MAGNETISME ( 2 )Gaya Pada Muatan Dalam Pengaruh Medan Magnet : Gaya Lorentz

Seperti dalam kasus elektrostatik (kelistrikan), gejala magnetisme (kemagnetan) dari sebuah benda yang mengandung medan magnet juga bisa digambarkan melalui garis-garis gaya. Pada kelistrikan kita ingat sebuah aturan bahwa untuk muatan negatif arah medan menuju muatan dan untuk muatan positif arah medan listrik ditetapkan keluar menjauhi muatan – muatan.Dalam kemagnetan, medan magnet (dituliskan dengan vektor B) digambarkan sebagai garis – garis gaya yg keluar dari kutub utara menuju kutub selatan, seperti gambar 1.

U SGambar -

1

Garis Gaya Magnet

Seperti halnya gaya elektrostatik (gaya Coulomb) pada kasus medan listrik, dalam

medan magnetik pun terdapat gaya magnetik yg serupa dengan gaya Coulomb.

Gaya magnetik ini terjadi jika sebuah partikel bermuatan q bergerak dengan kecepatan v dalam pengaruh medan

magnet B. Akibat pergerakan muatan ini akan timbul gaya magnetik Fm yg

besarnya :|Fm | = q ( v x B ) = q v B sin ø

Arah dari gaya magnetik ini, sesuai dengan aturan tengan kanan 2 adalah tegak lurus terhadap bidang yg dibentuk vektor v dan B. Kita ingat jika muatan q berada dalam

suatu medan listrik E,maka akan timbul gaya elektrostatik ( Coulomb ) : F = q.E

F

B Bidang : v x B v

Arah Gaya Lorentz Tegak Lurus Terhadap Bidang Yang Dibentuk Vektor v

dan B

Beberapa perbedaan penting antara kedua gaya diatas adalah :1. Gaya listrik selalu sejajar dengan arah medan

listrik, sedangkan arah gaya magnetik selalu tegak lurus pada medan magnetik

2. Akibatnya gaya listrik akan menghasilkan kerja, sedangkan pada gaya magnetik tidak dihasilkan kerja

3. Gaya listrik tdk bergantung pd kecepatan muatan, sedangkan gaya magnetik bergantung kecepatan. Ini berarti muatan listrik diam, hanya gaya listrik (Coulomb) yg muncul

Gaya Pada Kawat Berarus Listrik Dalam Pengaruh Medan Magnet

• Kawat yang dialiri listrik secara mikroskopis merupakan sejumlah muatan yang bergerak, dengan demikian jika kawat tersebut berada dalam pengaruh medan magnet (B) maka kawat listrikpun mengalami gaya magnet (Fm) seperti halnya muatan bergerak. Tiap muatan pada kawat mengalami gaya Lorentz, sehingga total gaya magnet pada kawat berarus dengan banyak muatan : n , adalah :Fm = ( q .Vd. B )

n.A.LKonsep vektor Vd searah vektor L,

maka :F = 1 ( L. B ) Maka besarnya Fm pada kawat berarus sepanjang L

adalah :F = B. 1. L. sin Ø

Ø adalah sudut antara kawat terhadap arah BMesin / Motor

ListrikJika kawat berarus listrik 1 dibentuk menjadi sebuah

kumparan dengan bergeraknya lilitan N dan luas penampang A dalam medan magnet sebesar B maka akan

timbul suatu Torsi ( r ) sebesar :

r = N. 1. A. B. sin Ø Kumparan dalam pengaruh medan magnet akan berputar karena timbulnya Torsi dengan Ø sudut

antara medan magnet terhadap garis normal pada lilitan

Prinsip berputarnya loop berarus dalam magnet ini digunakan dalam motor (mesin listrik) salah

satunya motor dc. Motor dc digambar dalam banyak alat elektronik,

misalnya mobil mainan, kipas angin dllGenerator Listrik

Jika mesin (motor listrik) berfungsi untuk menghasilkan gerak mekanik dari arus listrik searah

yang dialirkan pada kumparan, yang terjadi pada generator listrik adalah sebaliknya. Kumparan diputar

secara mekanik (oleh tenaga dari air terjun, bendungan dll) sehingga terjadi perubahan fluks

magnetik yang menembus kumparan, sesuai dengan Hukum Faraday, jika terjadi perubahan fluks magnetik

maka akan timbul GGL

Perubahan fluks yang terjadi adalah :Ô = N. B. A cos Ø = N. B. A cos ( 2 π. f. t )

N = jumlah lilitan pada kumparan f = frekuensi B = medan magnet t = waktuA = luas penampang lilitan

Ø = sudut vektor A tegak lurus permukaan kumparandengan vektor B, sehingga GGL yang dihasilkan adalah : dØ € = -------- € = N. B. A ( 2 π f ) sin (2 π f t ) dt

Jenis listrik yang dihasilkan adalah listrik ( tegangan / arus )

bolak balik dan bukan searah