MAKALAH FISIKA DASAR GAYA LORENTZ

MAKALAH FISIKA DASAR

GAYA LORENTZ PADA MUATAN BERGERAK

DAN KAWAT BERARUS

Nama

: Muhamad Rivan(2016030745)

: Muhammad Dicky Robby Samsudin (2016030661)

: Muhammad Fajar (20160300420)

: Muhammad Syahhenra (2016030428)

: Nanang Suryana (2016030541)

Kelompok

: 5 (Lima)

DAFTAR ISI

Daftar Isi...1

Pengertian Gaya Lorent Gaya Lorentz pada muatan bergerak...2

Gaya Lorentz pada kawat berarus...10

Gaya Lorentz pada kawat sejajar berarus...11

Percobaan Gaya Lorentz...13

Aplikasi Gaya Lorentz...15

GAYA LORENTZ

Gaya Lorentz merupakan nama lain dari Gaya magnetik yaitu gaya yang ditimbulkan oleh medan magnet. Kapan akan timbul bila ada interaksi dua medan magnet, contohnya adalah kawat berarus dalam medan magnet, kawat sejajar berarus dan muatan yang bergerak dalam medan magnet.

Gaya Lorentz Pada Muatan Bergerak

Sebuah penghantar berarus mengalami suatu gaya ketika diletakkan dalam suatu medan magnetik. Arus listrik dapat dipandang sebagai partikel bermuatan yang bergerak, sehingga kita pikir medan magnetik yang bekerja pada partikel-partikel bermuatan, seperti ion-ion atau elektron-elektron menyebabkan timbulnya gaya pada partikel-partikel tersebut. Gaya yang dikerjakan pada penghantar tidak lain ialah resultan gaya-gaya yang bekerja pada elektron-elektron yang bergerak dalam

penghantar tersebut.

Foto pada Gambar di bawah ini menunjukkan gaya yang bekerja pada partikel-partikel bermuatan yang bergerak dalam suatu daerah medan magnetik. Pada Gambar (a) tidak ada medan magnetik, terlihat lintasan elektron berupa garis lurus. Kemudian, medan magnetik diberikan dan kita amati lintasan yang ditempuh elektron. Pada gambar b. Terlihat lintasan eletron dibelokkan sehingga berbentuk busur lingkaran.

Sehingga pengamatan ini menunjukkan bahwa :

Partikel bermuatan yang bergerak di dalam suatu daerah medan magnetik akan mengalami gaya. Gaya ini disebut gaya Lorentz

Gambar (a) Gambar (b)

Jika muatan listrik adalah q dan bergerak dengan kecepatan v maka kuat arus i=

q

t _{. Dengan}

il

=

q

_{t l}

=

q

l

_t

Lintasan yang ditempuh muatan dalam selang waktu sama dengan besar kecepatan:

v

=

_t

l

sehingga :

il

=

g

l

_t

il

=

gv

Masukkan hubungan ini ke rumus gaya Lorentz kita peroleh:

F

=

ilB

sin

θ

F

=

qvB

sin

θ

A. Besar gaya yang dialami partikel bermuatan yang bergerak dalam Medan Magnetik

Besar gaya yang dialami partikel bermuatan yang bergerak memasuki medan magnetik dirumuskan oleh:

F

=

qvB

sin

θ

Dengan :

q =muatan listrik (C) v=kecepatan partikel (m/s) B= besar induksi magnetik (T)

 = sudut antara arah v dan arah B

B. Arah gaya yang dialami partikel bermuatan yang bergerak dalam gaya magnetik

Kita telah dapat menentukan besar gaya yang dialami oleh partikel bermuatan yang bergerak dalam medan magnetik dengan Persamaan di atas Bagaimana kita menentukan arah gayanya?

Arah gaya Lorentz yang dialami oleh partikel bermuatan dapat kita tentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan kedua (Gambar 2) sebagai berikut.

Bila tangan kanan dibuka dengan jempol menunjukkan partikel bermuatan (v) dan keempat jari lain yang dirapatkan menunjukkan arah medan magnetik (B) maka arah dorong telapak tangan

menunjukkan arah gaya Lorentz (FL)

jika partikel bermuatan negatif (misal elektron) maka arah gaya Lorentz yang dialami partikel haruslah berlawanan dengan arah gaya F yang diperoleh dari kaidah tangan kedua.

Menentukan arah gaya pada partikel bermuatan dengan kaidah tangan kanan kedua

Contoh:

Sebuah partikel bermuatan listrik bergerak memasuki gaya magnetik (lihat gambar). Kemanakah arah gaya Lorentz yang dialami oleh partikel tersebut jika partikel tersebut adalah: proton, elektron.

Jawab:

Mari kita gunakan kaidah tangan kanan kedua untuk memecahkan soal.

Arahkan jempol Anda sesuai dengan arah gerak partikel, yaitu ke arah Z+, dan putar keempat jari lain yang dirapatkan sehingga menunjuk arah gaya magnetik, yaitu ke arah X+. Anda peroleh bahwa arah telapak tangan Anda mendorong adalah ke arah Y—. Jadi, arah gaya F yang diperoleh dari kaidah tangan kanan kedua adalah ke arah Y—.

Untuk partikel bermuatan positif seperti proton, arah gaya Lorentz yang dialami partikel bermuatan adalah searah dengan arah gaya F yang diperoleh dari kaidah tangan kanan kedua. Jadi, arah gaya Lorentz yang dialami proton adalah ke arah Y—.

Untuk partikel bermuatan negatif, seperti elektron, arah gaya Lorentz yang dialami partikel

bermuatan adalah berlawanan arah dengan arah gaya F yang diperoleh dari kaidah tangan kanan kedua. Jadi, arah gaya Lorentz yang dialami elektron adalah ke arah Y+.

Besar gaya Lorentz yang dialami oleh partikel bermuatan

Sebuah elektron bergerak di dalam suatu gaya magnet serba sama sebesar 0,2 T. Arah gerak elektron membuat sudut 60° terhadap arah medan magnetik seperti dilukiskan pada gambar di camping. Berapa besar kecepatan gerak elektron bila elektron mengalami gaya sebesar

64

√

3

x

10

−14

N ?

muatan 1 elektron = 1,6 x 10-19 _coulumb

Jawab :

induksi magnetik B = 0,2 T

sudut antara arah v dan arah B = 0 = 60° sin 0 = sin 60° gaya Lorentz F = 64

√

3

x 10-14 _N

muatan elektron q = 1,6 x 10-19 _C

F

=

qvB

sin

θ

Bentuk lintasan partikel bermuatan dalam suatu medan magnetik

Bagaimana bentuk lintasan sebuah partikel bermuatan yang bergerak memasuki daerah medan magnet untuk kasus-kasus berikut:

partikel bergerak sejajar dengan medan magnet? partikel bergerak tegak lurus terhadap medan magnet?

partikel bergerak membentuk sudut 30° terhadap medan magnet.

Jawab:

Besar gaya Lorentz yang dialami partikel bermuatan yang bergerak dalam medan magnet adalah:

F = qvB sin 

dengan  = sudut apit antara arah v dan B

a. Partikel bergerak sejajar dengan medan magnet (v//B) berarti 

' sehingga: F = qvB sin = 0

Karena F = 0, maka partikel tidak dibelokkan dalam medan magnet. Ini menyebabkan lintasan partikel berbentuk garis lurus.

b. Partikel bergerak tegak lurusterhadap medan magnet (v B), berarti  = 90'

F = qvB sin 90' = qvB

Arah gaya Lorentz F kita tentukan dengan kaidah tangan kanan.

Gaya Lorentz di A. Arahkan jempol sesuai dengan arah gerak muatan (ke kanan) dan arahkan keempat jari lainnya sesuai dengan arah B (masuk ke bidang), maka kita peroleh arah dorong telapak tangan (arah F) adalah ke atas.

Gaya Lorentz di C. Dengan cara yang sama, untuk arah gerak muatan (v) ke atas dan arah B masuk ke bidang kertas, maka kita peroleh arah gaya Lorentz F ke kiri.

Pada gambar di samping diperlihatkan bahwa arah gaya F selalu menuju ke titik yang sama, yaitu titik pusat. Gaya F yang bersifat seperti ini adalah gaya sentripetal pada lingkaran. Berapakah besar jari-jari lintasan yang ditempuh? Jari-jari-jari lintasan yang ditempuh oleh partikel yang bergerak tegak Lurus dalam medan magnetik dapat kita hitung dengan cara menyamakan gaya sentripetal dengan gaya Lorentz.

FS = FL

F =m v_R2 = q.v.B

dengan

R = jari-jari lintasan (m) m = massa partikel (kg) v = kecepatan (m/s)

B = besar induksi magnetik (Wb m-2 _{= T)}

q = muatan listrik (coulomb).

c. Partikel bergerak membentuk sudut 30 terhadap medan magnet.

Misalkan B dan v terletak pada bidang XOY dan arah B searah dengan sumbu X. Kecepatan v dapat diuraikan atas komponen vx dan vy.

Komponen vy.yang tegak lurus B, sesuai dengan kaidah tangan kanan, menghasilkan: Lorentz Fz

yang tegak lurus vy.Gaya Fz ini berfungsi sebagai gaya sentripetal, sehingga muatan akan bergerak lingkaran, dengan letak lingkaran sejajar dengan bidang YOZ. Komponen vx. yang sejajar B tidak

menghasilkan gaya Lorentz pada muatan, sehingga muatan akan lurus pada sumbu X.

Gabungan dari kedua gerak ini menghasilkan lintasan bebentuk spiral atau helix dfflzaill, sumbu lintasan (poros) sejajar terhadap sumbu X, seperti ditunjukkan pada Gambar.

Jari-jari lintasan partikel bermuatan yang bergerak tegak lurus terhadap medan magnet.

Sebuah proton dengan energi kinetik 33,4 pJ bergerak tegak lurus memasuki suatu daerah mtmagnetik serba sama 0,25 T yang terdapat dalam sebuah kamar gelembung. Berapa jari-jari baLw lingkaran yang ditempuh proton? (massa proton = 1,67 x 10-27 _{kg, muatan = 1,6 x 10}-19 _C).

Jawab:

energi kinetik EK = 33,4 pJ = 33,4 x 10 -12 _J

induksi magnetik B = 0,25 T massa proton m= 1,67 x 10-27 _kg

muatan proton q= 1,6 x 10-19 _C

EK

=

1₂

mv

2

Jari-jari lintasan partikel bermuatan dalam medan magnetik yang dipercepat oleh beda potensial listrik

Seberkas partikel. alpha (m = 6,4 x 10-27 _{kg; z = +2e) dari keadaan diam dipercepat oleh beda}

potensial. 10 W. Partikel itu melintasi medan magnet B = 0,2 T secara. Tegak lurus. Hitung jari-jari lintasan partikel alpha itu. (e = 1,6 x 10-19 _coulomb)

Mula-mula (keadaan 1) partikel diam, kemudian dipercepat oleh beda potensial AV= 10 kV, sehingga partikel memiliki kecepatan v2 = v. Sekarang, gunakan hukum kekekalan energi untuk keadaan (1) dan (2), kita peroleh:

Diam v1 =0 v2 =v

EP1 + EK1 = EP2+EK2

EP1-EP2 = EK2 –EK1

Diketahui hubungan antara energi potensial listrik dan beda potensial sebagai : EP1 - EP2 = q AV, sehingga persamaan menjadi:

qΔV

=

1₂

mv

₂2

−

1₂

mv

₁2

qΔV

=

1₂

mv

₂2

−

0

2

qΔv

m

=

v

2

→

v

√

2

m

qΔv

Partikel bermuatan alpha bergerak tegak lurus di dalam gaya magnetik sehingga partikel menempuh lintasan berbentuk lingkaran dengan jari-jari lintasan sesuai dengan Persamaan :

R

=

mv

_Bq

R

=

m

√

2

_m

qΔv

B

.

q

=

√

m

2

√

2

_m

qΔv

B

_√

q

2

R

=

1

_B

√

2

_q

mΔv

Dengan V adalah beda potensial listrik :

Dari soal diatas diketahui :

B = 0,2 T

m= 1,67 x 10-27 _kg

q= +2e =2 x1,6 x 10-19 _{C= 3,2 x 10}-19 _C

V = 10kV= 10.000 volt

R

=

1

_0,2

√

2

(

6,4

x

10

−27

(

10.000

)

3,2

x

10

−19

R

=

5

√

4

x

10

−4

R

=

5

(

2

x

10

−2

)=

0,1

m

=

10 cm

Pada setiap kawat berarus yang diletakkan dalam daerah bermedan magnet maka kawat tersebut akan merasakan gaya magnet.

Gaya magnet atau gaya Lorentz merupakan besaran vektor. Arahnya dapat menggunakan kaedah tangan kanan seperti pada gambar diatas. Ibu jari sebagai arah I, empat jari lain sebagai arah B dan arah gaya Lorentz sesuai dengan arah telapak. Besarnya gaya Lorentz sebanding dengan kuat arus I, induksi magnet B dan panjang kawat l. Jika B membentuk sudut θ terhadap I akan memenuhi persamaan berikut.

FL = B . I . l sin θ

Dengan :

Fl = gaya Lorentz (N) B = induksi magnet (wb/m2) I = kuat arus listrik (A) l = panjang kawat (m) θ = sudut antara B dengan I

Dari rumus di atas ternyata jika besar sudut θ adalah :

θ =90̊ , arah arus listrik dan medan magnet ( I dan B ) saling tegak lurus maka FL mencapai maksimum θ = 0̊ , arah arus listrik dan medan magnet ( I dan B ) saling sejajar maka FL = 0 atau kawat tidak dipengaruhi gaya Lorentz

Contoh Soal :

1. Sebuah kawat berarus listrik I = 2 A membentang horizontal dengan arah arus dari utara ke selatan, berada dalam medan magnet homogen B = 10 – 4 T dengan arah vertikal ke atas. Bila panjang kawatnya 5 meter dan arah arus tegak lurus arah medan magnet. Berapa besar dan arah gaya Lorentz yang dialami oleh kawat ? ...

Diketahui :

Dengan arah gaya menunjuk ke Barat

Gaya Lorentz Pada Kawat Sejajar Berarus

induksi magnet kawat pertama, sehingga akan terjadi gaya Lorentz. Begitu juga pada kawat kedua akan menimbulkan gaya Lorentz pada kawat pertama. Gaya itu sama besar dan memenuhi persamaan berikut.

F

21

_{= i}

2

l B

1

Bagaimanakah arahnya? Kawat sejajar yang diberi arus searah akan tarik menarik dan diberi arus berlawanan akan tolak menolak.

Perhatikan gambar diatas. Bagaimana hal ini bisa terjadi? Tentukan dengan menggunakan kaedah tangan kanan.

Catatan :

Jika I1 = I2 = I , dan ℓ = 1 meter maka FL = μ0 I2 / 2π.a

Jika I = 1 ampere dan a = 1 m maka besarnya FL = 4Π. 10-7 ( 1 )2 / 2π.1 = 2 . 10-7 N

Dari hasil penjabaran tersebut maka definisi 1 ampere ditentukan sebagai berikut :

Definisi : 1 ampere adalah = besarnya arus listrik pada dua kawat sejajar yang berjarak satu meter satu sama lain sehingga jika kedua arus itu searah maka tiap satu satuan panjang ( 1 m ) kawat akan saling tarik-menarik dengan gaya sebesar 2 . 10-7 N

Contoh Soal :

Diketahui :

I1 = I2 = 10 A

a = 10 cm = 0,1 m ℓ = 1 meter

Ditanya :

FL = ……….?

Dijawab :

FL = 4Π. 10-7 10.10 / 2Π.0,1

= 2 . 10-4 N

Dengan arah saling tarik menarik

Berikut adalah langkah-langkah 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.

Arah gaya Lorentz (F) terhadap kuat arus listrik (I) dan medan magnetik (B)

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.

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

 Cara Kerja Motor Listrik

Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang rfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu. Pada motor listrik tenaga listrik diubah menjadi tenaga mekanik. Perubahan ini dilakukan dengan mengubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebut sebagai elektro magnit.

Sebagaimana kita ketahui bahwa :

kutub-kutub dari magnet yang senama akan tolak-menolak dan kutub-kutub tidak senama, tarik-menarik. Maka kita dapat memperoleh gerakan jika kita menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang dapat berputar, dan magnet yang lain pada suatu kedudukan yang tetap.

Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut kuda kerjanya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.

Bagaimana sebuah motor listrik bekerja ?

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama, arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar kumparan. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan. Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/ torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga kelompok (BEE India, 2004): Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torque nya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah conveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan. Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kwadrat kecepatan).

Motor listrik yang umum digunakan di dunia Industri adalah motor listrik asinkron, dengan dua standar global yakni IEC dan NEMA. Motor asinkron IEC berbasis metrik (milimeter),

sedangkan motor listrik NEMA berbasis imperial (inch), dalam aplikasi ada satuan daya dalam horsepower (hp) maupun kiloWatt (kW).

 Cara Kerja GALVANOMETER

Alat ukur utama yakni galvanometer, alat ukur penunjang sebagai dasar untuk pembuatan alat ukur amperemeter dan voltmeter.

potensial listrik yang relatif besar, karena komponen-komponen internalnya yang tidak mendukung . Gambar dibawah ini memperlihatkan bahwa galvanometer hanya dapat mengukur arus maupun tegangan yang relative rendah.

Galvanometer bisa digunakan untuk mengukur kuat arus maupun beda potensial listrik yang besar, jika pada galvanometer tersebut dipasang hambatan eksternal (pada voltmeter disebut hambatan depan, sedangkan pada ampermeter disebut hambatan shunt).

Galvanometer dengan Hambatan Shunt

Galvanometer dengan hambatan shunt adalah ampermeter. Dalam pemasangannya, ampermeter ini harus dihubungkan paralel dengan sebuah hambatan shunt Rsh. Pemasangan hambatan shunt ini tidak lain bertujuan untuk meningkatkan batas ukur galvanometer agar dapat mengukur kuat arus listrik yang lebih besar dari nilai standarnya.

Pemasangan Galvanometer dengan hambatan shunt

Ketika arus mengalir melalui kumparan yang dilingkupi oleh medan magnet akan timbul gaya lorentz yang menggerakkan jarum penunjuk hingga menyimpang. Apabila arus yang melewati kumparan agak besar, maka gaya yang timbul juga akan membesar sedemikian sehingga penyimpangan jarum

penunjuk juga akan lebih besar. Demikian sebaliknya, ketika kuat arus tidak ada maka jarum penunjuk akan dikembalikan ke posisi semula oleh sebuah pegas.

Galvanometer dengan Hambatan Depan (Multiplier)

Galvanometer dengan hambatan depan adalah voltmeter. Sebuah galvanometer dan sebuah hambatan eksternal Rx yang dipasang seri. Adapun tujuan pemasangan hambatan Rx ini tidak lain adalah untuk meningkatkan batas ukur galvanometer, sehingga dapat digunakan untuk mengukur tegangan yang lebih besar dari nilai standarnya.

Pemasangan Galvanometer dengan hambatan depan (multiplier)

Fungsi multiplier adalah menahan arus agar tegangan yang terjadi pada galvanometer tidak melebihi kapasitas maksimum, sehingga sebagian tegangan akan berkumpul pada multiplier. Dengan demikian kemampuan mengukurnya menjadi lebih besar.

Galvanometer bekerja berdasarkan gaya Lorentz. Gaya dimana gerak partikel akan menyimpang searah dengan gaya lorentz yang mempengaruhi. Arah gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan dengan kaidah tangan kanan dari gaya Lorentz (F) akibat dari arus listrik, I dalam suatu medan magnet B. Ibu jari, menunjukan arah gaya Lorentz . Jari telunjuk, menunjukkan arah medan magnet (B). Jari tengah, menunjukkan arah arus listrik (I). Untuk muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif arah gerak berlawanan dengan arah arus.

Cara kerjanya galvanometer sama dengan motor listrik, tapi karena dilengkapi pegas, maka kumparannya tidak berputar. Karena muatan dalam magnet dapat berubaha karena arus listrik yang mengalir ke dalamnya. Galvanometer pada umumnya dipakai untuk arus searah, tetapi prinsipnya menggunakan konstruksi kumparan putar.

Cara kerja galvanometer, yaitu berputarnya kumparan karena munculnya dua gaya Lorentz sama besar tetapi berlawanan arah, yang bekerja pada dua sisi kumparan yang saling berhadapan. Kawat tembaga dililitkan pada inti besi lunak berbentuk silinder membentuk statu kumparan, dan diletakkan diantara diantara kutub-kutub sebuah magnet hermanen. Arus listrik memasuki dan meninggalkan kumparan melalui pegas spiral yang terpasang di atas dan di bawah kumparan. Maka sisi kumparan yang dekat dengan kutub utara dan kutub selatan mengalami gaya Lorente yang sama tetapi berlawanan arah, yang akan menyebebkan kumparan berputar. Putaran kumparan ditahan oleh kedua pegas spiral, sehingga kumparan hanya akan berputar dengan sudut tertentu. Putaran dari kumparan diteruskan oleh sebuah jarum untuk menunjuk pada skala tertentu. Angka yang ditunjukkan oleh skala menyatakan besar arus listrik yang diukur.

 Cara Kerja Maglev (Kereta tercepat di Dunia)

MagLev adalah singkatan dari MAGnetically LEVitated trains yang terjemahan bebasnya adalah kereta api yang mengambang secara magnetis. Sering juga disebut kereta api magnet. Seperti

namanya, prinsip dari kereta api ini adalah memanfaatkan gaya angkat magnetik pada relnya sehingga terangkat sedikit ke atas, kemudian gaya dorong dihasilkan oleh motor induksi. Kereta ini mampu melaju dengan kecepatan sampai 650 km/jam (404 mpj) jauh lebih cepat dari kereta biasa. Beberapa negara yang telah menggunakan kereta api jenis ini adalah Jepang, Perancis, Amerika, dan Jerman. Dikarenakan mahalnya pembuatan relnya, di dunia pada 2005 hanya ada dua jalur Maglev yang dibuka umum, di Shanghai dan Kota Toyota.

Teknologi

* Yang tergantung pada magnet superkonduktivitas (suspensi elektrodinamik) * Yang tergantung pada elektromagnetik terkontrol (suspensi elektromagnetik)

* Yang terbaru, mungkin lebih ekonomis, menggunakan magnet permanen (Inductrack)

Jepang and Jerman merupakan dua negara yang aktif dalam pengembangan teknologi maglev menghasilkan banyak pendekatan dan desain. Dalam suatu desain, kereta dapat diangkat oleh gaya tolak magnet dan dapat melaju dengan motor linear. Pengangkatan magnetik murni menggunakan elektromagnet atau magnet permanen tidak stabil karena teori Earnshaw; Diamagnetik dan magnet superkonduktivitas dapat menopang maglev dengan stabil.

Berat dari elektromagnet besar juga merupakan isu utama dalam desain. Medan magnet yang sangat kuat dibutuhkan untuk mengangkat kereta yang berat. Efek dari medan magnetik yang kuat tidak diketahui banyak. Oleh karena itu untuk keamanan penumpang, pelindungan dibutuhkan, yang dapat menambah berat kereta. Konsepnya mudah namun teknik dan desainnya kompleks.

Sekarang ini, NASA melakukan riset penggunaan sistem Maglev untuk meluncurkan pesawat ulang alik. Untuk dapat melakukan ini, NASA harus mendapatkan peluncuran pesawat ulang alik maglev mencapai kecepatan pembebasan, suatu tugas yang membutuhkan pewaktuan pulse magnet yang rumit (lihat coilgun) atau arus listrik yang sangat cepat, sangat bertenaga.

Prinsip gaya dorongnya

Kereta Maglev mengambang kurang lebih 10mm di atas rel magnetiknya. Dorongan ke depan dilakukan melalui interaksi antara rel magnetik dengan mesin induksi yang juga menghasilkan medan magnetik di dalam kereta.

Kelebihan dan kekurangan :

Kelebihan utama dari kereta ini adalah kemampuannya yang bisa melayang di atas rel, sehingga tidak menimbulkan gesekan. Konsekuensinya, secara teoritis tidak akan ada penggantian rel atau roda kereta karena tidak akan ada yang aus (biaya perawatan dapat dihemat). Keuntungan sampingan lainnya adalah tidak ada gaya resistansi akibat gesekan. Gaya resistansi udara tentunya masih ada. Untuk itu dikembangkan lagi Kereta Maglev yang lebih aerodinamis.

 Cara kerja pengeras suara (Speaker)

Pengeras suara bekerja berdasarkan prinsip Gaya Lorentz. Komponen dasar pengeras suara terdiri dari tiga bagian yaitu sebuah krucut yertas yang bersambungan dengan sebuah kumparan suara (silinder yang dikitari oleh kawat tembaga) dan sebuah magnet hermanen berbentuk silinder (kutub utara di tengah dan dikelilingi kutub selatan).

Ketika arus dilewatkan pada lilitan kumparan , maka padanya akan bekerja Gaya Lorentz yang disebabkan oleh magnet permanen. Besar kecilnya gaya bergantung pada arus yang dihasilkan oleh terminal pengeras suara sehingga akan menyebabkan maju mundurnya kerucut kertas yang menumbuk udara sehingga dihasilkan gelombang-gelombang bunyi sesuai dengan frekuensi pengeras suara. Akan mengalir arus dari terminal pengeras suara menuju kumparan suara , sehingga didalam kumparan akan ada aliran elektron yang berada di dalam medan magnet.

Elektron yang berada di medan magnet akan mengalami Gaya Lorentz yang dapat menimbulkan maju atau mundurnya kerucut kertas, sehingga elektron-elektron yang ada disekitar kerucut bertumbukan dengan udara yang mengakibatkan gelombang bunyi.

Bagaimana Suara dapat dihasilkan ?

Sebelum kita membahas lebih lanjut mengenai Loadspeaker (Pengeras Suara), sebaiknya kita mengetahui bagaimana suara dapat dihasilkan. Yang dimaksud dengan “Suara” sebenarnya adalah Frekuensi yang dapat didengar oleh Telinga Manusia yaitu Frekuensi yang berkisar di antara 20Hz – 20.000Hz. Timbulnya suara dikarenakan adanya fluktuasi tekanan udara yang disebabkan oleh gerakan atau getaran suatu obyek tertentu. Ketika Obyek tersebut bergerak atau bergetar, Obyek tersebut akan mengirimkan Energi Kinetik untuk partikel udara disekitarnya. Hal ini dapat di-anologi-kan seperti terjadinya gelombang pada air. Sedangkan yang dimaksud dengan Frekuensi adalah jumlah getaran yang terjadi dalam kurun waktu satu detik. Frekuensi dipengaruhi oleh kecepatan getaran pada obyek yang menimbulkan suara, semakin cepat getarannya makin tinggi pula frekuensinya.

Pada gambar diatas, dapat kita lihat bahwa pada dasarnya Speaker terdiri

dari beberapa komponen utama yaitu Cone, Suspension, Magnet

Permanen, Voice Coil dan juga Kerangka Speaker.

Dalam rangka menterjemahkan sinyal listrik menjadi suara

yang dapat didengar, Speaker memiliki komponen Elektromagnetik yang terdiri dari Kumparan yang disebut dengan Voice Coil untuk membangkitkan medan magnet dan berinteraksi dengan Magnet Permanen sehingga menggerakan Cone Speaker maju dan mundur. Voice Coil adalah bagian yang bergerak sedangkan Magnet Permanen adalah bagian Speaker yang tetap pada posisinya. Sinyal listrik yang melewati Voice Coil akan menyebabkan arah medan magnet berubah secara cepat sehingga terjadi gerakan “tarik” dan “tolak” dengan Magnet Permanen. Dengan demikian, terjadilah getaran yang maju dan mundur pada Cone Speaker.

Cone adalah komponen utama Speaker yang bergerak. Pada prinsipnya, semakin besarnya Cone semakin besar pula permukaan yang dapat menggerakan udara sehingga suara yang dihasilkan Speaker juga akan semakin besar.

Kesimpulan