Gaya Lorentz

Medan elektromagnetik menimbulkan gaya Lorentz yang bekerja pada partikel bermuatan listrik:

F= qE + qv x B

di mana huruf tebal berarti representasi vektor: F adalah gaya pada muatan q, E adalah medan listrik, v adalah kecepatan muatan dan B adalah medan magnet.

Menurut persamaan, gaya Lorentz memiliki dua kontribusi. Satu, magnet, adalah produk silang dari kecepatan dan medan magnet. Hal ini menyebabkan gaya resultan tegak lurus terhadap kecepatan dan medan magnet. Kontribusi lainnya, yang listrik, sejajar dengan medan listrik.

Artikel bermuatan bergerak melalui medan magnet

Sebuah partikel bermuatan yang bergerak melalui medan magnet dengan kekuatan B,B dengan kecepatan v,v akan merasakan gaya Lorentz (Gambar 1) dengan besaran:

$$F=qvB\sin \theta$$

di mana theta,θ adalah sudut antara kecepatan partikel dan medan magnet (garis medan membentang dari N ke S) dan q,q adalah muatan partikel. Gaya ini bekerja tegak lurus terhadap medan magnet dan kecepatan partikel. Aturan tangan kiri Fleming (di mana ibu jari mewakili gaya, jari pertama medan magnet, dan jari kedua kecepatan jika partikel bermuatan positif) dapat digunakan untuk mengingat arah gaya ini. Dalam hal koordinat, jika kecepatan sejajar dengan sumbu plus, x,+x dan bidang sejajar dengan plus, y,+y, maka gaya berada dalam arah plus, z,+z .

Kawat pembawa arus dalam medan magnet

Sebuah kawat pembawa arus dalam medan magnet akan merasakan gaya Lorentz dalam arah yang diberikan oleh aturan tangan kiri Fleming, dengan besaran:

$$F=IlB\sin \theta$$

di mana l,l adalah panjang kawat dalam medan magnet, I,I adalah arus yang mengalir melalui kawat dan theta adalah sudut antara kawat dan medan magnet.

Contoh soal dan jawaban

Berapakah besar gaya yang dialami ketika muatan satuan disimpan di bawah pengaruh medan listrik 5 N/C?

Jawaban:

F = qE
F = (1)(5)
F = 5 N/s.

Jika besarnya gaya yang dialami ketika muatan -2C bergerak dengan kecepatan 10m/s di bawah pengaruh medan listrik 5 N/C. Medan magnet 5 magnitudo adalah 30° terhadap arah medan listrik dan kecepatan. Berapakah besar gaya yang dialami oleh muatan tersebut?

Menjawab:

Untuk biaya diberikan oleh,

F = qE + q(v × B)
F = (-2)(5) + (-2) (10 × 5 × sin(30))
F = -10 + -100 × 0,5
F = -60 N

Sumber bacaan: CleverlySmart, Coursera, Xabier Cid Vidal & Ramon Cid

Sumber foto utama dari Midjourney

Pinter Pandai “Bersama-Sama Berbagi Ilmu”
Quiz | Matematika | IPA | Geografi & Sejarah | Info Unik | Lainnya | Business & Marketing