Cara Menghitung Gaya Lorentz & Menentukan Arahnya dengan Tangan

tirto.id - Gaya Lorentz adalah gaya yang muncul akibat kehadiran arus listrik di sebuah medan magnet. Jadi gaya ini terjadi akibat gabungan gaya magnetik dan gaya elektrik di medan elektromagnetik.

Gaya Lorentz terjadi ketika sebuah partikel atau benda konduktor bermuatan listrik berada dalam medan magnet. Gaya ini akan menggerakkan benda atau partikel itu. Geraknya akan menyimpang searah dengan gaya lorentz yang memengaruhinya.

Contoh gaya lorentz dalam kehidupan sehari-hari dapat ditemukan di peralatan elektronik, seperti blender, pengeras suara, bor listrik, hingga mesin cuci.

Penemu gaya Lorentz adalah Hendrik Antoon Lorentz. Fisikawan Belanda tersebut hidup pada masa antara 1853-1928.

Hendrik Antoon Lorentz berhasil meraih hadiah Nobel ilmu pengetahuan fisika pada 1902. Kala itu, rekannya juga menerima Nobel, yakni Pieter Zeeman.

Bunyi Hukum Lorentz

Konsep gaya lorentz dijelaskan penemunya melalui Hukum Lorentz. Bunyi Hukum Lorentz adalah sebagai berikut:

“Jika penghantar berarus diletakkan di bagian dalam medan magnet, maka akan timbul gaya pada penghantar tersebut.”

Hukum Lorentz memiliki makna, semakin besar arus listrik yang mengalir, bertambah besar gaya yang bekerja.

Lalu, batang penghantar bergulir lebih cepat. Saat polaritas sumbunya diubah, gerakan penghantar menjadi berlawanan arah dengan gerakan sebelumnya

Cara Menentukan Arah Gaya Lorentz Menggunakan Kaidah Tangan Kanan

Lorentz tidak hanya menciptakan rumus untuk menghitung besaran gaya temuannya. Dia juga menemukan cara menentukan arah gaya lorentz dengan mempergunakan jari tangan.

Arah gaya lorentz dapat dicari dengan menggunakan kaidah tangan kanan pada saat posisi telapak terbuka.

Cara menentukan arah gaya lorentz dengan menggunakan kaidah tangan kanan adalah sebagai berikut:

1. Buka telapak tangan dengan keempat jari, selain ibu jari, dirapatkan;

2. Arahkan keempat jari yang dirapatkan sesuai arah induksi magnet (B);

3. Arahkan ibu jari sesuai arah arus listrik (I);

4. Arah gaya Lorentz yang dialami akan sesuai dengan arah hadap pada telapak tangan.

Rumus Cara Menghitung Gaya Lorentz pada Kawat Berarus dan Sejajar

Ada tiga faktor yang memengaruhi gaya lorentz yaitu besar arus listrik (I), kuat medan magnet (B), dan panjang penghantar (l).

Saat ada kawat yang teraliri arus listrik sebesar I, lalu kawat diletakkan di tengah medan magnet, maka akan muncul gaya magnetik pada kawat tersebut.

Gaya lorentz dibedakan menjadi gaya pada kawat berarus, kawat sejajar, dan muatan bergerak. Berikut ini penjelasan rumus cara menghitungnya.

1. Rumus Gaya lorentz pada kawat berarus

Besaran gaya lorentz di kawat berarus dan bergerak dalam medan magnet dapat dihitung dengan rumus berikut:

F (lorentz) = B.I.l sin α

Keterangan:

F (lorentz) = gaya lorentz (newton)

B = kuat arus medan magnet (Tesla)

I = kuat arus yang mengalir pada kawat (ampere)

I = panjang kawat (m)

α = sudut yang dibentuk dari B dan I

2. Rumus Gaya lorentz pada muatan bergerak

Lalu, gaya lorentz juga muncul pada muatan listrik yang bergerak di medan magnet. Gaya lorentz dalam hal tersebut dihitung dengan rumus:

F (lorentz) = q v B sin α

Keterangan:

F(lorentz) = gaya lorentz (newton)

q = muatan listrik (coulomb)

v = kecepatan gerak muatan listrik (m/s)

B = kuat medan magnet (tesla).

α = sudut yang dibentuk oleh B dan v.

3. Rumus Gaya lorentz pada kawat sejajar

Selanjutnya, penghitungan gaya lorentz pada kawat sejajar berarus listrik dengan rumus berikut:

F (lorentz) = F1 = F2 = µ0.I1.I2.l / 2 phi α

dengan:

F1 = gaya tarik-menarik atau tolak-menolak di kawat 1 (newton).

F2 = gaya tarik-menarik atau tolak-menolak di kawat 2 (newton).

I1 = kuat arus yang mengalir di kawat 1 (ampere).

I2 = kuat arus yang mengalir di kawat 2 (ampere).

µ0 = permeabilitas vakum (4 phi x 10 pangkat (-7) Wb/Am).

l = panjang kawat (m).

α = jarak antar kedua kawat (m).