Pengertian dan Rumus Gaya Lorentz serta Penerapan Gaya Lorentz dalam Kehidupan Sehari-hari

Berikut ini merupakan pembahasan tentang gaya lorentz, pengertian gaya lorentz, rumus gaya lorentz, penerapan gaya lorentz dalam kehidupan sehari hari, contoh soal gaya lorentz.

Pengertian Gaya Lorentz

Gaya Lorentz adalah gaya yang dialami sebuah penghantar yang dialiri arus listrik dalam suatu medan magnetik yang sangat kuat. 

Nah, agar lebih paham tentang gaya Lorentz , mari kita lakukan kegiatan berikut!

Menyelidiki Gaya yang Dialami oleh Penghantar Berarus dalam Medan Magnetik

Alat dan bahan:

Pita yang terbuat dari aluminium foil, magnet U, kabel, saklar, dan empat buah baterai 1,5 volt.

Prosedur kerja:

1. Letakkan pita aluminium foil di antara kutub utara-selatan magnet U, kemudian hubungkanlah ujung-ujung pita aluminium dengan kutub positif dan negatif baterai. Perhatikan gambar di samping.

2. Tekan saklar sehingga arus listrik mengalir pada pita aluminium foil. Amatilah perubahan yang terjadi.

3. Ulangi kegiatan di atas dengan:
    a. mengubah arah arus (kutub-kutub baterai ditukar)
    b. mengubah arah medan magnet (kutub-kutub magnet ditukar)

4. Apakah kesimpulan dari percobaan di atas?

Dari kegiatan di atas, kamu dapat mengamati bahwa arah gaya Lorentz (F) selalu tegak lurus terhadap kuat arus (I) dan medan magnetik (B).

Untuk memudahkan mengingat arah gaya lorentz yang dialami penghantar ketika dialiri arus listrik dalam medan magnet digunakanlah kaidah tangan kanan, seperti ditunjukkan pada Gambar di bawah ini.

Gambar: Arah gaya Lorentz (F) terhadap kuat arus listrik (I) dan medan magnetik (B).

Rumus Gaya Lorentz

Arah arus listrik (I) ditunjukkan oleh ibu jari, arah medan magnetik (B) ditunjukkan oleh jari telunjuk, dan gaya lorentz ditunjukkan oleh jari tengah.

Besar gaya lorentz bergantung pada besar medan magnetik, besar arus listrik yang mengalir, panjang kawat penghantar, dan sudut yang terbentuk antara arus listrik dan medan magnetik. Secara matematis gaya Lorentz didefinisikan dengan persamaan sebagai berikut.

F = B × I × l × sin q

Keterangan:
F = gaya Lorentz (Newton)
B = medan magnetik (tesla)
I = kuat arus listrik (ampere)
l = panjang kawat penghantar (meter)
q = sudut antara arah arus listrik dan arah medan magnetik

Penerapan Gaya Lorentz dalam Kehidupan Sehari-hari

Setelah kamu memahami gaya Lorentz, tahukah kamu bagaimana penerapan gaya Lorentz dalam kehidupan seharihari? Prinsip gaya Lorentz dimanfaatkan dalam motor listrik.

Gambar: Motor Listrik

Apakah motor listrik itu? Perhatikan salah satu jenis motor listrik pada Gambar di atas. Motor listrik adalah alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi gerak.

Bagaimanakah cara kerja motor listrik sehingga dapat mengubah energi listrik menjadi energi gerak? Perhatikan skema motor listrik pada Gambar di bawah ini.

Gambar: (a) Bagian-bagian dari motor listrik dam (b) Skema motor listrik DC.

Ketika kumparan yang ada dalam daerah medan magnetik dialiri arus listrik, kumparan tersebut menghasilkan gaya lorentz yang menyebabkan kumparan berputar pada suatu sumbu.

Setelah berputar setengah putaran atau sekitar 180^o, komutator akan mengubah arah arus yang mengalir pada kumparan sehingga arahnya berlawanan dengan arah arus semula.

Hal ini menyebabkan gaya Lorentz berubah sebesar 180^o dan kumparan meneruskan putarannya hingga satu putaran penuh.

Setelah berputar satu putaran penuh, komutator tersebut kembali mengubah arah arus dalam kumparan sehingga kumparan kembali berputar pada sumbunya. Proses ini terus berulang sehingga motor listrik pun terus berputar.