Gaya Lorentz pada Dua Kawat Sejajar

Gaya Lorentz pada Dua Kawat Sejajar

Jika ada dua kawat saling sejajar dipasang saling berdekatan ternyata kedua kawat akan saling tarik-menarik jika dialiri arus searah , dan akan saling tolak menolak jika dialiri arus berlawan- an arah.

Dua kawat sejajar terpisah sejauh a dialiri arus listrik I₁ dan I₂ searah satu sama lain . Titik P adalah perpotongan antara kawat I₁ dengan bidang dan titik Q perpotongan antara I₂ dengan bidang. B1 adalah medan dititik Q akibat dari kuat arus I₁ sedangkan B2 adalah medan magnet dititik P akibat dari kuat arus I₂. Jika masing-masing titik ( P dan Q ) ditentukan arah gaya Lorentz yang dialaminya ( dengan menggunakan kaidah tangan kiri ) maka gaya F1 dan F2 akan seperti gambar. Gaya tersebut akan menyebabkan kedua kawat saling tertarik dan akan melengkung kedalam.
Bagaimana jika salah satu kawat dialiri arus listrik dengan berlawanan arah dengan kawat yang lainnya ?
Coba gambarkan sendiri , dengan I₁ atau I₂ dibalik arahnya ?
Besarnya gaya tarik atau tolak yang dialami kawat tiap satuan panjang setelah dijabarkan terdapat rumus :

• FL = gaya Lorentz dalam newton ( N )
• I₁ dan I₂ = arus pada masing-masing kawat dalam ampere ( A )
• a = jarak antara kedua kawat dalam meter ( m )
• μ0 = permeabilitas udara / ruang hampa = 4∏. 10^-7 Wb/ Am. m

catatan :

Jika I₁ = I₂ = I , dan ℓ = 1 meter maka FL = μ0 I₂ / 2π.a
Jika I = 1 ampere dan a = 1 m maka besarnya FL = 4∏. 10^-7 ( 1 )2 / 2π.1 = 2 . 10^-7 N

Dari hasil penjabaran tersebut maka definisi 1 ampere ditentukan sebagai berikut :

Definisi :
1 ampere adalah = besarnya arus listrik pada dua kawat sejajar yang berjarak satu meter satu sama lain sehingga jika kedua arus itu searah maka tiap satu satuan panjang ( 1 m ) kawat akan saling tarik-menarik dengan gaya sebesar 2 . 10^-7 N
Contoh :

1. Dua kawat sejajar satu sama lain berjarak 10 cm, pada kedua kawat mengalir arus listrik yang sama besar yaitu 10 A dengan arah arus yang sama. Bila panjang kawat 1 meter maka tentukan besar dan arah gaya Lorentz yang dialami kedua kawat !
   Jawab :
   Diketahui : I1 = I2 = 10 A
   a = 10 cm = 0,1 m
   ℓ = 1 meter
   
   Ditanya : FL = …………………….?
   Dijawab :
   
   FL = 4∏. 10^-7 10.10 / 2∏.0,1
   = 2 . 10^-4 N
   Dengan arah saling tarik menarik

2. Tiga Buah kawat sejajar dialiri arus listrik dengan arah seperti gambar , Jika Jarak masing- masing kawat adalah a = 4 cm dan besar arus adalah masing-masing sama 8 A . Tentukan besar dan arah gaya Lorentz persatuan panjang yang dialami oleh kawat B ?

Jawab :

FAB =

= 4∏. 10^-7 . 8 . 8 / 2∏. 4 . 10^-2

= 3,2 . 10^-4 Newton dengan arah keatas

FBC =

= 4∏. 10^-7 . 8 . 8 / 2∏. 4 . 10^-2 = 3,2 . 10^-4 Newton dengan arah keatas
Karena FAB dan FBC searah maka ,
FB = gaya total yang dialami B adalah FAB + FBC = 6,4 . 10^-4 N
Dengan arah keatas