gaya lorenzt pada muatan yang bergerak

Gaya Lorentz pada Muatan yang Bergerak

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.
Pada gambar tampak sebuah partikel bermuatan yang bergerak dalam medan magnet. Ditunjukkan bagaimana kalau partikel tersebut bermuatan positif ( gambar a ) dan bagaimana kalau partikel tersebut bermuatan negatif ( gambar b ) .

Arah gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan dengan kaidah tangan kiri

• Ibu jari = sebagai arah gaya Lorentz
• Jari telunjuk = sebagai arah medan magnet
• Jari tengah = sebagai arah arus listrik

(untuk muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif arah gerak berlawanan dengan arah arus )
Coba kalian terapkan pada gambar diatas, sesuaikah dengan aturan tersebut ?

Jika besar muatan q bergerak dengan kecepatan v, dan I = q / t maka persamaan gaya Lorentz untuk kawat dapat dituliskan :

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 :

FL = q . v . B sin θ

• FL = 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
• FL selalu mempunyai arah tegak lurus dengan v dan B

Catatan penting :

Sebenarnya gaya yang mempengaruhi pada muatan yang bergerak dalam medan magnet disamping dipengaruhi gaya magnet juga dipengaruhi oleh gaya listrk sebesar F = q . E. Tetapi karena nlai gaya ini sangat kecil dibandingkan dengan gaya magnetnya maka didalam perhitungan terkadang diabaikan.

Gambar Partikel bermuatan yang bergerak dalam bidang tegak lurus terhadap medan magnetik seragam (sumber : Addison Wesley Longman, Inc)

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 (gambar P) akan membentuk lintasan lingkaran dengan gaya Lorentz yang timbul menuju ke pusat lingkaran. Demikian juga untuk muatan negative (gambar Q )
Persamaan-persamaan yang memenuhi pada muatan yang bergerak dalam medan magnet homogen sedemikian sehinga membentuk lintasan lingkaran adalah :
Gaya yang dialami akibat medan magnet : FL = q . v . B
Gaya sentripetal yang dialami oleh partikel : Dengan menyamakan kedua persamaan kia mendapatkan persamaan :