Gaya Lorentz

(1)

1

LAPORAN PRAKTIKUM LISTRIK MAGNET

PERCOBAAN GAYA LORENTZ

Disusun oleh : Magdalena Lolita oktavia

091424010

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

(2)

2 PERCOBAAN GAYA LORENTZ

A. Tujuan:

1. Mahasiswa dapat menentukan besarnya gaya lorenz.

2. Mahasiswa dapat menentukan pengaruh besr kuat arus listrik terhadap gaya lorenz 3. Mahasiswa dapat menentukan pengaruh besar kuat medan magnet terhadap gaya lorenz

B. Alat – alat yang diperlukan:

Catu daya (2buah), ampermeter (2 buah), inti besi bercelah, katrol, beban, statip, kawat, mistar/jangka sorong, kabel penghubung.

C. Dasar teori:

Kalau suatu penghantar yang panjangnya l dialiri arus listrik sebesar I dan berada dalam medan magnet B, kawat akan mengalami gaya, yang disebut gaya lorenz, sebesar :

Gaya F tegak lurus I dan B, arah positifnya menuju arah maju sekrup kanan yang diputar menurut arah putar I ke B melalui sudut terkecil.

Besar gaya F adalah :

F = i l B sin θ

Dengan θ sebagai sudut antara I dan B. bila I tegak lurus B, maka : F = i l B

Susunan terakhir inilah yang dipakai dalam percobaan ini

D. Susunan alat :

Alat dan peralatan disusun seperti gambar dibawah ini.

(3)

3

Karena kawat yang akan dilalui arus dalam medan B memiliki berat (=m.g) maka perlu ditentukan dulu nilai m.g, dalam keadaan kawat dan kumparan tak berarus.

1. Atur posisi kawat agar panjang kawat disisi kiri (Lki) sama dengan panjang kawat disisi kanan (Lka)

untuk mempermudah perhitungan.

2. Ukur jarak d, yaitu posisi kawat kaku terhadap garis horizontal AB. 3. Maka m.g dapat dihitung :

m.g = Wki sin θki + Wka sin θka

= 2W , asal Wki = Wka = W

Lki = Lka = L

Dengan :

Wki = beban disisi kiri

Wka = beban disisi kanan

Pakailah nilai g = 9,8 m/s2

E. DATA DAN ANALISIS

1. Pengukuran pendahuluan

 Mengambil data dari massa beban yang digunakan(m), panjang kawat(L),panjang yang berada dalam medan magnet(l),dan selanjutnya mencari besarnya simpangan kawat(d), dan mencari besarnya m.g kawat.

Massa beban: 5 gram = 5x10-3 kg

Wkiri = Wkanan = W = 5x10-3 kg ×9.8m/s2 = 4,9x10-2N Wtotal = 2(4,9x10-2N) = 9,8x10-2 N L kiri= Lkanan = L = 18 cm= 18x10-2 m Ltotal= 2(18x10-2 m) = 36x10-2 m l =4,5 cm = 45x10-2 m d= 3mm =3x 10-3 m I,ik = 0,5 A

 Mencari besarnya massa kawat dan menghitung m.g kawat: m.g = Wki sin θki + Wka sin θka

(4)

4

m.g = 2W m.9,8 m/s2 = 2.(4,9x10-2N. ) m= 8,33x10-5 jadi F =m.g F= 8,33x10-5 . 9,8 m/s2 F= 8,17 x 10-4 N

2. Menyelidiki pengaruh besarnya arus (i) terhadap gaya lorenz (F).

 Dengan merubah variasi besarnya arus kawat (I), maka diperoleh simpangan kawat (d) Wtotal = 9,8x10-2 N l= 45x10-2 m

Ltotal= 36x10-2 m ik = 0,5 A

No Simpangan ke bawah Simpangan ke atas

I(A) d(mm) I(A) d(mm)

1 0,2 0,2 0,2 0,2

2 0,3 0,3 0,3 0,3

3 0,4 0,4 0,4 0,4

Berdarsaarkan data yang diperoleh terlihat bahwa simpangan kawat adalah ke bawah, dan ke atas sehingga untuk menghitung gaya lorenz (F) melalui :

F + mg + 2W sin q = 0

Dengan harga vektor FL, mg, dan W bernilai positif (+) bila berarah keatas dan negatif bila

berarah ke bawah. Maka untuk simpangan ke bawah oleh FL,

FL = 2

- mg………(1) Maka simpangan ke atasnya :

FL = 2

+ mg………(2) (-) bila q dibawah garis AB

(+) bila q diatas garis AB

(5)

5

 Mencari besarnya gaya Lorentz (F) simpangan ke bawah Data pertama: d=2x10-4 m W=4,9x10-2N L = 18x10-2 m m.g = 8,17 x 10-4 N menggunakan rumus : FL = 2 – mg FL = 2 ( )( ) ( ) – (8,17 x 10 -4 N) FL = -7,08 x10-4 Data kedua : d=3x10-4 m W=4,9x10-2N L = 18x10-2 m m.g = 8,17 x 10-4 N menggunakan rumus : FL = 2 – mg FL = 2 ( )( ) ( ) – (8,17 x 10 -4 N) FL = -6,54 x10-4 Data ketiga : d=4x10-4 m W=4,9x10-2N L = 18x10-2 m m.g = 8,17 x 10-4 N menggunakan rumus : FL = 2 – mg FL = 2 ( )( ) ( ) – (8,17 x 10 -4 N) FL = -5,599x10-4

(6)

6

 Mencari besarnya gaya Lorentz (F) simpangan ke atas Data pertama: d=2x10-4 m W=4,9x10-2N L = 18x10-2 m m.g = 8,17 x 10-4 N menggunakan rumus : FL = 2 + mg FL = 2 ( )( ) ( ) +(8,17 x 10 -4 N) FL = 9,26 x10-4 Data kedua : d=3x10-4 m W=4,9x10-2N L = 18x10-2 m m.g = 8,17 x 10-4 N menggunakan rumus : FL = 2 +mg FL = 2 ( )( ) ( ) +(8,17 x 10 -4 N) FL = 9,8 x10-4 Data ketiga : d=4x10-4 m W=4,9x10-2N L = 18x10-2 m m.g = 8,17 x 10-4 N menggunakan rumus : FL = 2 –+mg FL = 2 ( )( ) ( ) + (8,17 x 10 -4 N) FL = 1,03x10-3 N

(7)

7

 Selanjutnya didapatkan data simpangan ke bawah dan ke atas : Simpangan ke bawah NO I(A) FL (N) 1 0,2 -7,08 x10-4 2 0,3 -6,54 x10-4 3 0,4 -5,599x10-4 Simpangan ke atas NO I(A) FL (N) 1 0,2 9,26 x10-4 2 0,3 9,8 x10-4 3 0,4 1,03x10-3

Grafik hubungan F dengan I simpangan ke bawah

y = 123.33x + 0.333 R² = 0.7819 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 -0.001 -0.0005 0 0.0005 0.001

Grafik hubungan F dengan I

I Linear (I)

(8)

8

Grafik hubungan F dengan I simpangan ke atas

3. Menyelidiki pengaruh besarnya kuat medan magnet (B) terhadap besarnya gaya Lorenz (F).

Dengan merubah variasi besarnya kuat arus kumparan (ik) dan kuat arus listrik(i) konstant.

Wtotal = 9,8x10-2 N l= 45x10-2 m

Ltotal= 36x10-2 m i = 0,5 A

No Simpangan ke bawah Simpangan ke atas

Ik(A) d(mm) Ik(A) d(mm)

1 0,1 0,2 0,1 0,2

2 0,2 0,35 0,2 0,3

3 0,3 0,45 0,3 0,4

Dengan menggunakan rumus yang telah ditetapkan , maka besrnya gaya lorentz dapat dicari :  Mencari besarnya gaya Lorentz (F) simpangan ke bawah

Data pertama: d=2x10-4 m W=4,9x10-2N L = 18x10-2_m m.g = 8,17 x 10-4 N menggunakan rumus : FL = 2 – mg FL = 2 ( )( ) ( ) – (8,17 x 10 -4 N) FL = -7,08 x10-4 y = -170.35x + 0.4141 R² = 0.701 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012

Grafik hubungan F dengan I

I Linear (I)

(9)

9

Data kedua : d=3,5x10-4 m W=4,9x10-2N L = 18x10-2 m m.g = 8,17 x 10-4 N menggunakan rumus : FL = 2 – mg FL = 2 ( )( ) ( ) – (8,17 x 10 -4 N) FL = -6,26 x10-4 Data ketiga : d=4,5x10-4 m W=4,9x10-2N L = 18x10-2 m m.g = 8,17 x 10-4 N menggunakan rumus : FL = 2 – mg FL = 2 ( )( ) ( ) – (8,17 x 10 -4 N) FL = -5,72x10-4

 Mencari besarnya gaya Lorentz (F) simpangan ke atas Data pertama: d=2x10-4 m W=4,9x10-2N L = 18x10-2 m m.g = 8,17 x 10-4 N menggunakan rumus : FL = 2 + mg FL = 2 ( )( ) ( ) +(8,17 x 10 -4 N) FL = 9,26 x10-4 Data kedua : d=3x10-4 m

(10)

10

W=4,9x10-2N L = 18x10-2 m m.g = 8,17 x 10-4 N menggunakan rumus : FL = 2 +mg FL = 2 ( )( ) ( ) +(8,17 x 10 -4 N) FL = 9,8 x10-4 Data ketiga : d=4x10-4 m W=4,9x10-2N L = 18x10-2 m m.g = 8,17 x 10-4 N menggunakan rumus : FL = 2 –+mg FL = 2 ( )( ) ( ) + (8,17 x 10 -4 N) FL = 1,03x10-3 N

 Selanjutnya didapatkan data simpangan ke bawah dan ke atas : Simpangan ke bawah NO Ik(A) FL (N) 1 0,1 -7,08 x10-4 2 0,2 -6,26 x10-4 3 0,3 -5,72x10-4 Simpangan ke atas NO Ik(A) FL (N) 1 0,1 9,26 x10-4 2 0,2 9,8 x10-4 3 0,3 1,03x10-3

(11)

11

Grafik hubungan F dengan I simpangan ke bawah

Grafik hubungan F dengan I simpangan ke atas

 Dari data hasil percobaan tersebut kemudian kita menghitung besar B untuk masing-masing harga I sebagai berikut B = ik × k, dengan k = tetapan.

NO Simpangan ke bawah Simpangan ke atas

B = ik × k F (newton) B = ik × k F (newton)

1 0.2 × k -7,08 x10-4 0,2 X k 9,26 x10-4

2 0.3× k -6,26 x10-4 0,3 x k 9,8 x10-4

3 0.4 × k -5,72x10-4 0,4 x k 1,03x10-3

Menghitung k (konstanta medan) dengan mencari dulu kuat medan (B) untuk masing-masing keadaan dengan ik dan l yang sudah diketahui.

Rumus F = il ×B maka:  Simpangan ke bawah Data pertama : B = =_{( )( )} -3,15 x 10-3 Tesla y = 0.0007x - 0.0008 R² = 0.9861 -0.0008 -0.0006 -0.0004 -0.0002 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4

Grafik hubungan F dengan I

Y-Values Linear (Y-Values) y = -0.0041x + 0.0015 R² = 0.701 0 0.001 0.002 0 0.1 0.2 0.3 0.4

Grafik hubungan F dengan I

Y-Values Linear (Y-Values)

(12)

12

Setelah B diperoleh maka k dapat dihitung dengan B = ik × k maka,

k = = -3,15 x 10-2

Data kedua :

B = =_{( )( )} -2,78 x 10-3 Tesla

k = = 1,39x 10-2

Data ketiga :

B = =_{( )( )} -2,54 x 10-3 Tesla

k = = 8,47x 10-3 Tesla

 Simpangan ke atas Data pertama :

B = =_{( )( )} 4,12 x 10-3 Tesla

k = = 4,12 x 10-2

Data kedua :

B = =_{( )( )} 4,35 x 10-3 Tesla

k = = 2,158x 10-2

Data ketiga :

B = =_{( )( )} 4,58x 10-3 Tesla

(13)

13

Jika di masukkan didalam tabel :

NO Simpangan ke bawah B (tesla) k 1 -3,15 x 10-3 -3,15 x 10-2 2 -2,78 x 10-3 1,39x 10-2 3 -2,54 x 10-3 8,47x 10-3 k rata-rata = 0,0018 Simpangan ke atas NO B(Tesla) k 1 4,12 x 10-3 4,12 x 10-2 2 4,35 x 10-3 2,158x 10-2 3 4,58x 10-3 1,53 x 10-2 k rata-rata = 0,026

Grafik hubungan B dengan F simpangan ke bawah

y = 0.2228x - 6E-06 R² = 1 -0.0008 -0.0006 -0.0004 -0.0002 0 -0.004 -0.003 -0.002 -0.001 0

Grafik hubungan B dengan F

B Linear (B)

(14)

14

Grafik hubungan B dengan F simpangan ke atas

F. KESIMPULAN

 Pada pengukuran pendahuluan didapatkan besarnya mg sebesar: 8,17 x 10-4

N  Besarnya gaya lorentz masing-masing simpangan diperoleh dengan rumus : FL = 2

+mg

 Besarnya nilai konstanta (k) diperoleh dari : B = dan dimasukkan ke dalam rumus : k =

 Dari percobaan gaya lorentz terjadi simpangan kawat ke atas dan ke bawah hal ini disebabkan karena arah aliran arus yang tegak lurus dengan medan magnet kumparan  Arah datangnya arus juga mempengaruhi simpangan kawat.

 Untuk mendapatkan data simpangan ke bawah maka arah arus di rubah pada arah sebaliknya

 Dari hasil grafik hubungan F dengan I simpangan ke bawah dapat di simpulkan semakin besar arus listrik yang mengalir makan gaya lorentz juga akan semakin besar nilainya.  Pada pnyelidikan besarnya kuat medan magnet dengan gaya lorentz terlihat pada grafik

semakin besar kuat medan magnet yang dihasilkan kumparan maka gaya lorentz yang bekerja pada kumparan tersebut juga semakin besar.

 Dari grafik bagian F vs b maka didapatbesarnya k : rata-rata k simpangan ke bawah sebesar 0,0018 dan k rata-rata simpangan ke atas sebesar 0,026

y = 17.776x + 0.0141 R² = 0.4182 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012

Grafik hubungan B dengan F

B Linear (B)

(15)

15

G. DAFTAR PUSTAKA