Gaya Magnetik antara Dua Kawat Sejajar

Gaya Magnetik antara Dua Kawat Sejajar - Pada topik sebelumnya, kalian telah belajar tentang gaya Lorentz/ gaya magnetik. Jika suatu kawat penghantar diletakkan di daerah medan magnetik, maka akan timbul suatu gaya yang disebut sebagai gaya magnetik atau gaya Lorentz. Lalu, bagaimana jika dua kawat berarus kalian letakkan secara berdekatan di dalam medan magnetik? Perhatikan analogi berikut.

Gaya Magnetik antara Dua Kawat Sejajar

Gambar di atas memperlihatkan dua pengendara motor dengan dua keadaan berbeda.

Keadaan 1
Dua pengendara dari arah yang sama akan saling mengejar untuk menjadi pengendara terdepan.

Keadaan 2
Dua pengendara dari arah yang berlawanan, akan saling menghindar agar mereka tidak bertabrakan.

Dari dua keadaan tersebut dapat disimpulkan:

➽ arah masing-masing pengendara motor akan mempengaruhi gaya pengendaranya; dan
➽ besar kecepatan masing-masing pengendara motor juga akan mempengaruhi besar gaya yang dibutuhkan.

Keadaan tarik menarik dan tolak menolak yang terjadi dua pengendara tersebut sama dengan keadaan dua kawat saat dialiri arus dengan arah tertentu dalam pengaruh medan magnetik. Lalu bagaimana gaya magnetik yang dialami kawat tersebut?

                                       

Ilustrasi di atas menggambarkan dua buah kawat sejajar yang terpisah sejauh akemudian dialiri arus listrik masing-masing sebesar I1 dan I2. Ternyata, masing-masing kawat akan menghasilkan medan magnetik B1 dan B2. Kawat yang dialiri arus listrik I1berada pada pengaruh medan magnetik B2. Sebaliknya, kawat yang dialiri arus listrik I2berada pada pengaruh medan magnetik B1.
        

Beradasarkan teori yang sudah kalian pelajari, jika kawat berarus listrik berada pada pengaruh medan magnetik, maka kawat tersebut akan mengalami gaya magnetik. Begitu pula saat dua kawat berarus listrik berada pada pengaruh medan magnetik, keduanya akan mengalami gaya magnetik. Jika arah arus dari kedua kawat tersebut sama, maka kedua kawat akan saling tarik menarik. Sebaliknya, jika arah arus dari dua kawat tersebut berbeda, maka kedua kawat tersebut akan saling tolak menolak. Keadaan tersebut ditunjukkan oleh gambar berikut.

                           

Secara matematis, besarnya gaya magnetik yang ditimbulkan oleh dua kawat penghantar tersebut dirumuskan sebagai berikut.

F=μ0I1I2l2πa $F=\frac{{\mu }_0{I}_1{I}_{2}l}{2\pi a}$

Keterangan:
F = gaya tarik menarik atau tolak menolak antara kedua kawat (N);
µ0 = permeabilitas ruang hampa (4π x 10-7 Wb/Am);
I1 = kuat arus pada kawat pertama (A);
I2 = kuat arus pada kawat kedua (A);
a = jarak antara kedua kawat (m); dan
l = panjang kawat (m).

Untuk menentukan gaya magnetik tiap satuan panjang kawat tersebut dapat digunakan persamaan berikut ini.

Fl=μ0I1I22πa $\frac{F}{l}=\frac{{\mu }_0{I}_1{I}_2}{2\pi a}$

Jika kuat arus antara I1 = I2 = 1 A dan jarak kedua kawat tersebut a = 1 m, maka nilai gaya magnetik persatuan panjangnya adalah 2 x 10-7 N/m. Gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak antara dua kawat lurus sejajar yang dialiri arus 1 ampere ini merupakan dasar pendefinisian 1 ampere. Oleh karena itu, 1 ampere didefinisikan sebagai kuat arus yang mengalir pada setiap kawat dari dua kawat penghantar yang terpisah sejauh 1 meter dengan gaya persatuan panjang 2 x 10-7 N/m.

Contoh Soal

Dua kawat sejajar yang terpisah sejauh 0,5 m, memiliki kuat arus masing-masing 2 A dan 3 A. Jika arus yang mengalir pada kawat sejajar, maka berapakah gaya magnetik persatuan panjang yang yang ditimbulkan kawat?
Penyelesaian
Diketahui:
I1 = 2 A
I2 = 3 A
μ0 = 4π x 10-7 Wb/Am
a = 0,5 m 
Ditanyakan: Fl$\frac{F}{l}$?
Jawab:
Untuk menentukan gaya persatuan panjang dapat digunakan persamaan berikut ini.

Fl=μ0I1I22πa $\frac{F}{l}=\frac{{\mu }_0{I}_1{I}_2}{2\pi a}$

Fl=4π×10−7×2×32π0,5=24×10−7 $\frac{\mathrm{<br>}}{}$

$\frac{F}{l}=\frac{4\pi \times {10}^{-7}\times 2\times 3}{2\pi 0,5}=24\times {10}^{-7}$N/m

Jadi, gaya magnetik persatuan panjang yang dihasilkan kedua kawat tersebut adalah 24 x 10-7 N/m.

Untuk mengasah kemampuan kalian tentang topik ini, kerjakan soal-soal yang telah tersedia. Selamat belajar!!

Share this post