makalah gaya lorentz

GAYA LORENTZ

  BAB I
PENDAHULUAN

A.    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 ke selatan. 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 dapat 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 B
Hubungan antara FL , I dan B dapat lebih mudah dipelajari dengan menggunakan kaidah tangan kiri. 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 Masalah
Bagaimanakah pengaruh yang ditimbulkan gaya lorentz menurut para ahli fisika & penerapannya dikehidupan sehari-hari ?


B.    Tujuan Penulisan

Makalah 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
Gaya Lorentz adalah gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet (B). Arah gaya ini akan mengikuti arah maju skrup yang diputar dari vektor arah gerak muatan listrik (v) ke arah medan magnet (B), seperti yang 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 akan mendapatkan gaya. Gaya ini juga dinamakan gaya Lorentz. Gerak partikel akan menyimpang searah 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, I dalam 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
                        *Karena ℓ/t = v
Sehingga besarnya gaya Lorentz yang dialami oleh sebuah muatan yang bergerak dalam daerah medan 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 yang mempengaruhi selama geraknya, maka muatan akan bergerak dengan lintasan berupa lingkaran. Sebuah muatan positif bergerak dalam medan magnet B (dengan arah menembus bidang) secara terus 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 kita mendapatkan 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 III
KESIMPULAN
    
Dari pembahasan di atas dapat disimpulkan bahwa suatu gaya yang dihasilkan dalam suatu medan magnet sangat dipengaruhi oleh besarnya muatan, kuat medan magnet, kuat arus listrik, panjang penghantar, dan arah muatan, sehingga dari pengaruh-pengaruh tersebut dapat dimanfaatkan untuk menentukan arah dan besar gaya yang akan dihasilkan, contohnya pada motor kipas, alat ukur listrik dll.

DAFTAR PUSTAKA
http://id.wikipedia.org/wiki/Gaya_Lorentz
http://alljabbar.wordpress.com/2008/04/06/gaya-lorentz/