GAYA LORENTZ
A. Tujuan Percobaan
1. Mengamati adanya gaya lorentz pada penghantar kawat lurus di sekitar medan magnet.
2. Menentukan arah gaya lorentz dengan kaidah tangan kanan.
3. Menghitung besarnya gaya lorentz.
4. Menghitung besarnya hambatan pad kawat yang dialiri arus listrik.
B. Alat-Alat
1. Sumber arus (baterai/power supply)
2. Kawat kumparan
3. Switch on/off
4. Sepasang magnet batang
5. Kabel penghubung
6. Amperemeter
7. Papan penampang
C. Teori
Gaya lorentz adalah gaya yang terjadi akibat interaksi medan magnetis dengan arus listrik atau medan listrik yang bergerak. Gaya lorentz juga biasa disebut sebagai gaya magnetik. Gaya ini biasa terjadi pada penghantar berarus yang terletak di dalam medan magnet, muatan listrik yang bergerak di dalam medan magnet atau dua buah penghantar yang dialiri arus listrik.
Jika sebuah penghantar dialiri oleh arus listrik terletak di dalam medan magnet, maka penghantar tersebut bergerak karena pengaruh suatu gaya yang bekerja padanya.
Arah gaya lorentz yang terjadi pada penghantar dapat ditentukan dengan aturan penarikan gabus/sekrup, aturan tangan kanan.
Kaidah tangan kanan :
“Bila tangan kanan dibuka dengan ibu jari menunjikkan arah arus (I) dan keempat jari lain dirapatkan menunjukkan arah medan magnet (B), maka arah keluar telapak tangan menunjukkan araha gaya lorentz.”
Ø Besar gaya lorentz pada kawat berarus
F = B I ℓ sin α
Dimana : F = Gaya Lorentz (N)
B = Medan magnet (T)
I = Kuat arus listrik (A)
ℓ = Panjang kawat penghantar (m)
α = Sudut antara arah arus listrik dan arah induksi magnetik.
Ø Besar Gaya Lorentz pada kawat sejajar
F = μ0 I1 I2 ℓ
2π a
Keterangan : F = Gaya Lorentz (N)
μ0 = Tetapan permeabilitas (4π . 10-7 T M/A)
I = Kuat arus listrik (A)
a = Jarak antara kedua kawat (m)
ℓ = Panjang kawat (m)
Ø Besar Gaya Lorentz pada partikel bermuatan
F = q v B sin α
Keterangan : F = Gaya Lorentz (N)
q = muatan listrik (C)
v = kecepatan gerak
B = Medan magnet (T)
α = Sudut antara arah arus listrik dan arah induksi magnetik
Macam-macam Bentuk lintasan :
· B tegak lurus dengan v, maka α = 900.
Lintasan lingkaran = R = mv
Bq
· B sejajar dengan v, maka α = 1800,00
Lintasannya lurus.
· B dan v, α
Lintasan spiral R = mv sin α
Bq
Penerapan gaya magnetik yaitu pada motor listrik dan multi meter, antara lain pada penghantar berbentuk gulung, galvanometer, dan motor listrik.
D. Cara Kerja
1. Menyusun alat- alat.
2. Mengaliri kawat penghantar dengan arus listrik dari sumber arus/tegangan (baterai/power supply) dengan besar tegangan tertentu.
3. Mengamati arah dari gaya Lorentz yang terjadi.
4. Menentukan jarak magnet dari kawat berarus.
5. Mencatat besar arus listrik yang mengalir yang ditunjukkan ampermeter, lakukan hingga beberapa kali.
6. Mengulangi langkah diatas untuk arah arus listrik dan besar tegangan berbeda.
E. Tugas Pendahuluan
1) Apakah pengaruh kuat arus dan kuat medan magnet terhadap gaya magnetik ?
Jawab :
Jika sebuah penghantar yang dialiri arus listrik berada dalam magnetik, maka penghantar itu akan mengalami gaya magnetik. Gaya magnetik F selalu tegak lurus pada arus I dan arah arah induksi magnetik B. yang dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
F = B I ℓ Sinα
2) Jelaskan cara menentukan arah gaya Lorentz dengan menggunakan aturan kaidah tangan kanan ?
Jawab :
Adapun cara untuk menentukan arah gaya lorentz dengan menggunakan aturan kaidah tangan kanan adalah :
“Bila tangan kanan dibuka dengan ibu jari menunjikkan arah arus (I) dan keempat jari lain dirapatkan menunjukkan arah medan magnet (B), maka arah keluar telapak tangan menunjukkan araha gaya lorentz.”
3) Jelaskan secara singkat prinsip kerja sebuah galvanometer !
Jawab :
Dalam mengukur kuat arus listrik, galvanometer bekerja berdasarkan prinsip bahwa sebuah kumparan yang dialiri arus listrik dapat berputar ketika diletakkan dalam suatu daerah medan magnetik. Pada dasrnya, kumparan terdiri dari banyak lilitan kawat. Sebuah galvanometer yang digantung di antara kutub utara dan selatan sebuah magnet U dan berputar bebas terhadap poros vertikal. Pada poros terpasang terpasang sebuah jarum penunjuk sebuah pegas. Ketika aru dialirkan pada kumparan, kopel magnetik akan memutar kumparan, seperti yang telah kita ketahui kumparan hanya dapat berputar maksimal seperempat putaran, sampai kedudukan kumparan tegak lurus terhadap medan magnet.
4) Setiap kawat berarus yang diletakkan dalam medan magnet selalu mengalami Gaya Lorentz, benarkah pernyataan ini ? jelaskan !
Jawab:
Benar, karena apabila seutas kawat menyalurkan arus dalam medan magnet, terdapat gaya pada kawat tersebut yang sama dengan penjumblahan gaya magnetik pada partikel bermuatan yang geraknya menghasilkan arus.
A. Tujuan Percobaan
1. Mengamati adanya gaya lorentz pada penghantar kawat lurus di sekitar medan magnet.
2. Menentukan arah gaya lorentz dengan kaidah tangan kanan.
3. Menghitung besarnya gaya lorentz.
4. Menghitung besarnya hambatan pad kawat yang dialiri arus listrik.
B. Alat-Alat
1. Sumber arus (baterai/power supply)
2. Kawat kumparan
3. Switch on/off
4. Sepasang magnet batang
5. Kabel penghubung
6. Amperemeter
7. Papan penampang
C. Teori
Gaya lorentz adalah gaya yang terjadi akibat interaksi medan magnetis dengan arus listrik atau medan listrik yang bergerak. Gaya lorentz juga biasa disebut sebagai gaya magnetik. Gaya ini biasa terjadi pada penghantar berarus yang terletak di dalam medan magnet, muatan listrik yang bergerak di dalam medan magnet atau dua buah penghantar yang dialiri arus listrik.
Jika sebuah penghantar dialiri oleh arus listrik terletak di dalam medan magnet, maka penghantar tersebut bergerak karena pengaruh suatu gaya yang bekerja padanya.
Arah gaya lorentz yang terjadi pada penghantar dapat ditentukan dengan aturan penarikan gabus/sekrup, aturan tangan kanan.
Kaidah tangan kanan :
“Bila tangan kanan dibuka dengan ibu jari menunjikkan arah arus (I) dan keempat jari lain dirapatkan menunjukkan arah medan magnet (B), maka arah keluar telapak tangan menunjukkan araha gaya lorentz.”
Ø Besar gaya lorentz pada kawat berarus
F = B I ℓ sin α
Dimana : F = Gaya Lorentz (N)
B = Medan magnet (T)
I = Kuat arus listrik (A)
ℓ = Panjang kawat penghantar (m)
α = Sudut antara arah arus listrik dan arah induksi magnetik.
Ø Besar Gaya Lorentz pada kawat sejajar
F = μ0 I1 I2 ℓ
2π a
Keterangan : F = Gaya Lorentz (N)
μ0 = Tetapan permeabilitas (4π . 10-7 T M/A)
I = Kuat arus listrik (A)
a = Jarak antara kedua kawat (m)
ℓ = Panjang kawat (m)
Ø Besar Gaya Lorentz pada partikel bermuatan
F = q v B sin α
Keterangan : F = Gaya Lorentz (N)
q = muatan listrik (C)
v = kecepatan gerak
B = Medan magnet (T)
α = Sudut antara arah arus listrik dan arah induksi magnetik
Macam-macam Bentuk lintasan :
· B tegak lurus dengan v, maka α = 900.
Lintasan lingkaran = R = mv
Bq
· B sejajar dengan v, maka α = 1800,00
Lintasannya lurus.
· B dan v, α
Lintasan spiral R = mv sin α
Bq
Penerapan gaya magnetik yaitu pada motor listrik dan multi meter, antara lain pada penghantar berbentuk gulung, galvanometer, dan motor listrik.
D. Cara Kerja
1. Menyusun alat- alat.
2. Mengaliri kawat penghantar dengan arus listrik dari sumber arus/tegangan (baterai/power supply) dengan besar tegangan tertentu.
3. Mengamati arah dari gaya Lorentz yang terjadi.
4. Menentukan jarak magnet dari kawat berarus.
5. Mencatat besar arus listrik yang mengalir yang ditunjukkan ampermeter, lakukan hingga beberapa kali.
6. Mengulangi langkah diatas untuk arah arus listrik dan besar tegangan berbeda.
E. Tugas Pendahuluan
1) Apakah pengaruh kuat arus dan kuat medan magnet terhadap gaya magnetik ?
Jawab :
Jika sebuah penghantar yang dialiri arus listrik berada dalam magnetik, maka penghantar itu akan mengalami gaya magnetik. Gaya magnetik F selalu tegak lurus pada arus I dan arah arah induksi magnetik B. yang dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
F = B I ℓ Sinα
2) Jelaskan cara menentukan arah gaya Lorentz dengan menggunakan aturan kaidah tangan kanan ?
Jawab :
Adapun cara untuk menentukan arah gaya lorentz dengan menggunakan aturan kaidah tangan kanan adalah :
“Bila tangan kanan dibuka dengan ibu jari menunjikkan arah arus (I) dan keempat jari lain dirapatkan menunjukkan arah medan magnet (B), maka arah keluar telapak tangan menunjukkan araha gaya lorentz.”
3) Jelaskan secara singkat prinsip kerja sebuah galvanometer !
Jawab :
Dalam mengukur kuat arus listrik, galvanometer bekerja berdasarkan prinsip bahwa sebuah kumparan yang dialiri arus listrik dapat berputar ketika diletakkan dalam suatu daerah medan magnetik. Pada dasrnya, kumparan terdiri dari banyak lilitan kawat. Sebuah galvanometer yang digantung di antara kutub utara dan selatan sebuah magnet U dan berputar bebas terhadap poros vertikal. Pada poros terpasang terpasang sebuah jarum penunjuk sebuah pegas. Ketika aru dialirkan pada kumparan, kopel magnetik akan memutar kumparan, seperti yang telah kita ketahui kumparan hanya dapat berputar maksimal seperempat putaran, sampai kedudukan kumparan tegak lurus terhadap medan magnet.
4) Setiap kawat berarus yang diletakkan dalam medan magnet selalu mengalami Gaya Lorentz, benarkah pernyataan ini ? jelaskan !
Jawab:
Benar, karena apabila seutas kawat menyalurkan arus dalam medan magnet, terdapat gaya pada kawat tersebut yang sama dengan penjumblahan gaya magnetik pada partikel bermuatan yang geraknya menghasilkan arus.