Mengenal Gaya Lorentz dan Cara Perhitungan Gaya Lorentz – Materi Fisika Kelas 12

pembaca sobatcloud.com, elo suka nggak sih dengerin lagu sambil belajar? Dengerin lagu pake speaker sambil belajar atau mengerjakan sesuatu tuh bikin mood meningkat. Nah, ternyata lagu yang elo dengarkan itu bisa timbul di speaker karena gaya magnet atau gaya Lorentz, loh!.

Di artikel kali ini, gue akan bahas materi dan rumus gaya Lorentz. Siapkan diri elo untuk mendengar istilah-istilah seperti muatan bergerak, medan magnet, kawat berarus, dan banyak lagi. Jangan khawatir, gue akan cantumkan contoh soal juga di akhir untuk mengasah pemahaman elo. Yuk, baca artikel ini sampai selesai, ya!

Pengertian Gaya Lorentz

pembaca sobatcloud.com, apakah elo pernah dengar istilah medan magnet? Kalau belum, elo pelajari dulu medan magnet, karena pembahasan gaya magnet nggak akan jauh dari medan magnet. Elo bisa tonton video-video ini untuk memahami medan magnet.

Oke, kalau elo udah paham apa itu medan magnet, gue mau refresh sedikit tentang materi medan magnet. Medan magnet merupakan area di sekitar bahan magnet di mana gaya magnet bekerja. Kalau bicara soal medan magnet, elo pasti mendengar istilah kutub utara dan kutub selatan. Memangnya kenapa?

Medan magnet itu hanya bisa terjadi ketika ada interaksi antara kedua kutub magnet, yaitu kutub utara dan kutub selatan. Nah, interaksi ini bisa menyebabkan adanya gaya yang dihasilkan oleh interaksi tersebut, yaitu gaya magnet atau gaya Lorentz

Gaya magnet atau gaya Lorentz punya dua macam gaya, yaitu tarik-menarik dan tolak-menolak. Gaya tarik-menarik pada magnet terjadi ketika dua kutub yang berlawanan berdekatan. Sementara itu, gaya tolak-menolak pada magnet terjadi ketika dua kutub yang sama berdekatan. Ilustrasinya seperti gambar di bawah ini. 

BACA JUGA :  Pengertian dan Bentuk Integrasi Sosial – Materi Sosiologi Kelas 11
sifat gaya magnet
Sifat Gaya Magnet (Arsip sobatcloud.com)

Gaya Lorentz pada Muatan Bergerak

Seperti yang udah gue bahas sebelumnya, gaya Lorentz adalah gaya magnet yang terjadi dalam suatu medan magnet. Nah, kali ini gue akan membahas gaya Lorentz pada muatan yang bergerak. 

Gaya Lorentz pada muatan bergerak ini dipengaruhi oleh 4 komponen, yaitu muatan, kecepatan gerak muatan, medan magnet, dan sudut antara kecepatan gerak muatan dan medan magnet. Elo bisa pakai rumus gaya Lorentz berikut ini.

rumus gaya lorentz pada muatan bergerak

Nah, muatan yang bergerak akan melibatkan arah gerak. Nggak hanya muatannya, gaya Lorentz yang dihasilkan pun memiliki arah yang ditentukan oleh sifat muatan itu sendiri. Cara tahu arahnya gimana? Coba elo cermati aturan tangan Lorentz di ilustrasi bawah ini. 

aturan tangan lorentz
Aturan Tangan Lorentz (Arsip sobatcloud.com)

Gaya Lorentz juga bisa menghasilkan perubahan pergerakan pada muatan yang bergerak. Kemungkinan pergerakan yang terjadi pada muatan itu ada tiga, yaitu gerak lurus, melingkar, dan heliks. Perubahan gerakan pada muatan ini juga dapat berpengaruh pada rumus gaya Lorentz yang digunakan.

perubahan pergerakan muatan
Perubahan Pergerakan Muatan (Arsip sobatcloud.com)

Pada medan magnet yang sejajar dengan kecepatan muatan, muatan nggak akan mengalami pembelokkan dan akan bergerak lurus bersama dengan medan magnet tempat muatan itu berada.

Pada medan magnet yang tegak lurus dengan kecepatan muatan, muatan akan mengalami pembelokkan oleh gaya Lorentz dan akhirnya menimbulkan gerak melingkar. Dalam kasus ini, gaya Lorentz bisa berkaitan dengan gaya sentripetal. Elo bisa menggabungkan rumus gaya Lorentz dan rumus gaya sentripetal seperti ini.

rumus gaya lorentz pada gerak melingkar

Pada medan magnet dengan sudut antara 0o hingga 90o terhadap kecepatan muatan, muatan akan mengalami pergerakan heliks. Pergerakan heliks ini adalah pergerakan melingkar pada muatan, tapi muatan ini juga bergerak lurus sehingga membentuk sebuah heliks. 

Gaya Lorentz pada Kawat Berarus

Gaya Lorentz ternyata nggak hanya berlaku pada muatan bergerak, tetapi juga pada kawat berarus. Kawat berarus merupakan sebuah kawat yang dialiri arus listrik dan diletakkan pada daerah bermedan magnet. 

BACA JUGA :  10 Mitos Sains yang Masih Banyak Dipercaya Orang

Berbeda dengan muatan bergerak, gaya Lorentz pada kawat berarus dipengaruhi oleh besar arus listrik pada kawat, panjang kawat yang dialiri arus, medan magnet, dan sudut antara panjang kawat dan medan magnet. Pada kawat berarus, elo bisa pakai rumus gaya Lorentz berikut ini.

rumus gaya lorentz pada kawat berarus

Nah, kawat berarus ini bisa mengalami gaya Lorentz ketika ada pada daerah dengan medan magnet. Terus, apa berarti kalau kawat ini nggak ada di daerah bermedan magnet jadinya nggak bisa mengalami gaya Lorentz?

Jawabannya, tergantung kondisinya

Gaya Lorentz masih bisa terjadi ketika kawat berarus berdekatan atau sejajar dengan kawat berarus lainnya. Kenapa begitu? Kawat akan membentuk medan magnetnya sendiri ketika sebuah kawat dialiri arus listrik.

Tapi, kalau kawat itu sendiri menjadi medan magnet, siapa dong yang mengalami gaya Lorentz? Nah, untuk itu elo bisa sejajarkan kawat berarus itu dengan kawat berarus lainnya sehingga kawat berarus yang satu dapat menjadi medan magnet bagi kawat berarus lainnya begitupun sebaliknya. 

gaya magnet pada dua kawat berarus
Interaksi Dua Kawat Berarus (Arsip sobatcloud.com)

Karena kondisinya cukup berbeda nih, maka komponen yang terlibat dan rumus gaya Lorentz yang digunakan pun berbeda, yaitu seperti ini. 

gaya lorentz pada dua kawat berarus

Contoh Soal

Setelah mengetahui konsep dan rumus gaya Lorentz, gue mau kasih elo contoh soal supaya elo bisa lebih paham sama materi ini. 

Contoh Soal 1

Sebuah proton dengan muatan 1,6 x 10.19 C bergerak dengan kecepatan 3 x 105 m/s, memasuki daerah bermedan magnet dengan besar 1 T. Jika sudut yang terbentuk antara arah gerak proton dengan arah medan magnet sebesar 30o, maka besar gaya Lorentz yang dialami proton adalah … .

Pembahasannya:

pembaca sobatcloud.com, dari soal di atas, elo perlu highlight dulu kata “proton”. Informasi ini menunjukkan bahwa muatan ini adalah muatan positif. Nah, selanjutnya elo bisa jabarkan komponen-komponen yang diketahui dari soal, yaitu:

BACA JUGA :  Penyelesaian Pertidaksamaan Polinomial

q = 1,6 x 10-19 C

v = 3 x 105 m/s

B = 1 T

Θ = 30o

Nah, elo punya semua nih komponen yang elo butuhkan. Jadi, elo tinggal masukkan aja ke dalam rumus gaya Lorentz, seperti ini:

Mengenal Gaya Lorentz dan Cara Perhitungan Gaya Lorentz - Materi Fisika Kelas 12 33

Gimana? Gampang, kan? Kita coba satu soal lagi deh.

Contoh Soal 2

Dua kawat lurus panjang sejajar, masing-masing dialiri arus listrik sama besar dan pada masing-masing kawat timbul gaya per satuan panjang yang besarnya 2 x 10-7 N/m. Bila jarak antara kedua kawat itu 1 m, maka kuat arus listrik yang mengalir pada kawat … A.

Pembahasannya:

Nah, informasi penting yang perlu elo highlight adalah “arus listrik sama besar”. Artinya, arus listrik yang elo cari dari soal adalah arus listrik kawat satu maupun kawat dua (I1 = I2). Selain itu, disebutkan juga “gaya per panjang” yang bisa elo simbolkan F/l dalam rumus gaya Lorentz.

F/l = 2 x 10-7 N/m

d = 1 m

I1 = I2 = …?

Nah, elo punya semua nih komponen yang elo butuhkan. Jadi, elo tinggal masukkan aja ke dalam rumus gaya Lorentz, seperti ini:

Mengenal Gaya Lorentz dan Cara Perhitungan Gaya Lorentz - Materi Fisika Kelas 12 34
Mengenal Gaya Lorentz dan Cara Perhitungan Gaya Lorentz - Materi Fisika Kelas 12 35

Gimana? Gampang kan kerjain soal tentang gaya magnet? Atau elo butuh contoh soal gaya magnet yang lebih menantang? Tenang, ada kok! Elo tinggal download aplikasi sobatcloud.com di hp elo untuk dapetin soal-soal dan video pembahasannya sekalian.

Elo juga bisa klik banner di bawah ini untuk belajar konsep dan rumus gaya Lorentz atau materi fisika lainnya. Tinggal klik banner dan ketik materi yang diinginkan di kolom pencarian ya.

Mengenal Gaya Lorentz dan Cara Perhitungan Gaya Lorentz - Materi Fisika Kelas 12 36

Nah, supaya pemahaman elo makin dalam, ikuti terus review materi dan kerjakan berbagai latihan soal di sobatcloud.com, yuk. Ada berbagai paket yang bisa elo beli sesuai kebutuhan elo. Klik banner di bawah ini untuk info selengkapnya!

Langganan Zenius

Pembahasan gue tentang konsep dan rumus gaya Lorentz kelas 12 sampai sini dulu ya! Kalau elo ada pertanyaan, bisa langsung tulis di kolom komentar. 

Sampai bertemu di artikel selanjutnya. Semangat terus ya, pembaca sobatcloud.com!

Penulis: Trisnajaya Shalsabila


Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *