Besar dan Arah Gaya Magnetik pada Elektron yang Bergerak


Bagaimana menentukan gaya yang dialami suatu muatan yang bergerak di dekat sebuah kawat penghantar yang dialiri arus dan ke mana arah gaya tersebut?

Besar Gaya Lorentz

Kawat yang dialiri arus listrik akan menghasilkan kuat medan magnet disekitarnya. Partikel bermuatan q yang masuk ke dalam daerah medan magnet B ini akan mengalami gaya F yang dikenal dengan nama gaya magnetik atau gaya Lorentz. Di mana besarnya gaya dirumuskan sebagai:

     FL = Bqv sin?

dengan:

B = kuat medan magnet (Tesla)

q = besarnya muatan (Coulomb)

v = besarnya kecepatan gerak partikel (m/s)

? = sudut yang terbentuk antara kuat medan B dan arah gerak partikel v

Arah Gaya

Untuk menentukan arah gaya yang terjadi digunakan kaidah sebagai berikut ini:

4 jari mewakili arah medan magnet B

Ibu jari mewakili arah gerak partikel v

Telapak tangan mewakili arah gaya yang terjadi jika muatan berjenis positif.

Punggung telapak tangan mewakili arah gaya yang terjadi jika muatan berjenis negatif.

Perlu diingat juga untuk medan magnet atau B yang dihasilkan oleh kawat yang dialiri arus i pada suatu tempat pada jarak a dari kawat adalah

  B = µo i / 2pa

 Berikut contoh soal yang bisa dipelajari:

 1. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 7 × 104 m/s sejajar dengan kawat berarus 10 A pada jarak 1 cm. Gaya yang dialami elektron adalah……(SBMPTN 2014)

A. 1,60 × 10 – 18 N menjauhi kawat

B. 16,0 × 10 – 18 N mendekati kawat.

C. 2,24 × 10 – 18 N menjauhi kawat.

D. 2,24 × 10 – 18 N mendekati kawat.

E. 22,4 × 10 – 18 N mendekati kawat.

Penyelesaian

Pada soal di atas sudut antara arah medan magnet B dan arah gerak v adalah tegak lurus atau 90o. Selain itu perlu ubah satuan centimeter menjadi meter, a = 1 cm = 10-2 m

soal gaya lorent pada elektron

dengan arah menjauhi kawat penghantar.

2. Sebuah penghantar lurus panjang dialiri arus listrik sebesar 1,5 A. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 5 x 104 m/s searah arus dalam penghantar, pada jarak 0,1 m dari penghantar itu. Jika muatan elektron -1,6 x 10-19 C, maka besar gaya pada elektron oleh arus dalam penghantar itu adalah…..(UMPTN 2001)

A. 1,5 × 10-20 N

B. 2,4 × 10-20 N

C. 3,2 × 10-19 N

D. 4,2 × 10-19 N

E. 5,0 × 10-19 N

Penyelesaian

contoh gaya lorent pada muatan

Jawaban yang tepat adalah B. 2,4 × 10-20 N