Pada percobaan ayunan lorentz, bahwa gaya lorentz yang dihasilkan akan semakin besar jika… *

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. Untuk memahami “gaya lorentz” dapat dilakukan percobaan sebagai berikut :

Percobaan Gaya Lorentz

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

Dari percobaan gaya lorentz diatas, kita 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. 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 θ

Keterangan:

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

Prinsip gaya Lorentz dimanfaatkan dalam motor listrik. Motor listrik adalah alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Berikut adalah contoh motor listrik yang merupakan salah satu contoh penerapan gaya lorentz dan bagian-bagian motor listrik tersebut.

JUDUL PERCOBAAN                   :     GAYA MAGNETIK (LORENTZ)

TANGGAL PERCOBAAN            :     21 April 2012

TUJUAN PERCOBAAN                :     Menyelidiki gejala gaya magnetic yang bekerja pada kawat bersaus listrik dalam medan magnet

I.         ALAT DAN BAHAN

1.1Baterai                                           4 buah

1.2 Magnet ladam U                          1 buah

1.3Skalar 1 kutub                               1 buah

1.4Jembatan penghubung                  3 buah

1.5Jepit steaker                                  1 buah

1.6Kabel penghubung                        4 buah

1.7Papan rangkaian                            1 buah

1.8Alat ukur listrik                             1 buah

II.      LANDASAN TEORI

            “Sebuah motor listrik dapat bekerja karena adanya gaya yang membuatnya berputar, gaya ini dikerahkan oleh sebuah medan magnetik pada sebuah konduktor pengangkut arus. Gaya magnetik pada muatan yang bergerak di dalam konduktor yang ditransmisikan ke bahan konduktor dan konduktor itu secara keseluruhan mengalami sebuah gaya yang di distribusikan sepanjang konduktor itu”. (Fisika Universitas, Young and Freedman, 2001 : 115).

            “Gaya magnetik tegak lurus terhadap gerak elektronnya, gaya ini tidak melakukan kerja. Kerja yang dilakukan pada elektron dilakukan oleh gaya Fr”. (FISIKA JIDIL II, Tipler, 2001 : 209).

            “Pada tahun 1819 menemukan bahwa arus listrik menimbulkan gaya terhadap magnet yang dibuktikan dengan meletakkan sebuah konduktor lurus langsung diatas dan sejajar jarum sebuah kompas. Dia menemukan bahwa jika konduktor tersebut dialiri arus, dengan demikian konduktor tersebut dikenai sebuah gaya. Gaya ini berharga nol jika konduktor tersebut sejajar dengan medan magnetnya (θ = 0) dan berharga maksimum jika konduktor tersebut tegak lurus terhadap medan (θ = π / 2 ). Arah gaya didapatkan dengan menggunakan aturan tangan kanan dan perkalian silang (Cross Product)”. (Dasar -Dasar Fisika Universitas, Marcelo Alonso, 1992 : 128)

            “Ditemukan secara eksperimental bahwa besar gaya magnet berbanding lurus dengan arus i pada kawat, dengan panjang kawat ℓ pada medan magnet (dianggap seragam) dan dengan medan magnet B. gaya ini juga tergantung pada saat sudut θ antara arah arus dan medan magnet ketika arus tegak lurus terhadap garis – garis medan. Gaya paling kuat ketika kawat pararel dengan garis-garis medan, tidak ada gaya sama sekali pada sudut-sudut yang lain, gaya sebanding dengan sin θ sehingga didapatkan F = B . i . ℓ sin θ”. (Fisika, Giancoli, 2001 : 138)

“Sebuah partikel bermuatan bergerak melalui sebuah daerah di dalam terdapat kedua-dua medan magnet dan medan listrik, kuat medan listrik itu berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dan elemen arus”. (Fisika, Halliday dan Resnick, 1978 : 256).

“Besar gaya Lorentz hanya bekerja pada muatan q itu dapat dinyatakan dengan persamaan F = q v B sin θ . gaya Lorentz hanya bekerja bila muatan q bergerak terhadap medan madnetik. Muatan q dalam tidak merasakan gaya lorentz bila V mempunyai arah yang sama dengan B, maka F = 0”. (Fisika Dasar II, Yusrizal, 2008 : 115).

III.        LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN

3.1       Tutup saklar S (posisi 1), amati kuat arus dan arah gerak katel yang berada pada medan magnet.

3.2       Buka saklar s (posisi 0), kemudian balik arah arus dengan cara menukar tempatnya kabel penghubung baterai.

3.3    Lakukan seperti langkah a dan catat dalam tabel hasil pengamatan.

3.4        Buka saklar S, kemudian perbesar arus dengan cara memperbesar tegangan sumber (menambah sebuah baterai).

IV.       DATA PENGAMATAN

Keterangan      :

V         =  Tegangan (volt)

A         =  Arus (Ampere)         

V.    PERTANYAAN

1.      Bagaimana pendapat Anda tentang arah dan besar arus dengan arah dan besar simpangan?

Ø   Arah arus dan arah simpangan selalu tegak lurus, sedangkan besar arus dan besar tegangan adalah berbanding lurus. Jadi, semakin besar arus, maka semakin besar pula besar simpangan

2.      Sebutkan kemungkinan dalam kehidupan sehari hari

Ø   Galvanometer                                                 

Ø   Dinamo sepeda                                  

Ø   Telepon/mikrofon

Ø   Spektrometer massa

Ø   Meter listrik

Ø   Motor listrik

Ø   Transformator

Ø   Relay

Ø   Rotor

3.      Apa pengertian dari gaya magnetic (Lorentz)

Ø  Gaya Lorentz adalah gaya yang bekerja pada sebuah kawat penghantar berarus listrik dan medan magnet. Dirumuskan, F = B.i.l sin θ dan jika pada muatan F = BqV

4.      Gambarkan hubungan arah arus dan arah magnetic terhadap arah simpangan (Arah Gaya Magnetik)

       i

                                  B

F

Bisa juga dengan menggunakan kaedah tangan kanan, ibu jari menunjukkan arah arus (I), keempat jari lain menunjukkan arah medan (B), dan telapak tangan menunjukkan arah gaya Lorentz (F)

VI.   PENGOLAHAN DATA

            Tabel 1                                               

            V  = 

                 =  1,4 Volt

            A  =

                 =  0,74 Ampere

            Tabel 2

V  = 

                 =  3 Volt

            A  =

                 =  1,5 Ampere

            Tabel 3

V  = 

                 =  4,2 Volt

            A  =

                 =  1,7 Ampere

            Tabel 4

            V  = 

                 =  4,2 Volt

            A  =

                 =  1,7 Ampere

I.              PEMBAHASAN

            Pada praktikum ini membahas tentang gejala yang ditimbulkan oleh sebuah kawat panjang yang dialiri arus listrik yaitu terjadinya gaya magnetik pada kawat berarus yang disebut juga dengan gaya magnetik atau gaya lorentz. Apabila kawat dialiri arus listrik, maka akan menimbulkan medan magnet disekitarnya. Bila penghantar berarus diletakkan di dalam medan magnet, maka pada penghantar akan timbul gaya. Gaya inilah yang disebut dengan gaya lorentz.

            Pembuktian kaidah tangan kanan pada gaya lorentz dapat dibuktikan melalui percobaan ini. Susunan rangkaian yang terangkai dapat kita gambarkan bahwa ada gaya yang bekerja pada kawat berarus ini. Sebuah kawat berarus diletakkan di dalam medan magnet akan menyimpang, baik ke atas maupun ke bawah.

            Gaya magnetik F selalu tegak lurus dengan arus I dan arah induksi magnetik B. semakin besar arus yang mengalir, maka semakin besar pula gaya magnetik yang dihasilkan. Pada kaidah tangan kanan, ibu jari menunjukkan arah arus, keempat jari lainnya menunjukkan arah medan magnetik. Sedangkan telapak tangan menunjukkan arah gaya lorentz.

            Perihal mengenai arah penyimpangan, besar arah simpangan bergantung pada sumber tegangan yang digunakan. Semakin besar sumber tegangan, maka semakin besar pula kuat arus yang mengalir dan semakin besar pula simpangan yang dihasilkan. Jika sumber tegangan yang digunakan adalah berupa satu buah baterai, maka simpangan yang bergulir adalah kecil. Pada penggunaan lebih dari satu baterai, maka simpangan yang bergulir adalah besar dan sangat besar. Arah penyimpangan kawat bisa bergerak ke atas maupun ke bawah.

II.           KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum kali ini adalah :

1.      Gaya Lorentz dipengaruhi arah arus

2.      Besar simpangan yang dihasilkan kawat bergantung pada jumlah baterai yang digunakan (tegangan)

3.      Semakin besar sumber tegangan, semakin besar pula arus yang mengalir dalam rangkaian

4.      Arah simpangan akan bergerak ke bawah bila arus mengalir dari kutub B ke kutub A (medan mendekati pengamat)

5.      Arah simpangan akan bergerak ke atas bila arus mengalir dari kutub A ke kutub B (medan menjauhi pengassssmat)

6.      Bila arah magnet diubah, maka penghantar akan bergerak dalam arah yang berlawanan dengan gerak sebelumnya

III.        SARAN

1.      Kekuranglengkapannya peralatan praktikum menyebabkan praktikum berjalan tidak efektif

2.      Praktikum tidak efisien dikarenakan praktikan terlalu ramai dalam satu meja

3.      Asisten sangat baik

Page 2