan yang dekat dengan kutub utara dan kutub selatan mengalami
gaya
Lorente
yang
sama
tetapi
berlawanan
arah,
yang
akan
menyebebkan
kumparan berputar. Putaran kumparan ditahan oleh kedua pegas spiral, sehingga
kumparan hanya akan berputar dengan sudut tertentu. Putaran dari kumparan
diteruskan oleh sebuah jarum untuk menunjuk pada skala tertentu. Angka yang
ditunjukkan oleh skala menyatakan besar arus listrik yang diukur.


Cara Kerja Maglev (Kereta tercepat di Dunia)

MagLev adalah singkatan dari MAGnetically LEVitated trains yang terjemahan
bebasnya adalah kereta api
yang mengambang secara magnetis.
Sering juga
disebut kereta api magnet. Seperti namanya, prinsip dari kereta api ini adalah
memanfaatkan gaya angkat magnetik pada relnya sehingga terangkat sedikit ke
atas, kemudian gaya dorong dihasilkan oleh motor induksi. Kereta ini mampu
melaju dengan kecepatan sampai 650 km/jam (404 mpj) jauh lebih cepat dari
kereta biasa. Beberapa negara yang telah menggunakan kereta api jenis ini adalah
Jepang,
Perancis,
Amerika,
dan
Jerman.
Dikarenakan
mahalnya
pembuatan
relnya, di dunia pada 2005 hanya ada dua jalur Maglev yang dibuka umum, di
Shanghai dan Kota Toyota.
Teknologi
Ada tiga jenis teknologi maglev:
* Yang tergantung pada magnet superkonduktivitas (suspensi elektrodinamik)
* Yang tergantung pada elektromagnetik terkontrol (suspensi elektromagnetik)
* Yang terbaru, mungkin lebih ekonomis, menggunakan magnet permanen (Inductrack)
Jepang and Jerman merupakan dua negara yang aktif dalam pengembangan
teknologi
maglev
menghasilkan
banyak
pendekatan
dan
desain.
Dalam
suatu
desain, kereta dapat diangkat oleh gaya tolak magnet dan dapat melaju dengan
motor
linear.
Pengangkatan
magnetik
murni
menggunakan
elektromagnet
atau
magnet permanen tidak stabil karena teori Earnshaw; Diamagnetik dan magnet
superkonduktivitas dapat menopang maglev dengan stabil.
Berat dari elektromagnet besar juga merupakan isu utama dalam desain. Medan
magnet yang sangat kuat dibutuhkan untuk mengangkat kereta yang berat. Efek
dari medan magnetik yang kuat tidak diketahui banyak. Oleh karena itu untuk
keamanan
penumpang,
pelindungan
dibutuhkan,
yang
dapat
menambah
berat
kereta. Konsepnya mudah namun teknik dan desainnya kompleks.
Sekarang
ini,
NASA
melakukan
riset
penggunaan
sistem
Maglev
untuk
meluncurkan
pesawat
ulang
alik.
Untuk
dapat
melakukan
ini,
NASA
harus
mendapatkan
peluncuran
pesawat
ulang
alik
maglev
mencapai
kecepatan
pembebasan, suatu tugas yang membutuhkan pewaktuan pulse magnet yang rumit
(lihat
coilgun)
atau
arus
listrik
yang
sangat
cepat,
sangat
bertenaga.

Gaya Lorentz_Kelompok 5

Hal 18

Prinsip gaya dorongnya
Kereta
Maglev
mengambang
kurang
lebih
10mm
Dorongan ke depan dilakukan melalui interaksi antara
induksi yang juga menghasilkan medan magnetik di dalam kereta.

di
rel

atas
rel
magnetiknya.
magnetik dengan mesin

Kelebihan dan kekurangan :
Kelebihan utama dari kereta ini adalah kemampuannya yang bisa melayang di
atas rel, sehingga tidak menimbulkan gesekan. Konsekuensinya, secara teoritis
tidak akan ada penggantian rel atau roda kereta karena tidak akan ada yang aus
(biaya perawatan dapat dihemat). Keuntungan sampingan lainnya adalah tidak ada
gaya resistansi akibat gesekan. Gaya resistansi udara tentunya masih ada. Untuk
itu dikembangkan lagi Kereta Maglev yang lebih aerodinamis.


Cara kerja pengeras suara (Speaker)

Pengeras
suara
bekerja
berdasarkan
prinsip
Gaya
Lorentz.
Komponen
dasar
pengeras
suara
terdiri
dari
tiga
bagian
yaitu
sebuah
krucut
yertas
yang
bersambungan dengan sebuah kumparan suara (silinder yang dikitari oleh kawat
tembaga) dan sebuah magnet hermanen berbentuk silinder (kutub utara di tengah
dan dikelilingi kutub selatan).
Ketika arus dilewatkan pada lilitan kumparan , maka padanya akan bekerja Gaya
Lorentz yang disebabkan oleh magnet permanen. Besar kecilnya gaya bergantung
pada
arus
yang
dihasilkan
oleh
terminal
pengeras
suara
sehingga
akan
menyebabkan maju mundurnya kerucut kertas yang menumbuk udara sehingga
dihasilkan
gelombang-gelombang
bunyi
sesuai
dengan
frekuensi
pengeras
suara.
Akan mengalir arus dari terminal pengeras suara menuju kumparan suara ,
sehingga didalam kumparan akan ada aliran elektron yang berada di dalam medan
magnet.
Elektron yang berada di medan magnet akan mengalami Gaya Lorentz yang
dapat
menimbulkan
maju
atau
mundurnya
kerucut
kertas,
sehingga
elektronelektron
yang
ada
disekitar
kerucut
bertumbukan
dengan
udara
yang
mengakibatkan gelombang bunyi.
Bagaimana Suara dapat dihasilkan ?
Sebelum kita membahas lebih lanjut mengenai Loadspeaker (Pengeras Suara),
sebaiknya
kita
mengetahui
bagaimana
suara
dapat
dihasilkan.
Yang
dimaksud
dengan “Suara” sebenarnya adalah Frekuensi yang dapat didengar oleh Telinga
Manusia yaitu Frekuensi yang berkisar di antara 20Hz – 20.000Hz. Timbulnya
suara dikarenakan adanya fluktuasi tekanan udara yang disebabkan oleh gerakan
atau getaran suatu obyek tertentu. Ketika Obyek tersebut bergerak atau bergetar,
Obyek
tersebut
akan
mengirimkan
Energi
Kinetik
untuk
partikel
udara
disekitarnya. Hal ini dapat di-anologi-kan seperti terjadinya gelombang pada air.
Sedangkan yang dimaksud dengan Frekuensi adalah jumlah getaran yang terjadi
dalam kurun waktu satu detik. Frekuensi dipengaruhi oleh kecepatan getaran pada
obyek yang menimbulkan suara, semakin cepat getarannya makin tinggi pula
frekuensinya.
Gaya Lorentz_Kelompok 5

Hal 19

Pada gambar diatas, dapat
beberapa
komponen
utama
Coil dan juga Kerangka Speaker.

kita lihat bahwa pada dasarnya Speaker terdiri dari
yaitu
Cone,
Suspension,
Magnet
Permanen,
Voice

Dalam rangka menterjemahkan sinyal listrik menjadi suara yang dapat didengar,
Speaker memiliki komponen Elektromagnetik yang terdiri dari Kumparan yang
disebut dengan Voice Coil untuk membangkitkan medan magnet dan berinteraksi
dengan
Magnet
Permanen
sehingga
menggerakan
Cone
Speaker
maju
dan
mundur. Voice Coil adalah bagian yang bergerak sedangkan Magnet Permanen
adalah bagian Speaker yang tetap pada posisinya. Sinyal listrik yang melewati
Voice Coil akan menyebabkan arah medan magnet berubah secara cepat sehingga
terjadi gerakan “tarik” dan “tolak” dengan Magnet Permanen. Dengan demikian,
terjadilah getaran yang maju dan mundur pada Cone Speaker.
Cone adalah komponen utama Speaker yang bergerak. Pada prinsipnya, semakin
besarnya Cone semakin besar pula permukaan yang dapat menggerakan udara
sehingga suara yang dihasilkan Speaker juga akan semakin besar.
Suspension yang terdapat dalam Speaker berfungsi untuk menarik Cone ke
posisi semulanya setelah bergerak maju dan mundur. Suspension juga berfungsi
sebagai pemegang Cone dan Voice Coil. Kekakuan (rigidity), komposisi dan
desain Suspension sangat mempengaruhi kualitas suara Speaker itu sendiri.

Gaya Lorentz_Kelompok 5

Hal 20

Kesimpulan
Dari pembahasan diatas kita tahu bahwa alat-alat yang mungkin biasa kita pakai
adalah salah satunya dari penerapan Gaya Lorentz, yakni gaya yang ditimbulkan
oleh muatan listrik yang bergerak atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu
medan magnet. Salah satu contohnya alat yang sering kita pakai adalah mixer,
kipas angina, motor listrik, speaker dan alat-alat lain yang masih banyak lagi kita
punya yang berdasarkan prinsip dari Gaya Lorentz.

Gaya Lorentz_Kelompok 5

Hal 21