makalah tentang gaya lorentz

makalah gaya lorentz

GAYA LORENTZ BAB IPENDAHULUAN. Latar Belakang Jika arus listrik mengalir dari A ke B ternyata pita dari alumunium foil melengkung ke atas , ini berarti ada sesuatu gaya yang berarah keatas akibat adanya medan magnet homogen dari utara keselatan. Gaya ini selanjutnya disebut sebagai gaya magnetic atau gaya Lorentz . Jika arus listrik dibalik sehingga mengalir dari B ke A, ternyata pita dari alumunium foil melengkung ke bawah. Jika arus listrik diperbesar maka alumunium foil akan melengkung lebih besar. Ini berarti besar dan arah gaya Lorentz tergantung besar dan arah arus listrik.Karena gaya Lorentz ( FL ), arus listrik ( I ) dan medan magnet ( B ) adalah besaran vector maka peninjauan secara matematik besar dan arah gaya Lorentz ini hasil perkalian vector ( cros- product ) dari I dan B.FL = I x B

Besarnya gaya Lorentz dapat dihitung dengan rumus FL = I.B sinθ

 Rumus ini berlaku untuk panjang kawat 1 meter.Perhitungan diatas adalah gaya Lorentz yang mempengaruhi kawat tiap satuan panjang. Jadi jika

 panjang kawat = ℓ , maka besar gaya Lorentz dapa

t dihitung dengan rumus : FL

= I . ℓ . B . Sin θ

FL = gaya Lorentz dalam newton ( N )

I = kuat arus listrik dalam ampere ( A )

ℓ= panjang kawat dalam meter ( m )

B = kuat medan magnet dalam Wb/m2 atau tesla ( T )

θ= sudut antara arah I dan BHubungan antara FL , I dan B dapat lebih mudah dipelajari dengan menggunakan kaidah tangankiri. Yaitu dengan mengangan-angankan jika ibu jari, jari telunjuk dan jari tangah kita bentangkan saling tegak lurus, maka :

Ibu jari : menunjukan arah gaya Lorentz ( FL ) Arah gaya Lorentz

Jari telunjuk : menunjukkan arah medan magnet ( B )

Jari tengah : menunjukkan arah arus listrik ( I )Rumusan MasalahBagaimanakah pengaruh yang ditimbulkan gaya lorentz menurut para ahli fisika & penerapannyadikehidupan sehari-hari ?B. Tujuan PenulisanMakalah ini dibuat dengan tujuan untuk meningkatkan pemahaman siswa tentang hal-hal yang berkaitan dengan gaya lorentz dan penerapannya dikehidupan sehari-hari.

 

 BAB II PEMBAHASAN Pengertian Gaya Lorentz adalah gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak atau oleh aruslistrik yang berada dalam suatu medan magnet (B). Arah gaya ini akan mengikuti arah majuskrup yang diputar dari vektor arah gerak muatan listrik (v) ke arah medan magnet (B), sepertiyang terlihat dalam rumus berikut:Keterangan:F = gaya (Newton)B = medan magnet (Tesla)q = muatan listrik ( Coulomb)v = arah kecepatan muatan (m/t)Sebuah partikel bermuatan listrik yang bergerak dalam daerah medan magnet homogen akanmendapatkan gaya. Gaya ini juga dinamakan gaya Lorentz. Gerak partikel akan menyimpangsearah dengan gaya lorentz yang mempengaruhi. Arah gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan dengan kaidah tangan kanan dari gaya Lorentz (F) akibat dari arus listrik, Idalam suatu medan magnet B. Ibu jari, menunjukan arah gaya Lorentz . Jari telunjuk,menunjukkan arah medan magnet ( B ). Jari tengah, menunjukkan arah arus listrik ( I ). Untuk muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif arah gerak  berlawanan dengan arah arus.Jika besar muatan q bergerak dengan kecepatan v, dan I = q/t maka persamaan gaya adalah:

FL = I . ℓ .

B sin θ= q/t . ℓ . B sin θ

= q . ℓ/t . B sin θ= q . v . B sin θ

*Ka

rena ℓ/t = v

 Sehingga besarnya gaya Lorentz yang dialami oleh sebuah muatan yang bergerak dalam daerahmedan magnet dapat dicari dengan menggunakan rumus :

F = q . v . B sin θ

Keterangan:F = gaya Lorentz dalam newton ( N )q = besarnya muatan yang bergerak dalam coulomb ( C )v = kecepatan muatan dalam meter / sekon ( m/s )B = kuat medan magnet dalam Wb/m2 atau tesla ( T )

θ = sudut antara arah v dan B

 Bila sebuah partikel bermuatan listrik bergerak tegak lurus dengan medan magnet homogen yangmempengaruhi selama geraknya, maka muatan akan bergerak dengan lintasan berupa lingkaran.Sebuah muatan positif bergerak dalam medan magnet B (dengan arah menembus bidang) secaraterus menerus akan membentuk lintasan lingkaran dengan gaya Lorentz yang timbul menuju ke pusat lingkaran. Demikian juga untuk muatan negativ. Persamaan-persamaan yang memenuhi

 pada muatan yang bergerak dalam medan magnet homogen sedemikian sehingga membentuk lintasan lingkaran adalah :*Gaya yang dialami akibat medan magnet : F = q . v . B*Gaya sentripetal yang dialami oleh partikel : Dengan menyamakan kedua persamaan kitamendapatkan persamaan :Keterangan:R = jari-jari lintasan partikel dalam meter ( m )m = massa partikel dalam kilogram ( kg )v = kecepatan partikel dalam meter / sekon ( m/s )B = kuat medan magnet dalam Wb/m2 atau tesla ( T )q = muatan partikel dalam coulomb ( C )Contoh penerapan gaya Lorentz pada kehidupan sehari-hari adalah alat ukur listrik, kipas dll.BAB IIIKESIMPULANDari pembahasan di atas dapat disimpulkan bahwa suatu gaya yang dihasilkan dalam suatumedan magnet sangat dipengaruhi oleh besarnya muatan, kuat medan magnet, kuat arus listrik, panjang penghantar, dan arah muatan, sehingga dari pengaruh-pengaruh tersebut dapatdimanfaatkan untuk menentukan arah dan besar gaya yang akan dihasilkan, contohnya padamotor kipas, alat ukur listrik dll.DAFTAR PUSTAKA

Percobaan medan magnet, induksi dan gaya Lorentz bertujuan untuk mempelajari gaya oleh medan magnet pada penghantar lurus yang dilalui arus listrik Dc dan mempelajari gaya antara dua penghantar sejajar yang dilalui arus DC oleh medan magnet yang timbul dari arus lain. Pada percobaan pertama diketahui bahwa gaya oleh medan magnet terjadi jika ada interaksi antara medan magnet dengan arus listrik pada penghantar dan pada percobaan kedua dapat diketahui besar induksi antara dua penghantar sejajar dipengaruhi oleh jarak antara penghantar 1 dan 2

I.     PENDAHULUAN

Gaya oleh magnet pada penghantar lurus yang dilalui arus listrik DC dan gaya antara dua penghantar sejajar yang dilalui arus dapat dilakukan dengan menggunakan metode mengalirkan arus dari A ke B pada penghantar lurus dan sejajar dengan ,mengamati arah gaya (arah simpangan kawat) sehingga diperoleh beberapa arah medan magnet.

Berdaarkan latar belakang di atas, dapat ditentukan rumusan masalah sebagai berikut : “ Bagaimana gaya oleh medan magnet pada penghantar lurus yang dilalui arus listrik DC dan bagaimana gaya antara du penghantar sejajar yang dilalui arus, atau gaya pada penghantar lurus yang dilaui arus DC oleh medan magnet yang timbul dari arus lain?”

Adapun tujuan dari percobaan ini adalah untuk mempelajari gaya oleh medan magnet pada penghantar lurus yang dilalui arus listrik DC dan untuk mempelajari gaya antara dua penghantar sejajar yang dilalui arus, atau gaya pada penghantar lurus yang dilalui arus DC oleh medan magnet yang timbul dari arus lain.

II.  KAJIAN TEORI

Medan magnetik adalah ruang disekitar suatu magnet dimana magnet lain atau benda lainyang mudah dipengaruhi magnet akan mengalami gaya magnetik jika diletakkan dalam ruang tersebut. Besaran yang menyatakan medan magnetik disekitar muatan listrik statis adalah kuat medn listrik( diberi lambang E). Besaran yang menyatakan medan magnetik disekitar kawat berarus listrik adalah induksi magnetik(diberi lambang B).

“ Di suatu titik dikatakan ada medan magnetic bila ada gaya ( disamping gaya elektrostatik, kalau ada ) bekerja terhadap sebuah muatan bergerak di titik itu.”

Medan magnetic, seperti halnya medan listrik merupakan medan vektor, yang besar dan arahnya disembarang titik diperincikan berdasarkan sebiah vektor B yang disebut Induksi kemagnetan.

Ada dua segi dalam masalh menghitung gaya magnetic yang ada antara muatan bergerak. Yang pertama ialah mencari besr dan arah vektor B disuatu titik, apabila diketahui data mengenai muatan bergerak yang menimbulkan medan. Yang kedua ialah mencari besar dan arah gaya pada muatan bergerak dalam medan yang diketahui. Maksudnya,kita anggap saja dulu bahwa muatan bergerak dan arus memang menimbulkan medan magnet, lalu kita pahami hukum-hukum  yang menentukan gaya pada muatan bergerak lewat medan tersebut.

Untuk meneliti sebuah medan magnet yang tidak diketahui, kita harus mengukur besar dan arah gaya terhadap medan uji yang bergerak. Tabung sinar katoda adalah alat eksperimen yang cocok untuk meneliti, paling tidak secara kaulitatif, sifat laku muatan bergerak dalam medan magnet. Di salah satu ujung tabung ini terdapat sebuah “elektron gun” yang menembakkan seberkas sempit elektron dengan kecepatan yang dapat diatur dan dihitung. Di ujungnya yang satu lagi ada layar flouresen yang memancarkan sinar dari titik yang terkena berkas elektron tersebut

Gaya-gaya magnetik yang dihasilkan dari beberapa percobaan dengan berbagai macam muatan bergerak dengan kecepatan yang berbeda pada suatu titik diantaranya:

1.         Gaya tersebut sebanding dengan muatan q. Gaya pada muatan negatif memiliki arah yang berlawanan dengan gaya pada muatan positif yang bergerak dengan kecepatan yang sama.

2.         Gaya tersebut sebanding dengan kecepatan v.

3.         Gaya tersebut tegak lurus terhadap arah medan magnetik maupun kecepatannya.

4.         Gaya tersebut sebanding dengan sin θ, dengan θ merupakan sudut antara kecepatan v dan medan magnetik B. Jika v sejajar baik searah maupun berlawanan arahh dengan B, maka gayanya sama dengan nol.

Hasil-hasil di atas dapat dirangkum sebagai berikut. Apabila suatu muatan q bergerak dengan kecepatan v dalam medan magnet B, gaya magnetik F pada muatan ialah

F= q v B........................................................(1)

Gambar 1. Kawat yang berada dalam medan magnet

Jika suatu kawat penghantar lurus berarus listrik berada dalam medan magnet homogen (Gambar 1),ternyata kawat penghantar tersebut mnyimpang. Hal ini berarti penghantar itu mendapat Gaya magnetik atau Gaya Lorentz (F_L).

Ingat bahwa arus listrik mempengaruhi kutub magnet. Jadi ada gaya yang menggerakkan kutub magnet karena pengaruh arus listrik gaya ini, dan disebut gaya listrik atau Gaya Biot-Savart (F_B.S). Jadi seolah-olah terjadi timbal balik sesuai hukum II Newton (hukum aksi dan reaksi) maka gaya Lorentz ini adalah merupakan reaksi dari gaya Bio-Savart. Sebagai kesimpulan ialah sebagai berikut:

a.    Gaya Bio-Savart (F_B.S) ialah gaya yang dialami kutub magnet (kutub magnet utara) karena pengaruh arus listrik.

b.    Gaya Loretz (F_L) ialah gaya yang dialami kawat berarus karena pengaruh medan magnet.

Arah gaya dapat ditentukan dengan kaidah telapak tangan kanan. Kaidah telapak tangan kanan ini mengangan-angankan jika telapak tegak lurus dari muka telapak tangan memancarkan garis medan magnetik (B) dan arah arus dari pergelangan tangan ke arah ujun-ujung jari, maka arah gaya Lorentz (F_L) ialah searah membentangnya ibu jari:

I  = arus listrik

B = medan magnet

F_L  = gaya Lorentz

Gambar 2. Kaidah telapak tangan kanan

“Besarnya gaya magnetik bergantung pada besar kuat arus dan kuat medan magnet”.  Oleh karena gaya lorentz pada umumnya timbul karena ketiga besaran diatas yaitu F_L , I, dan B semuanya termasuk besaran vektor maka peninjauan secara matematik besar serta arah gaya Lorentz ini merupakan hasil perkalian vektor (cross product) dari  I x B.

F_L = I B

Maka,

ïF_Lï= ïI Bï.........................................................(2)

                Perhitungan tersebut adalah gaya Lorentz (F_L) yang mempengaruhi kawat tiap satuan panjang, jadi

F_L = I ℓB  ...................................................(3)

F_L = gaya lorentz dalam newton (N)

I   = kuat arus listrik dalam ampere (A)

B  = kuat medan magnet dalam Wb/m² atau Tesla (T)

ℓ  = panjang kawat dalam meter (m)

q  = sudut antara

Dari persamaan di atas, jika besar sudut q ialah:

a.         q = 90^o

Dimana arah arus listrik dan kuat medan magnet () saling tegak lurus maka F_L mencapai maksimum (ingat sin q =  maksimum  = 1)

b.         q = 0^o atau 180^o

Dimana kedudukan kawat berarus dan arah  medan magnet saling sejajar maka F_L = 0 atau kawat tidak dipegaruhi gaya Lorentz (ingat sin 0^o = sin 180^o = 0)

Jadi besarnya F_L disamping tergantung pada besarnya I dan B, juga tergantung pada arah arus terhadap arah medan magnet (q) yang dinyatakan dengan faktor sin q.

Jika arus listrik dibentuk oleh ion-ion yang brgerak di dalam medan magnet maka gaya yang dialami ion ialah sebagai berikut:

Dari rumus persamaan

F_L = I ℓB     

F_L =

                               

F_L = q. V. B. ...............................................(4)

Keterangan :

F_L = gaya lorentz dalam newton (N)

q   = muatan ion dalam coulomb (C)

B  = Induksi magnetik dalam Wb/m (T)

V  = kelajuan ion dalam  m/

Gambar 3. Gaya lorentz  pada kawat sejajar berarus listrik

                Penghantar I dan II (gambar II) sejajar berjarak a, masing-masing dipasang saling berdekatan ternyata kedua kawat akan saling tarik-menarik jika dialiri arus searah dan akan saling tolak-menolak jika dialiri arus berlawanan arah.

Besarnya gaya tarik atau tolak yang dialami kawat tiap satuan panjang (1 m)setelah dijabarkan adalah sebagai berikut.

.........................................................(5)

Keterangan:

           = gaya tarik/tolak tiap satuan panjang kawat dalam newton (N)

 = arus pada masing-masing kawat dalam Ampere (A)

             = jarak antara dua kawat dalam meter (m)

           = permeabilitas udara/ruang hampa = 4.  10^-7 wb/amp.m

III.    METODE PENELITIAN

A. Alat dan Bahan

a.       Sumber tegangan 3 V DC   1 buah 

b.      Magnet ladam         1 buah

c.       Pengantar dari kawat tembaga halus (pita timah yang tipis)               1 rol      

d.      Penyangga kawat dengan papan rangkaian                1 buah

e.       Kabel penghubung               secukupnya

               

B.     Variabel yang Digunakan

C.    Langkah Percobaan

Merangkai  alat-alat seperti gambar 4a, dan mengusahakan kawat penghantar tepat ada ditengah-tengah antara ujung magnet ladam. Kemudian mengalirkan arus pada kawat  dan mengamati arah gaya (arah simpangan kawat) dengan mengatur kedudukan magnet ladam sehingga arah medan magnet dari atas kebawah dan sebaliknya, dari samping kiri dan kanan kawat, serta searah dan berlawananarah arus listrik. Setelah itu membalikkan arah arus dan mengulangi langkah.

Merangkai alat seperti gambar 5a, dan mengamati simpangan atau arah gaya pada penghantar, mengamati pula pengaruhnya jika ada perubahan arah arus listrik, perubahan jarak antara dua penghantar, mengamati pula pengaruhnya jika ada perubahan arah arus listrik, perubahan jarak antara dua penghantar dan perubahan besar arus listrik yang mengalir. Kemudian,  merangkai alat seperti gambar 5b, dan mengamati hal yang serupa.

Gambar 4a dan 4b

Gambar 5a dan 5b

IV.             HASIL DAN PEMBAHASAN

Tabel 1. Hasil pengamatan pada percobaan 1

No	Arah Kutub Sumber Tegangan	Arah Kutub	Arah Gaya
1	−        +	S ke U	Ke bawah
2	−   +	U ke S	Ke atas
3	+  −	U ke S	Ke bawah
4	+  −	S ke U	Ke atas

Tabel 2. Arah gaya magnetic pada dua kawat berarus sejajar

No	Arus Kawat 1	Arus Kawat 2	Arah Gaya
1	Ke atas	Ke atas	Tarik Menarik
2	Ke atas	Ke bawah	Tolak Menolak

Dari data percobaan yang diatas, pada percobaan pertama kutub magnet dan kutub sumber tegangan seperti gambar dibawah ini.

Maka kawat lurus akan bergerak ke arah bawah. Sedangkan apabila kedudukan magnetnya diubah menjadi kutub S magnet di depan kawat lurus dan kutub U magnet di belakang kawat lurus, maka kawat lurus tersebut akan bergerak ke atas.

Kemudian kegiatan selanjutnya kutub U magnet berada di depan kawat lurus dan kutub S magnet berada di belakang kawat lurus tetapi arah kutub sumber tegangan di ubah jadi kebalikan dari semula, maka kawat lurus itu akan bergerak atas. Sedangkan apabila kedudukan magnetnya diubah menjadi kutub S magnet di depan kawat lurus dan kutub U magnet di belakang kawat maka, kawat lurus tersebut bergerak bawah.

Hasil tersebut sesuai dengan teori kaidah tangan kanan seperti pada gambar di bawah ini.

Selanjutnya percobaan  pada dua kawat sejajar yang dialiri arus. Dari percobaan didapatkan hasil dimana saat dua kawat sejajar yang memiliki arah arus yang sama, maka arah gayanya akan saling tarik menarik. Sedangkan jika dua kawat sejajar dengan jarak yang sama dialiri arus yang berbeda ternyata saling tolak menolak.

                Berdasarkan hasil yang kami peroleh saat percobaan dapat dianalisis bahwa hasil yang kami peroleh ternyata sesuai dengan teori yang berdasarkan dari gaya Lorentz.

Pada dua penghantar yaitu kawat  1 dan kawat 2 lurus sejajar yang dialiri arus akan terjadi gaya tolak menolak apabila arah kedua arus listriknya berlawanan. Pernyataan ini diperoleh sesuai dengan kaidah tangan kiri saat kawat 1 dan kawat 2  terpisah sejauh a dan dengan arah  arus berbeda maka dengan kaidah tangan kiri arah gaya Lorentz pada kedua kawat akan saling menjauh yang menyebabkan arah gayanya saling tolak menolak. Begitu juga pada dua kawat yang sejajar tetapi dengan arah yang sama maka dengan kaidah tangan kiri gaya lorentznya saling berhadapan yang menyebabkan arah gayanya saling tarik menarik.

V.                PENUTUP

Dari praktikum yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa dalam praktikum gaya Lorentz ini jika penghantar berarus di letakkan di dalam medan magnet atau induksi magnetik, maka pada penghantar tersebut akan timbul Gaya Lorentz. Pada percobaan dua kawat sejajar berarus, jika arusnya searah maka kedua kawat tarik menarik dan jika arah arus berlawanan kedua kawat tolak menolak.

Agar dapat lebih mudah untuk memahami pengaruh arus listrik terhadap besarnya gaya lorentz, maka dalam percobaan dilakukan pengukuran kuat arus listrik yang dialirkan pada kawat.

LAMPIRAN

1.      Syarat suatu penghantar mendapatkan pengaruh gaya adalah jika medan magnet terjadi interaksi dengan arus listrik atau muatan listrik yang bergerak dan mempegaruhi juga dengan panjang penghantar di dalam medan magnet, induksi magnetik dan arah arus induksi magnetik.

2.      Suatu penghantar tidak mendapatkan pengaruh gaya jika tidak ada interaksi antara medan magnet dengan arus listrik, atau tidak diberi pengaruh kuat arus liatrik.MEDAN MAGNET, INDUKSI DAN GAYA LORents

Abstrak

Percobaan medan magnet, induksi dan gaya Lorentz bertujuan untuk mempelajari gaya oleh medan magnet pada penghantar lurus yang dilalui arus listrik Dc dan mempelajari gaya antara dua penghantar sejajar yang dilalui arus DC oleh medan magnet yang timbul dari arus lain. Pada percobaan pertama diketahui bahwa gaya oleh medan magnet terjadi jika ada interaksi antara medan magnet dengan arus listrik pada penghantar dan pada percobaan kedua dapat diketahui besar induksi antara dua penghantar sejajar dipengaruhi oleh jarak antara penghantar 1 dan 2

I.     PENDAHULUAN

Gaya oleh magnet pada penghantar lurus yang dilalui arus listrik DC dan gaya antara dua penghantar sejajar yang dilalui arus dapat dilakukan dengan menggunakan metode mengalirkan arus dari A ke B pada penghantar lurus dan sejajar dengan ,mengamati arah gaya (arah simpangan kawat) sehingga diperoleh beberapa arah medan magnet.

Berdaarkan latar belakang di atas, dapat ditentukan rumusan masalah sebagai berikut : “ Bagaimana gaya oleh medan magnet pada penghantar lurus yang dilalui arus listrik DC dan bagaimana gaya antara du penghantar sejajar yang dilalui arus, atau gaya pada penghantar lurus yang dilaui arus DC oleh medan magnet yang timbul dari arus lain?”

Adapun tujuan dari percobaan ini adalah untuk mempelajari gaya oleh medan magnet pada penghantar lurus yang dilalui arus listrik DC dan untuk mempelajari gaya antara dua penghantar sejajar yang dilalui arus, atau gaya pada penghantar lurus yang dilalui arus DC oleh medan magnet yang timbul dari arus lain.

II.  KAJIAN TEORI

Medan magnetik adalah ruang disekitar suatu magnet dimana magnet lain atau benda lainyang mudah dipengaruhi magnet akan mengalami gaya magnetik jika diletakkan dalam ruang tersebut. Besaran yang menyatakan medan magnetik disekitar muatan listrik statis adalah kuat medn listrik( diberi lambang E). Besaran yang menyatakan medan magnetik disekitar kawat berarus listrik adalah induksi magnetik(diberi lambang B).

“ Di suatu titik dikatakan ada medan magnetic bila ada gaya ( disamping gaya elektrostatik, kalau ada ) bekerja terhadap sebuah muatan bergerak di titik itu.”

Medan magnetic, seperti halnya medan listrik merupakan medan vektor, yang besar dan arahnya disembarang titik diperincikan berdasarkan sebiah vektor B yang disebut Induksi kemagnetan.

Ada dua segi dalam masalh menghitung gaya magnetic yang ada antara muatan bergerak. Yang pertama ialah mencari besr dan arah vektor B disuatu titik, apabila diketahui data mengenai muatan bergerak yang menimbulkan medan. Yang kedua ialah mencari besar dan arah gaya pada muatan bergerak dalam medan yang diketahui. Maksudnya,kita anggap saja dulu bahwa muatan bergerak dan arus memang menimbulkan medan magnet, lalu kita pahami hukum-hukum  yang menentukan gaya pada muatan bergerak lewat medan tersebut.

Untuk meneliti sebuah medan magnet yang tidak diketahui, kita harus mengukur besar dan arah gaya terhadap medan uji yang bergerak. Tabung sinar katoda adalah alat eksperimen yang cocok untuk meneliti, paling tidak secara kaulitatif, sifat laku muatan bergerak dalam medan magnet. Di salah satu ujung tabung ini terdapat sebuah “elektron gun” yang menembakkan seberkas sempit elektron dengan kecepatan yang dapat diatur dan dihitung. Di ujungnya yang satu lagi ada layar flouresen yang memancarkan sinar dari titik yang terkena berkas elektron tersebut.

Gaya-gaya magnetik yang dihasilkan dari beberapa percobaan dengan berbagai macam muatan bergerak dengan kecepatan yang berbeda pada suatu titik diantaranya:

1.         Gaya tersebut sebanding dengan muatan q. Gaya pada muatan negatif memiliki arah yang berlawanan dengan gaya pada muatan positif yang bergerak dengan kecepatan yang sama.

2.         Gaya tersebut sebanding dengan kecepatan v.

3.         Gaya tersebut tegak lurus terhadap arah medan magnetik maupun kecepatannya.

4.         Gaya tersebut sebanding dengan sin θ, dengan θ merupakan sudut antara kecepatan v dan medan magnetik B. Jika v sejajar baik searah maupun berlawanan arahh dengan B, maka gayanya sama dengan nol.

Hasil-hasil di atas dapat dirangkum sebagai berikut. Apabila suatu muatan q bergerak dengan kecepatan v dalam medan magnet B, gaya magnetik F pada muatan ialah

F= q v B........................................................(1)

Gambar 1. Kawat yang berada dalam medan magnet

Jika suatu kawat penghantar lurus berarus listrik berada dalam medan magnet homogen (Gambar 1),ternyata kawat penghantar tersebut mnyimpang. Hal ini berarti penghantar itu mendapat Gaya magnetik atau Gaya Lorentz (F_L).

Ingat bahwa arus listrik mempengaruhi kutub magnet. Jadi ada gaya yang menggerakkan kutub magnet karena pengaruh arus listrik gaya ini, dan disebut gaya listrik atau Gaya Biot-Savart (F_B.S). Jadi seolah-olah terjadi timbal balik sesuai hukum II Newton (hukum aksi dan reaksi) maka gaya Lorentz ini adalah merupakan reaksi dari gaya Bio-Savart. Sebagai kesimpulan ialah sebagai berikut:

a.    Gaya Bio-Savart (F_B.S) ialah gaya yang dialami kutub magnet (kutub magnet utara) karena pengaruh arus listrik.

b.    Gaya Loretz (F_L) ialah gaya yang dialami kawat berarus karena pengaruh medan magnet.

Arah gaya dapat ditentukan dengan kaidah telapak tangan kanan. Kaidah telapak tangan kanan ini mengangan-angankan jika telapak tegak lurus dari muka telapak tangan memancarkan garis medan magnetik (B) dan arah arus dari pergelangan tangan ke arah ujun-ujung jari, maka arah gaya Lorentz (F_L) ialah searah membentangnya ibu jari:

I  = arus listrik

B = medan magnet

F_L  = gaya Lorentz

Gambar 2. Kaidah telapak tangan kanan

“Besarnya gaya magnetik bergantung pada besar kuat arus dan kuat medan magnet”.  Oleh karena gaya lorentz pada umumnya timbul karena ketiga besaran diatas yaitu F_L , I, dan B semuanya termasuk besaran vektor maka peninjauan secara matematik besar serta arah gaya Lorentz ini merupakan hasil perkalian vektor (cross product) dari  I x B.

F_L = I B

Maka,

ïF_Lï= ïI Bï.........................................................(2)

                Perhitungan tersebut adalah gaya Lorentz (F_L) yang mempengaruhi kawat tiap satuan panjang, jadi

F_L = I ℓB  ...................................................(3)

F_L = gaya lorentz dalam newton (N)

I   = kuat arus listrik dalam ampere (A)

B  = kuat medan magnet dalam Wb/m² atau Tesla (T)

ℓ  = panjang kawat dalam meter (m)

q  = sudut antara

Dari persamaan di atas, jika besar sudut q ialah:

a.         q = 90^o

Dimana arah arus listrik dan kuat medan magnet () saling tegak lurus maka F_L mencapai maksimum (ingat sin q =  maksimum  = 1)

b.         q = 0^o atau 180^o

Dimana kedudukan kawat berarus dan arah  medan magnet saling sejajar maka F_L = 0 atau kawat tidak dipegaruhi gaya Lorentz (ingat sin 0^o = sin 180^o = 0)

Jadi besarnya F_L disamping tergantung pada besarnya I dan B, juga tergantung pada arah arus terhadap arah medan magnet (q) yang dinyatakan dengan faktor sin q.

Jika arus listrik dibentuk oleh ion-ion yang brgerak di dalam medan magnet maka gaya yang dialami ion ialah sebagai berikut:

Dari rumus persamaan

F_L = I ℓB     

F_L =               

F_L = q. V. B.

Keterangan :

F_L = gaya lorentz dalam newton (N)

q   = muatan ion dalam coulomb (C)

B  = Induksi magnetik dalam Wb/m (T)

V  = kelajuan ion dalam  q  = sudut antara

Gambar 3. Gaya lorentz  pada kawat sejajar berarus listrik

                Penghantar I dan II (gambar II) sejajar berjarak a, masing-masing dipasang saling berdekatan ternyata kedua kawat akan saling tarik-menarik jika dialiri arus searah dan akan saling tolak-menolak jika dialiri arus berlawanan arah.

Besarnya gaya tarik atau tolak yang dialami kawat tiap satuan panjang (1 m)setelah dijabarkan adalah sebagai berikut.

Keterangan:

           = gaya tarik/tolak tiap satuan panjang kawat dalam newton (N)

 = arus pada masing-masing kawat dalam Ampere (A)

             = jarak antara dua kawat dalam meter (m)

           = permeabilitas udara/ruang hampa = 4.  10^-7 wb/amp.m

III.    METODE PENELITIAN

A. Alat dan Bahan

a.       Sumber tegangan 3 V DC   1 buah 

b.      Magnet ladam         1 buah

c.       Pengantar dari kawat tembaga halus (pita timah yang tipis)               1 rol      

d.      Penyangga kawat dengan papan rangkaian                1 buah

e.       Kabel penghubung               secukupnya

               

B.     Variabel yang Digunakan

C.    Langkah Percobaan

Merangkai  alat-alat seperti gambar 4a, dan mengusahakan kawat penghantar tepat ada ditengah-tengah antara ujung magnet ladam. Kemudian mengalirkan arus pada kawat  dan mengamati arah gaya (arah simpangan kawat) dengan mengatur kedudukan magnet ladam sehingga arah medan magnet dari atas kebawah dan sebaliknya, dari samping kiri dan kanan kawat, serta searah dan berlawananarah arus listrik. Setelah itu membalikkan arah arus dan mengulangi langkah.

Merangkai alat seperti gambar 5a, dan mengamati simpangan atau arah gaya pada penghantar, mengamati pula pengaruhnya jika ada perubahan arah arus listrik, perubahan jarak antara dua penghantar, mengamati pula pengaruhnya jika ada perubahan arah arus listrik, perubahan jarak antara dua penghantar dan perubahan besar arus listrik yang mengalir. Kemudian,  merangkai alat

dan 4b

Gambar 5a dan 5b

IV.             HASIL DAN PEMBAHASAN

Tabel 1. Hasil pengamatan pada percobaan 1

No	Arah Kutub Sumber Tegangan	Arah Kutub	Arah Gaya
1	−        +	S ke U	Ke bawah
2	−   +	U ke S	Ke atas
3	+  −	U ke S	Ke bawah
4	+  −	S ke U	Ke atas

Tabel 2. Arah gaya magnetic pada dua kawat berarus sejajar

No	Arus Kawat 1	Arus Kawat 2	Arah Gaya
1	Ke atas	Ke atas	Tarik Menarik
2	Ke atas	Ke bawah	Tolak Menolak

Dari data percobaan yang diatas, pada percobaan pertama kutub magnet dan kutub sumber tegangan seperti gambar dibawah ini.

Maka kawat lurus akan bergerak ke arah bawah. Sedangkan apabila kedudukan magnetnya diubah menjadi kutub S magnet di depan kawat lurus dan kutub U magnet di belakang kawat lurus, maka kawat lurus tersebut akan bergerak ke atas.

Kemudian kegiatan selanjutnya kutub U magnet berada di depan kawat lurus dan kutub S magnet berada di belakang kawat lurus tetapi arah kutub sumber tegangan di ubah jadi kebalikan dari semula, maka kawat lurus itu akan bergerak atas. Sedangkan apabila kedudukan magnetnya diubah menjadi kutub S magnet di depan kawat lurus dan kutub U magnet di belakang kawat maka, kawat lurus tersebut bergerak bawah.

Hasil tersebut sesuai dengan teori kaidah tangan kanan seperti pada gambar di bawah ini.

Selanjutnya percobaan  pada dua kawat sejajar yang dialiri arus. Dari percobaan didapatkan hasil dimana saat dua kawat sejajar yang memiliki arah arus yang sama, maka arah gayanya akan saling tarik menarik. Sedangkan jika dua kawat sejajar dengan jarak yang sama dialiri arus yang berbeda ternyata saling tolak menolak.

                Berdasarkan hasil yang kami peroleh saat percobaan dapat dianalisis bahwa hasil yang kami peroleh ternyata sesuai dengan teori yang berdasarkan dari gaya Lorentz.

Pada dua penghantar yaitu kawat  1 dan kawat 2 lurus sejajar yang dialiri arus akan terjadi gaya tolak menolak apabila arah kedua arus listriknya berlawanan. Pernyataan ini diperoleh sesuai dengan kaidah tangan kiri saat kawat 1 dan kawat 2  terpisah sejauh a dan dengan arah  arus berbeda maka dengan kaidah tangan kiri arah gaya Lorentz pada kedua kawat akan saling menjauh yang menyebabkan arah gayanya saling tolak menolak. Begitu juga pada dua kawat yang sejajar tetapi dengan arah yang sama maka dengan kaidah tangan kiri gaya lorentznya saling berhadapan yang menyebabkan arah gayanya saling tarik menarik.

V.                PENUTUP

Dari praktikum yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa dalam praktikum gaya Lorentz ini jika penghantar berarus di letakkan di dalam medan magnet atau induksi magnetik, maka pada penghantar tersebut akan timbul Gaya Lorentz. Pada percobaan dua kawat sejajar berarus, jika arusnya searah maka kedua kawat tarik menarik dan jika arah arus berlawanan kedua kawat tolak menolak.

Agar dapat lebih mudah untuk memahami pengaruh arus listrik terhadap besarnya gaya lorentz, maka dalam percobaan dilakukan pengukuran kuat arus listrik yang dialirkan pada kawat.