Pengertian Singkat Mengenai Rumus Gaya Lorentz dan Contoh Soal

ANTARAFOTO/Rahmad
Ilustrasi rumus Gaya Lorentz yang terjadi pada kawat berarus listrik di tiang listrik
Penulis: Muhammad Irfan Al-Amin
Editor: Safrezi
28/12/2021, 09.39 WIB

Rumus Gaya Lorentz mempelajari kaidah gabungan di antara dua gaya yaitu: gaya elektrik dengan gaya magnetik pada sebuah medan elektromagnetik. Gaya Lorentz ini dihasilkan oleh suatu muatan listrik yang dapat bergerak jika sebuah arus listrik berada didalam medan magnet B.

Kedudukan Gaya Lorentz sendiri juga menyesuaikan dengan tempatnya menjalarkan muatan listrik. Ada Gaya Lorentz pada kawat berarus, dan juga ada Gaya Lorentz pada kawat sejajar. Berikut pembahasan keduanya.

1. Gaya Lorentz pada Kawat Berarus

Aliran listrik pertama pada kawat berarus. Dalam ilustrasi ini bagaimana sebuah kawat pada gambar dialiri arus listrik dengan sebesar I dan juga diletakkan pada tengah medan magnet, maka yang akan terjadi adalah dengan timbulnya gaya Lorentz pada kawat.

Oleh karenanya dapat disimpulkan adanya dua dua definisi yaitu definisi gaya Lorentz dan juga definisi kuat arus sehingga memperoleh suatu persamaan Gaya Lorentz.

2. Gaya Lorentz pada Kawat Sejajar

Di sisi lain terdapat rumus kedua, yaitu Gaya Lorentz pada kawat sejajar. Rumus ini terjadi di kala dua kawat tersusun sejajar dilengkapi dengan panjang yang sama yaitu l dialiri oleh arus listrik sebesar I dan juga magnet tersebut terkena gaya magnet jenis homogen sebesar B, maka dapat menimbulkan gaya Lorentz yaitu gaya Tarik menarik atau tolak menolak.

Penemu Gaya Lorentz

Setelah mempelajari rumus dasar mengenai dua aliran listrik dari Gaya Lorentz berikutnya adalah penjelasan mengenai penemu dari Gaya Lorentz. Sosok yang berjasa atas penemuan dan pengembangan Gaya Lorentz adalah Hendrik Antoon Lorentz.

Dirinya merupakan sosok yang terkenal pada tahun 1853 sampai dengan1928 adalah seorang fisikawan Belanda yang telah memenangkan Penghargaan Nobel di dalam Ilmu Fisika bersama dengan seorang Pieter Zeeman di tahun 1902. Hendrik Antoon Lorentz lah yang menemukan gaya lorentz sesuai dengan namanya.

Arah Gaya Lorentz

Penjelasan selanjutnya adalah mengenai arah Gaya Lorentz. Dalam konsepnya, Gaya Lorentz memiliki pola dan arah yang selalu berada dalam tegak dan lurus apabila ditilik dari arah kuat arus listrik (l) dan juga induksi magnetik yang ada pada (B). Arah ini dari gaya ini yang akan mengikuti jalan arah maju dari skrup yang diputar dari vektor arah gerak suatu muatan listrik (v) menuju ke arah medan magnet, B.

Rumus dari arah Gaya Lorentz adalah F = q(v × B).

Keterangan dari rumus itu antara lain:

  • F Merupakan gaya (dalam satuan/unit newton)
  • B Merupakan medan magnet (dalam unit tesla)
  • q ialah muatan listrik (dalam satuan coulomb)
  • v ialah arah kecepatan muatan (dalam unit meter per detik)

Berikutnya ini untuk gaya Lorentz yang ada karena arus listrik, I, dalam sebuah medan magnet (B), rumusnya yang akan terlihat terdiri dari berikut ini:

Rumus = F = IL ×B F

  • F yakni gaya yang di ukur dalam unit satuan newton
  • I ialah arus listrik dalam ampere
  • B yakni medan magnet dalam satuan tesla ialah perkalian silang vektor, dan
  • L yakni panjang kawat listrik yang dialiri listrik dalam satuan meter.

Aneka Rumus Gaya Lorentz

Masuk pada topik utama yaitu rumus Gaya Lorentz. Berikut penjelasannya yang dikutip dari situs belajar daring dosenpintar.com.

Rumus Gaya Lorentz pada Kawat Berarus:

FL = Bil sin α

di mana:

  • l merupakan panjang kawat (m)
  • I merupakan kuat arus yang mengalir pada kawat (Ampere)
  • B merupakan kuat medan magnet (Tesla)
  • α merupakan sudut yang dibentuk oleh B dan I

Rumus Gaya Lorentz pada Kawat Sejajar:

FL = F1 = F2 = µ0 I1 I2 /2 a

di mana:

  • F1 adalah bentuk dari gaya tarik-menarik dan tolak-menolak pada kawat 1 (Newton)
  • F2 merupakan gaya tarik-menarik juga tolak-menolak pada kawat 2 (Newton)
  • I1 merupakan kuat arus yang telah mengalir pada kawat 1 (Ampere)
  • I2 merupakan kuat arus yang akan mengalir pada kawat 2 (Ampere)
  • µ merupakan permeabilitas dari vakum ()
  • l ialah dari panjang kawat (m)
  • α merupakan lambang jarak di antara kedua kawat (m)

Rumus Gaya Lorentz pada Muatan Bergerak dalam Medan Magnet:

F Lorentz = qvB x sin α

di mana:

  • q merupakan bentuk muatan listrik (Coloumb)
  • v merupakan kecepatan dari gerak muatan listrik (m/s)
  • B adalah kuat medan magnet (Tesla)
  • α ialah bentuk sudut yang dibentuk oleh B dan v

Demikianlah penjelasan menganai Gaya Lorentz dari pengertian hingga rumusnya. Berikut adalah contoh soal yang bisa dipraktikkan sebagai penguat pemahaman dari Gaya Lorentz.

Contoh Soal Rumus Gaya Lorentz

Diketahui pada sebuah kawat yang dialiri oleh listrik 10 A dengan mengarah ke atas yang berada di dalam suatu medan magnetik 0,5 T dengan ikut membentuk sebuah sudut 30o terhadap kawat tersebut.

Apabila panjang dari kawat tersebut adalah 10 meter, tentukan besar dari gaya Lorentz yang akan dialami oleh kawat:

Pembahasan:

Diketahui:

I = 10 A

B = 0,5 T

α = 30o

l = 10 m

Ditanya:

F = … ?

Jawab:

F = I.l.B sin α = (0,5)(10)(10) sin 30o

F = 50(1/2) = 25 newton.