Bagaimana penggunaan tangan kanan untuk menentukan arah gaya magnetic gaya Lorentz jelaskan?

Kaidah tangan kanan dapat digunakan untuk membantu mengetahui letak kutub magnet dan arah gaya medan magnet. Selai itu dapat juga digunakan untuk menentukan arah arus listrik dan gaya Lorentz. Penggunaan kaidah tangan kanan terdiri dari 3 bentuk aturan. Ketiga aturan tersebut antara lain meliputi kaidah untuk menentukan arah medan magnat, menentukan letak kutub utara/selatan, dan gaya Lorentz.

Table of Contents Show

Table of Contents
Kaidah Tangan Kanan untuk Menentukan Medan Magnet
Kaidah Tangan Kanan untuk Menentukan Kutub Magnet
Kaidah Tangan Kanan Gaya Lorentz
Contoh Soal dan Pembahasan
Contoh 1 – Menentukan Arah Gaya
Kaidah Tangan Kanan
Rumus Gaya Lorentz
Video yang berhubungan

Bagaimana aturan dalam 3 bentuk kaidah tangan kanan dan bagaimana penerapannya? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah.

Kaidah Tangan Kanan untuk Menentukan Medan Magnet

Penggunaan kaidah tangan kanan pertama yang akan dibahas adalah kaidah untuk menentukan medan magnet di sekitar kawat berarus. Cara ini dilakukan dengan empat jari yang menunjuk arah medan magnet dan ibu jari menunjuk arah arus listrik. Arah medan magnet pada bidang datar dapat disimbolkan melalui anak panah atau simbol cross (×) dan dot (•).

Arah medan magnent masuk ke bidang ditandai dengan simbol cross (×) dan arah medan magnet yang keluar bidang ditandai dengan simbol dot (•).

Baca Juga: Fungsi dan Cara Kerja Elektroskop

Ketika arus listrik menuju ke kanan maka arah medan magnet masuk ke bidang pada bagian bawah kawat dan keluar bidang pada bagian atas kawat. Lebih jelasnya, perhatikan gambar di bawah.

Sebaliknya. ketika arus listrik menuju ke kanan maka arha medan magnet masuk ke bidang pada bagian bawah kawat dan keluar bidang pada bagian atas kawat.

Kaidah Tangan Kanan untuk Menentukan Kutub Magnet

Berikutnya adalah kaidah tangan kanan untuk menentukan kutub utara/selatan dari suatu magnet. Penggunaan arutan kaidah tangan kanan seperti ini dipakai pada kawat melingkar bermuatan arus listrik. Caranya melalui penggunaan empat jari pada tangan kanan mengikuti arah arus lirtik yang mengalir pada kumparan. Selanjutnya, kutub utara dari magnet yang terbentuk selalu ditunjukkan oleh ibu jari (jempol) dan ujung satunya menjadi kutub selatan.

Sebuah logam dililitkan oleh kawat yang tersambung dengan sumber arus sehingga dapat terbentuk suatu magnet. Kutub magnet yang akan terbentuk dapat diketahui dengan cara memposisikan empat jari mengikuti arus listrik yang mengali pada kawat melingkar. Ujung magnet yang merupakan kutub utara adalah ujung yang ditunjuk oleh ibu jari

Misalkan sebuah logam dialiri oleh kawat berarus, pertama sobat idschool perlu mengetahui dari dan ke mana arah arus litrik mengalir. Diketahui bahwa arus listrik mengalir dari kutub positif (+) ke kutub negatif (-). Setelah mendapatkan arah arus listrik, posisikan empat jari mengikuti arah arus listrik dan kutub utara magnet yang dihasilkan dapat diketahui. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambaran penggunaannya seperti berikut.

Baca Juga: Cara Menentukan Kutub Utara/Selatan yang Belum Diketahui pada Suatu Magnet

Kaidah Tangan Kanan Gaya Lorentz

Masih mengenai kaidah tangan, ulasan yang akan dibahas di sini adalah kaidah tangan kanan untuk menentukan gaya lorentz. Kaidah tangan kanan gaya lorentz menujukkan 3 arah komponen yaitu medan magnet (B), arus listrik (I), dan gaya Lorenzt (F). Di mana ketiga besaran tersebut berturut-turut ditunjuk oleh empat jari, ibu jari, dan arah tegak lurus dengan telapak tangan.

Arah arus (I): ibu jari
Medan magnet (B): empat jari (jari teulnjuk, tengah, manis, dan kelingking).
Gaya lorentz (F): arah yang tegak lurus antara telapak tangan dan empat jari

Posisi tangan dan arah yang ditunjuk pada pemanfaatan kaidah tangan kanan untuk menentukan gaya lorentz dapat dilihat pada gambar di bawah.

Referensi: aturan pada kaidah tangan kanan

Contoh Soal dan Pembahasan

Beberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman bahasan di atas. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasannya. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih!

Contoh 1 – Menentukan Arah Gaya

Perhatikan arah garis gaya magnet di sekitar kawat berarus listrik jika I adalah arah arus listrik!

Arah gaya yang benar ditunjukkan oleh gambar nomor ….A. 1 dan 2B. 1 dan 3C. 2 dan 3

D. 2 dan 4

Gaya lorentz adalah suatu gaya yang dihasilkan oleh muatan listrik yang bergerak karena arus listrik yang berada pada suatu medan magnet B.

Jika penghantar listrik dialiri oleh aliran listrik lalu penghantar itu terletak di sebuah medan magnetik, maka muncullah sebuah gaya.

Nah, gaya inilah yang disebut dengan Lorentz atau gaya magnetik.

Lorentz adalah nama dari sebuah gaya dalam fisika modern yang diambil dari nama belakang seorang ahli fisika kelahiran Arnhem Belanda yang bernama Hendrik Anton Lorentz.

Ahli fisika asal negeri kincir angin ini meneliti tentang sebuah interaksi penghantar berarus yang diletakkan di dalam sebuah medan magnet. Dan hasilnya ia berhasil menemukan sebuah gaya yang kemudian disebut dengan gaya lorentz.

Gaya lorentz merupakan gabungan antara gaya elektrik dan gaya magnetik pada suatu medan elektromagnetik. Gaya Lorentz ditimbulkan karena adanya muatan listrik yang bergerak atau karena adanya arus listrik dalam suatu medan magnet. Arah dari gaya Lorentz selalu tegak lurus dengan arah kuat arus listrik (I) dan induksi magnetik yang ada (B).

Kaidah Tangan Kanan

Besar gaya Lorentz sebanding dengan kuat medan magnet, arus listrik, dan panjang kawat. Bila kedudukan gaya, kuat medan magnet dan arus listrik saling tegak lurus, maka besarnya gaya Lorentz bisa dirumuskan seperti yang ada dibawah berikut ini.

F = 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 :

F = I.ℓ.B.Sin θ

Keterangan:

F = gaya Lorentz dalam newton ( N )I = kuat arus listrik dalam ampere ( A )ℓ = panjang kawat dalam meter ( m )

B = kuat medan magnet (Wb/m2) atau tesla ( T )

θ = sudut antara arah I dan B

Hubungan antara F, 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 )

Baca juga: Hak dan Kewajiban Warga Negara (Lengkap) + Penjelasan

Rumus Gaya Lorentz

Florentz = B.I.l. sin α

Keterangan:

B = kuat medan magnet (Tesla)
I = kuat arus listrik dalam ampere ( A )
ℓ = panjang kawat dalam meter ( m)
α =sudut yang dibentuk oleh B dan I

Gaya Lorentz pada Kawat Berarus Listrik

Jika sebuah kawat dengan panjang dialiri arus listrik sebesar l dan diletakkan pada suatu medan magnetik sebesar I, maka akan timbul gaya Lorentz pada kawat tersebut. Dengan mengombinasikan gaya Lorentz dan definisi arus listrik, maka dapat dihitung besarnya gaya Lorentz pada kawat yang lurus dan stasioner yaitu:

di mana:

l= 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

Gaya Lorentz pada Kawat Sejajar yang Berarus Listrik

Saat terdapat dua buah kawat dengan panjang l dialiri arus listrik sebesar I yang tiap kawat diletakkan pada suatu medan magnetik sebesar B, maka akan timbul gaya Lorentz berupa gaya tarik menarik ataupun tolak menolak tergantung dari arah arus listrik pada tiap kawat.

Namun, jika kedua kawat memiliki arah arus yang searah, maka akan mengalami gaya tarik menarik; apabila arah arus pada kedua kawat saling bertolak belakang/berlawanan, maka akan mengalami gaya tolak-menolak.

Besarnya gaya tarik-menarik ataupun tolak-menolak pada kawat sejajar berarus listrik dapat dicari dengan menggunakan rumus:

di mana:

F1= gaya tarik-menarik atau tolak-menolak pada kawat 1 (Newton)
F2= merupakan gaya tarik-menarik atau tolak-menolak pada kawat 2 (Newton)
I1= merupakan kuat arus yang mengalir pada kawat 1 (Ampere)
I2= merupakan kuat arus yang mengalir pada kawat 2 (Ampere)
µ0= merupakan permeabilitas vakum ()
l= merupakan panjang kawat (m)
α= merupakan jarak antar kedua kawat (m)

Baca juga: Piramida Makanan: Pengertian, Jenis, Tingkatan dan Contohnya

Ketika muatan listrik q yang bergerak dengan kecepatan v pada suatu medan magnetik sebesar B, maka muatan listrik tersebut akan mengalami gaya Lorentz yang besarnya dapat dihitung dengan rumus:

di mana:

q= muatan listrik (Coloumb)
v= kecepatan gerak muatan listrik (m/s)
B= kuat medan magnet (Tesla)
Α= sudut yang dibentuk oleh B dan v

Jika arah medan magnet tegak lurus dengan arah kecepatan partikel bermuatan listrik, maka lintasannya akan berbentuk lingkaran sehingga partikel akan mengalami gaya sentripetal yang besarnya sama dengan gaya Lorentz.

Sehingga, besarnya jari-jari lintasan melingkar partikel tersebut dapat dicari dengan:

1. Jika terdapat Sebuah Kawat dengan Panjang sebesar 4 meter yang telah dialiri oleh Arus Listrik sebesar 25 Ampere. Maka Kawat tersebut akan berada didalam pengaruh Medan Magnet sebesar 0.06 Telsa yg akan membentuk Sudut 30 Derajat terhadap Kawat. Maka hitunglah Besarnya Gaya Lorentz yg bekerja di Kawat tersebut ?.

Pembahasan:

I = 25 Ampere
l = 4 meter
B = 0.06 Telsa
a = 30 derajat

Jawaban:

Fl = B I l Sin a
Fl = 0.06 x 25 x 4 sin 30º
Florentz = 3 N.

2. Sebuah proton bergerak searah sumbu X positif (ke kanan) dengan kecepatan 3 m/s melewati medan magnet sebesar 5×10^-6T dengan arah masuk ke layar. Berapa besar gaya yang dialami partikel tersebut?

Pembahasan:

Dengan menggunakan rumus gaya Lorentz didapat:

Sesuai dengan kaidah tangan kanan, partikel bermuatan positif maka arah kecepatannya sama dengan arah ibu jari, arah medan magnet merupakan arah keempat jari, maka telapak tangan menghadap ke atas. Oleh karena arah kecepatan partikel tegak lurus dengan arah medan magnet, maka lintasannya berbentuk melingkar.

Itulah pembahasan tentang Gaya Lorentz baik dari pengertian, kaidah tangan kanan, rumus dan contoh soal beserta pembahasannya. Semoga bermanfaat!