Soal Gaya Magnetik (Gaya Lorentz) pada Kawat Berarus dan Pembahasan
Soal 1
Sebuah kawat dengan panjang 30 cm membawa arus 1.0 A terletak tegak lurus terhadap medan magnet dengan besar 30mT. Berapa besar gaya Lorentz pada kawat?
Jawab:
Gaya pada kawat diberikan oleh F = iL × B.
Arah L × B adalah arah kanan seperti gambar. Karena L dan B saling tegak lurus satu sama lain, maka
F = iLB = (1,0 A)(0,3 m)(0,03 T) = 0,009 N = 9 mN
Gaya yang bekerja pada kawat adalah F = 9 mN dalam arah ke kanan.
Soal 2
Hitung besar gaya yang bekerja pada seutas kawat dengan panjang 0,1 m yang dilalui arus 10 A, jika kawat tersebut: (a) tegak lurus, (b) miring 300 dan (c) sejajar dengan medan magnetik 10-2 T.
Jawab:
Panjang kawat l = 0,1 m, kuar arus i = 10 A, dan induksi magnetik B = 0,01 T.
(a) kawat tegak lurus medan magnetik maka θ = ∠ (i, B) = 900, deng an sin 900 adalah
F = ilB sin θ = (10)(0,1)(0,01)(1) = 0,01 N
(b) kawat miring 300 terhadap medan magnetik, maka
F = ilB sin θ = (10)(0,1)(0,01)(sin 300) = 5,0 x 10-3 N = 5,0 mN
Jawab
Gaya pada kawat diberikan oleh F = iL × B = iLB sin θ dengan θ menyatakan sudut antara medan magnetik dan arah arus, maka
F = iLB sin θ
0,1 = (0,1 A)(0,1 m)B sin 300
B = 1,0 T
Soal 4
Sebuah kawat membawa arus konstan 2.4 A. Bagian lurus kawat sepanjang 0,75 m dan terletak di sepanjang sumbu x dalam bidang seragam B = 1,6 T dalam arah-z. Jika arus berada di arah x positif, berapa gaya magnet yang bekerja pada kawat?
Jawab:
Gaya pada kawat diberikan oleh F = iL × B.
Arah L × B adalah arah y negatif. Karena L dan B saling tegak lurus satu sama lain, maka
F = iLB = (2,4 A)(0,75 m)(1,6 T) = 2,88 N.
Gaya yang bekerja pada kawat adalah F = –2,88 N dalam arah y negatif.
Soal 5
Seutas kawat yang terletak pada bidang XY membentuk sudut 600 terhadap sumbu X positif dan dialiri arus 5 A, seperti gambar. Kawat tersebut dipengaruhi oleh medan magnetik sebesar 0,055 T.
Tentukan besar dan arah gaya pada kawat sepanjang 100 cm, jika medan magnetik berarah ke sumbu: (a) X positif, (b) Y positif, dan (c) Z positif.
Jawab:
Diketahui, kuat arus i = 5 A, panjang kawat L = 100 cm = 1 m, dan besar medan magnetik B = 0,055 T.
Kita tentukan dahulu besar komponen kecepatan iLx dan iLy, kemudian vektor iL. Lihat gambar di bawah ini,
maka vektor iL = iLXi + iLyj = 2,5i + 2,5√3j
Gaya pada kawat diberikan oleh F = iL × B.
Arah iL × B adalah arah y negatif. Karena L dan B saling tegak lurus satu sama lain.
(a) Untuk induksi magnetik ke arah X+, sehingga B = 0,055i T, maka
F = iL × B
= (2,5i + 2,5√3j)×(0,055i)
F = –0,1375k
(artinya, besar gaya Lorentz F = 0,1375 N dan berarah ke sumby Z negatif)
= (2,5i + 2,5√3j)×(0,055j)
F = +0,1375k
(artinya, besar gaya Lorentz F = 0,1375 N dan berarah ke sumby Z positif)
= (2,5i + 2,5√3j)×(0,055k)
F = –0,1375j + 0,1375√3i
F = 0,1375(√3i – j)
Besarnya gaya Lorentz untuk kasus ini adalah
F = (Fx2 + Fy2)1/2
= 0,1375[(√3)2 + (–1)2]1/2
F = 0,275 N
α = inv tan (–1/√3)
α = 3300 terhadap X positif atau –300 terhadap sumbu X+
Sebuah kawat dengan panjang 30 cm membawa arus 1.0 A terletak tegak lurus terhadap medan magnet dengan besar 30mT. Berapa besar gaya Lorentz pada kawat?
Gaya pada kawat diberikan oleh F = iL × B.
Arah L × B adalah arah kanan seperti gambar. Karena L dan B saling tegak lurus satu sama lain, maka
F = iLB = (1,0 A)(0,3 m)(0,03 T) = 0,009 N = 9 mN
Gaya yang bekerja pada kawat adalah F = 9 mN dalam arah ke kanan.
Soal 2
Hitung besar gaya yang bekerja pada seutas kawat dengan panjang 0,1 m yang dilalui arus 10 A, jika kawat tersebut: (a) tegak lurus, (b) miring 300 dan (c) sejajar dengan medan magnetik 10-2 T.
Jawab:
Panjang kawat l = 0,1 m, kuar arus i = 10 A, dan induksi magnetik B = 0,01 T.
(a) kawat tegak lurus medan magnetik maka θ = ∠ (i, B) = 900, deng an sin 900 adalah
F = ilB sin θ = (10)(0,1)(0,01)(1) = 0,01 N
F = ilB sin θ = (10)(0,1)(0,01)(sin 300) = 5,0 x 10-3 N = 5,0 mN
(c) kawat sejajar dengan medan magnetik, maka θ = 0, sehingga F = 0
Soal 3
Pada sepotong kawat yang panjangnya 10 cm, bekerja gaya magnetik sebesar 0,1 N ketika dialiri arus 2 A. Hitung kuat medan magnetik jika arah arus listrik membentuk sudut 300 dengan medan magnetik!Jawab
Gaya pada kawat diberikan oleh F = iL × B = iLB sin θ dengan θ menyatakan sudut antara medan magnetik dan arah arus, maka
F = iLB sin θ
0,1 = (0,1 A)(0,1 m)B sin 300
B = 1,0 T
Soal 4
Jawab:
Gaya pada kawat diberikan oleh F = iL × B.
Arah L × B adalah arah y negatif. Karena L dan B saling tegak lurus satu sama lain, maka
F = iLB = (2,4 A)(0,75 m)(1,6 T) = 2,88 N.
Gaya yang bekerja pada kawat adalah F = –2,88 N dalam arah y negatif.
Soal 5
Seutas kawat yang terletak pada bidang XY membentuk sudut 600 terhadap sumbu X positif dan dialiri arus 5 A, seperti gambar. Kawat tersebut dipengaruhi oleh medan magnetik sebesar 0,055 T.
Tentukan besar dan arah gaya pada kawat sepanjang 100 cm, jika medan magnetik berarah ke sumbu: (a) X positif, (b) Y positif, dan (c) Z positif.
Diketahui, kuat arus i = 5 A, panjang kawat L = 100 cm = 1 m, dan besar medan magnetik B = 0,055 T.
Kita tentukan dahulu besar komponen kecepatan iLx dan iLy, kemudian vektor iL. Lihat gambar di bawah ini,
iLX = iL cos 600 = 5 x 1 x ½ = 2,5 Am
iLy = iL sin 600 = 5 x 1 x ½√3 = 2,5√3 Ammaka vektor iL = iLXi + iLyj = 2,5i + 2,5√3j
Gaya pada kawat diberikan oleh F = iL × B.
Arah iL × B adalah arah y negatif. Karena L dan B saling tegak lurus satu sama lain.
(a) Untuk induksi magnetik ke arah X+, sehingga B = 0,055i T, maka
F = iL × B
= (2,5i + 2,5√3j)×(0,055i)
F = –0,1375k
(artinya, besar gaya Lorentz F = 0,1375 N dan berarah ke sumby Z negatif)
(b)Untuk induksi magnetik ke arah Y positif, sehingga B = 0,055j T, maka
F = iL × B = (2,5i + 2,5√3j)×(0,055j)
F = +0,1375k
(artinya, besar gaya Lorentz F = 0,1375 N dan berarah ke sumby Z positif)
(c) Untuk induksi magnetik ke arah Z positif, sehingga B = 0,055k T, maka
F = iL × B = (2,5i + 2,5√3j)×(0,055k)
F = –0,1375j + 0,1375√3i
F = 0,1375(√3i – j)
Besarnya gaya Lorentz untuk kasus ini adalah
F = (Fx2 + Fy2)1/2
= 0,1375[(√3)2 + (–1)2]1/2
F = 0,275 N
Dan arah gaya ini adalah
tan α = Fy/Fx = –1/√3α = inv tan (–1/√3)
α = 3300 terhadap X positif atau –300 terhadap sumbu X+
 pada Kawat Berarus dan Pembahasan){kind=link}
Post a Comment for "Soal Gaya Magnetik (Gaya Lorentz) pada Kawat Berarus dan Pembahasan"
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!