Gaya Magnetik pada Muatan Bergerak

Gaya Magnetik pada Muatan Bergerak - Pada topik sebelumnya, kalian telah belajar tentang gaya Lorentz/ gaya magnetik. Seperti kalian ketahui bersama, gaya Lorentz/ gaya magnetik terjadi ketika sebuah muatan bergerak pada medan magnetik.

Gaya Magnetik pada Muatan Bergerak

Nah bagaimana jika muatan tersebut mempunyai sebuah kecepatan tertentu? Pada topik ini, kalian akan belajar tentang gaya magnetik pada muatan bergerak.

Jika sebuah muatan q bergerak dengan kecepatan v dan tegak lurus pada sebuah medan magnetik homogen (B), maka muatan tersebut akan mengalami gaya magnetik. Besar gaya magnetiknya dirumuskan sebagai berikut.

F=qvB $F=qvB$

Jika arah v dan B membentuk sebuah sudut α, maka besar gaya magnetiknya menjadi berikut.

F=qvBsinα $F=qvB\sin \alpha$

Keterangan:
B = kuat medan magnetik (T);
q = muatan listrik (C);
v = kecepatan gerak muatan listrik (m/s); dan
α = sudut yang dibentuk antara v dan B.

• Jika muatan yang bergerak tegak lurus terhadap medan magnetik, maka gaya magnetiknya akan selalu tegak lurus kecepatannya. Perhatikan gambar di bawah ini. 
• Gaya magnetik yang dialami oleh muatan di atas berfungsi untuk mengubah arah geraknya tanpa mengubah besar kecepatan muatan tersebut.
• Gaya magnetik yang dialami muatan seperti gambar di atas berfungsi sebagai gaya sentripetal (Fsp), sehingga gerakan muatan tersebut merupakan gerak melingkar beraturan. Secara matematis, dirumuskan sebagai Fsp=mv2r $F_{sp}=m\frac{v^2}{r}$.

Jika gaya magnetik Fl berfungsi sebagai gaya setripetal Fsp, maka persamaannya menjadi:

Fl=Fsp $F_l=F_{sp}$

qvB=mv2r $qvB=\frac{m{v}^2}{r}$

Jari-jari lintasan gerak partikel tersebut dapat dicari dengan persamaan berikut.

r=mv2qvB=mvqB $r=\frac{m{v}^2}{qvB}=\frac{mv}{qB}$

Keterangan:
m = massa partikel (kg);
v = kecepatan linear (m/s); dan
r = jari-jari lintasan (m).

        Arah gaya magnetik pada muatan yang bergerak dapat ditentukan menggunakan kaidah tangan kanan, di mana ibu jari menunjukan arah kecepatan muatan, empat jari yang lain menunjukan medan magnetik, dan telapak tangan menunjukan gaya magnetiknya.

Contoh Soal

Muatan 10 C bergerak pada sebuah medan magnetik 10 T dengan kecepatan 5 m/s. Jika sudut yang dibentuk 30o, maka besar gaya magnetik yang dialami muatan tersebut adalah ....
Diketahui:
q = 10 C
B = 10 T
v = 5 m/s
α = 30o
Ditanyakan: F?
Jawab:

F=qvBsinα $F=qvB\sin \alpha$

F=10×5×10sin30o $F=10\times 5\times 10\sin {30}^o$

F=250 $F=250$N

Jadi, gaya magnetik yang dialami muatan tersebut adalah sebesar 250 N.

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

Share this post