Belajar Materi Sekolah Jadi Mudah

Contoh Soal Gaya Lorentz Beserta Pembahasan

Contoh Soal Gaya Lorentz

Gaya Lorentz adalah gaya yang timbul akibat adanya arus listrik (muatan listrik yang bergerak) dalam suatu medan magnet. Untuk Arah dari gaya Lorentz selalu tegak lurus dengan arah kuat arus listrik (I) dan induksi magnetik yang ada (B). Untuk lebih lengkapnya, silakan pelajari materi Gaya Lorentz.

Sebelum menuju contoh soal gaya lorentz, kamu harus mempelajari rumus-rumus berikut ini.

Rumus Gaya Lorentz Kawat Bergerak Dalam Medan Magnet:

F_{Lorentz} = I lB \times \sin \alpha

Keterangan:

  • l = panjang kawat (m)
  • I = kuat arus yang mengalir pada kawat (Ampere)
  • B = kuat medan magnet (Tesla)
  • α = sudut yang dibentuk oleh B dan I

Rumus gaya lorentz muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet:

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

Rumus gaya lorentz dua kawat sejajar berarus:

F1 = gaya tarik-menarik atau tolak-menolak pada kawat 1 (Newton)
F2 = gaya tarik-menarik atau tolak-menolak pada kawat 2 (Newton)
I1 = kuat arus yang mengalir pada kawat 1 (Ampere)
I2 = kuat arus yang mengalir pada kawat 2 (Ampere)
µ0 merupakan permeabilitas vakum (4 \pi \times 10^{-7} Wb/Am)
l = panjang kawat (m)
α = jarak antar kedua kawat (m)

Baca juga: Contoh Soal Hukum Coulomb Beserta Pembahasan


Contoh Soal 1

Perhatikan gambar berikut!

Jika arus listrik I dialirkan pada kawat AB , maka arah gaya magnetik yang dialami kawat AB adalah ….
A. ke arah
B. ke kiri
C. ke kanan
D. tegak lurus masuk bidang kertas
E. tegak lurus keluar bidang kertas

Pembahasan:

Menggunakan kaidah tangan kanan, kuat arus diisyaratkan sebagai ibu jari, sehingga telunjuk (medan magnet) akan keluar bidang dan berdasar sifat gaya lorentz akan tegak lurus.

Jawaban: E. tegak lurus keluar bidang kertas


Contoh Soal 2

Sepotong kawat penghantar lurus berarus listrik yang arahnya ke timur diletakkan dalam medan magnet yang arahnya ke utara. Pada penghantar akan timbul gaya Lorentz yang arahnya…

A. Timur laut
B. Bawah
C. Atas
D. Barat
E. Selatan

Pembahasan:

Untuk menentukan arah gaya Lorentz kita bisa menggunakan kaidah tangan kanan

Sehingga jawabannya adalah D. Barat (Tegak lurus dengan B dan I)


Contoh Soal 3

Sebuah kawat dengan panjang 1 m berarus listrik 10 A. Jika kawat diletakkan dalam medan magnet 0,01 T yang arahnya membentuk sudut 30° terhadap arah arus maka gaya magnet yang dialami kawat sebesar …
A. 0,05 N
B. 0,5 N
C. 2 N
D. 4 N
E. 8 N

Pembahasan:

Diketauhi:
L = 1 m
I = 10 A
B = 0,01 T
α = 30°

Ditanya: F = ?

Jawab:

F = B . I . L sin α
F = 0,01 T . 10 A . 1 m . sin 30°
F = 0,05 N

Jadi gaya magnet yang dialami kawat adakah A. 0,05 N


Contoh Soal 4

Kawat lurus berarus listrik 4 A berada dalam medan magnet sebesar 1 T yang arahnya tegak lurus terhadap arus. Jika gaya Lorentz yang bekerja pada kawat sebesar 4 N maka panjang kawat adalah…

Pembahasan:

Diketauhi:
L = 2 m
I = 20 A
B = 0,02 T
α = 30

Ditanya: F?

Jawab:

F = B.I.L.sin30
F = 0,02.20.2.sin30
F = 0,4 N

Jadi, gaya Lorents pada kawat adalah 0,4 Newton.


Contoh Soal 5

Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 6000 m/s memasuki medan magnet 2000 T. Jika arah kecepatan dan medan magnet membentuk sudut 30 derajat maka gaya Lorentz yang dialami elektron sebesar…

Pembahasan:

Diketauhi:
q = -1,6×10-19 C (muatan elektron)
v = 6000 m/s
B = 2000 T
α = 30 derajat

Ditanya: F?

Jawab:

F = q.v.B.sin30
F = 1,6×10-19.6000.2000.1/2
F = 9,6 x 10-13 N

Maka gaya Lorentz yang di alami elektron adalah 9,6 x 10-13 Newton.

Contoh Soal 6

Pada gambar di bawah, jika kawat PQ sejajar kawat RS dan diketahui i1 = 6 A, jarak kedua kawat a = 20 cm, , menghasilkan gaya per satuan panjang sebesar 4,8 x 10-5 N/m, maka besar kuat arus i2 adalah…

Pembahasan:

Diketauhi:

Jawab:


Contoh Soal 7

Kawat yang panjangnya 500 cm berada di dalam medan magnet berkekuatan 20 T. Apabila arus listrik yang mengalir pada kawat itu adalah 2 A, maka berapakah gaya Lorentz yang bekerja pada kawat? 

Pembahasan:

Diketauhi:
L = 500 cm = 0,5 m
B = 20 T
I = 2 A

Ditanya : Berapa gaya Lorentz yang bekerja pada kawat?

Jawab:
F = BIL
= 20 T(2 A)(5 m)
= 200 N

Maka gaya Lorentz yang bekerja pada kawat tersebut sebesar 200 N.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.