Rumus Gaya Lorentz dan Cara Menentukan Arahnya

Rumus Gaya Lorentz dan Cara Menentukan Arahnya - Pada topik sebelumnya, kalian telah belajar tentang medan magnet pada sebuah solenoida dan toroida. Pada topik ini, kalian akan belajar tentang gaya Lorentz.

Sebuah muatan yang bergerak di dalam pengaruh medan magnet akan mengalami suatu gaya yang disebut gaya magnet. Gaya magnet tersebut dinamakan Gaya Lorentz. Nama Lorentz diambil dari penemunya, yaitu seorang fisikawan asal Belanda yang bernama Hendrik Anton Lorentz (1853–1928). Lorentz melakukan penelitian untuk menyederhanakan teori Maxwell dan menghasilkan beberapa teori, salah satunya adalah transformasi Lorentz.

Berdasarkan teori tersebut, Lorentz berhasil menentukan gaya magnet yang terjadi pada penghantar arus listrik yang berada dalam medan magnet. Lorentzmenyimpulkan bahwa besar gaya yang ditimbulkan berbanding lurus dengan kuat arus, kuat medan magnet, panjang kawat, dan sudut yang dibentuk oleh arah arus listrik dengan arah medan magnet. Secara matematis, gaya Lorentz dirumuskan seperti berikut.

Fl=IlBsinα $F_l=IlB\sin \alpha$

Keterangan:
Fl = gaya magnet atau gaya Lorentz (N);
l = panjang kawat penghantar (m);
I = kuat arus istrik melalui penghantar (A);
B = medan magnet (Wb/m2); dan
α = sudut terkecil yang dibentuk antara I dan B.

Jika kawat penghantar berarus membentuk sudut 90o terhadap arah arus, maka besar gaya Lorentz yang dialami adalah sebagai berikut.

Fl=IlBsinθ $F_l=IlB\sin \theta$

Fl=IlBsin90o $F_l=IlB\sin {90}^o$

Fl=IlB $F_l=IlB$

Gaya Lorentz merupakan besaran vektor, sehingga mempunyai nilai dan arah. Arah gaya Lorentz tidak searah dengan medan magnetnya maupun arah arusnya, melainkan tegak lurus terhadap keduanya. Arah gaya Lorentz dapat ditentukan menggunakan kaidah tangan kanan, seperti pada gambar di bawah ini.

Arah arus listrik (I) ditentukan oleh ibu jari, arah medan magnet (B) ditentukan oleh empat jari lain, dan arah gaya Lorentz ditentukan oleh arah telapak tangan.

Contoh Soal

Sebuah kawat penghantar yang panjangnya 10 m dilairi arus listrik sebesar 2A, jika medan magnetiknya sebesar 10 T dan sudut yang dibentuk antara kawat penghantar dan medan magnetik adalah 300, maka berapa besar gaya magnetiknya?
Penyelesaian
Diketahui:
l = 10 m
I = 2 A
B = 10 T
α = 30o
Ditanyakan: gaya magnet (F)?
Jawab:
Untuk mencari gaya magnet, gunakan persamaan berikut ini.

Fl=IlBsinα $F_l=IlB\sin \alpha$

Fl=2×10×(10sin30o) $F_l=2\times 10\times \left(10\sin {30}^o\right)$

Fl=100 $F_l=100$N

Jadi, besar gaya magnetnya adalah 100 N.

Untuk meningkatkan pemahaman kalian tentang gaya Lorentz, kerjakan soal-soal yang telah tersedia.

Share this post