1
1. Muatan Listrik, Jenis muatan dan Interaksi Antarmuatan
Kita mengetahui bahwa suatu materi bersifat listrik apabila mengandung partikel- partikel listrik, yaitu proton dan elektron. Muatan positif pada proton sama dengan muatan negatif pada elektron. Suatu benda dapat menunjukkan gejala kelistrikan tergantung pada jumlah relatif dari partikel-partikel ini.
a. Jika jumlah proton sama dengan jumlah elektron dalam suatu benda muatan yang dihasilkan adalah nol dan netral secara listrik,
b. Jika dari benda dihilangkan beberapa elektron, sehingga terjadi kekurangan elektron, maka akibatnya benda menjadi bermuatan positif.
c. Jika benda netral disuplai elektron, sehingga benda akan kelebihan elektron, maka akibatnya benda menjadi bermuatan negatif (Mehta, 2008 :1)
Percobaan sederhana atau kejadian pada kehidupan sehari-hari yang menunjukkan gejala kelistrikan adalah saat menyisir rambut pada hari yang kering, sisir yang digunakan dapat menarik potongan-potongan kecil dari kertas. Efek yang sama juga dapat terjadi saat bahan-bahan tertentu saling digosokkan seperti kaca dengan kain sutra maupun mistar mika dengan kain wol. ( Serway, 2014: 690).
Pada serangkaian percobaan sederhana, ditemukan dua jenis muatan listrik oleh Benjamin Franklin (1706-1790) yaitu positif dan negatif. Percobaan yang dilakukan untuk membuktikan keberadaan kedua jenis muatan dengan cara menggantungkan batang kertas dari karet yang telah digosok oleh kain sutra, pada seutas tali. Kemudian sebuah batang kaca yang telah digosokkan pada kain sutra didekatkan pada batang karet maka akan terjadi interaksi saling tarik menarik. Sebaliknya jika kedua batang karet saling didekatkan keduanya akan tolak menolak (Serway, 2014: 691).
A. JENIS MUATAN, INTERAKSI ANTAR MUATAN DAN HUKUM COULOUMB
Gambar 1.1 (a) interaksi antara kaca dengan karet (b) interaksi antara karet dengan karet (Serway, 2014:691)
Percobaan ini menghasilkan kesimpulan bahwa interaksi antar benda sejenis (benda bermuatan positif dengan positif atau benda bermuatan negatif dengan negatif) akan saling tolak menolak. Sedangkan benda yang berbeda jenis (benda bermuatan positif dan negatif) akan saling tarik menarik. Aspek penting lainnya adalah proses pengaliran listrik (elektrifikasi) terjadi karena adanya perpindahan muatan dari satu benda ke benda lainnya. Akan tetapi jumlah muatan total dari kedua benda tidak berubah (Serway, 2014:
691). Artinya muatan bersifat kekal sesuai dengan hukum kekekalan muatan yang merupakan hukum dasar dialam. Proses perpindahan elektron mengakibatkan salah satu benda kelebihan muatan negatif dan benda lainnya kekurangan muatan negatif. Sebagai contohnya saat batang kaca digosokkan dengan kain sutra seperti gambar 1.2
Gambar 1.2 Batang kaca digosok kain sutra (Serway, 2014: 691)
Kain sutra mendapatkan muatan negatif dengan jumlah yang sama dengan jumlah muatan positif pada batang kaca. Sehingga kaca sekarang menjadi benda bermuatan positif. Dan kain sutra menjadi bermuatan negatif. (Serway, 2014: 691).
Interaksi antarbenda bermuatan juga dapat dilihat berdasarkan deret tribolistrik. Deret tribolistrik merupakan urutan benda dimana benda yang berada di atas urutan lebih positif dibanding benda yang berada di bawah urutan. Urutan deret tribolistrik dapat dilihat pada tabel 1.1
Tabel 1.1 Deret Tribolistrik (Tipler, 2008: 695) No Bahan
1 Asbestos 2 Glass
3 Nylon 4 Wool 5 Lead 6 Silk 7 Aluminum
8 Paper 9 Cotton 10 Steel
11 Hard rubber 12 Nickel and copper 13 Brass and silver 14 Synthetic rubber 15 Orlon
16 Saran
17 Polyethylene 18 Teflon
19 Silicone rubber
Gejala kelistrikan banyak digunakan dalam pemanfaatan kehidupan sehari-hari seperti penggunaan penyemprot cat elektrostatis, powder coating, pengumpulan abu dalam cerobong asap, printer ink jet non impak dan lain sebagainya ( Halliday, 2010:3).
2. Gaya Coulomb
Telah diketahui bahwa muatan listrik memberikan gaya tarik atau tolakan pada muatan listrik lainnya. Apa faktor yang mempengaruhi besarnya gaya ini? Untuk
menemukan jawaban, fisikawan Prancis Charles Coulomb (1736-1806) menyelidiki gaya listrik pada 1780-an menggunakan keseimbangan torsi seperti gambar 1.3 (Giancolli, 2014: 447).
Gambar 1.3 Percobaan Coulomb (Giancoli, 2014: 447)
Percobaan yang dilakukan Coulomb yaitu ketika bola bermuatan eksternal ditempatkan dekat dengan bola bermuatan pada batang yang digantungkan, batang tersebut berputar sedikit. Sudut perputaran batang yang digantung sebanding dengan gaya yang diterapkan. Melalui percobaan, Coulomb dapat berargumen bahwa gaya listrik yang dikerahkan oleh satu benda bermuatan kecil pada sebuah objek bermuatan kecil berbanding lurus dengan muatan pada masing-masing. Jika muatan pada salah satu objek digandakan, gaya digandakan dan muatan pada kedua objek digandakan, gaya meningkat menjadi empat kali lipat dari nilai semula. Hal ini berlaku jika jarak kedua muatan sama atau tetap. Namun, jika jarak di antara kedua muatan dijauhkan, ditemukan bahwa gaya berkurang dengan kuadrat jarak di antara mereka. Artinya, jika jaraknya dua kali lipat, gayanya menjadi seperempat dari nilai semula (Giancoli, 2014:447).
Coulomb menyimpulkan bahwa besarnya gaya F yang diberikan dari suatu benda ke benda lain , sebanding dengan perkalian muatan kedua benda tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat dari jarak r di antara kedua muatan seperti terlihat pada gambar 1.4.
Gambar 1.4Gaya Coulomb antara dua muatan, yang terpisah sejauh r (Giancoli, 2014:447)
Sehingga Gaya Coulomb dinyatakan dengan : 𝐹⃑ =𝑘𝑄1𝑄2
𝑟2 (1.1)
Konstanta k dalam Persamaan 1 sering juga ditulis dalam bentuk konstanta lain, yaitu 0 yang disebut permitivitas ruang hampa. Dimana 0 8,85 10 12 2 / . 2
4
1 C Nm
k
sehingga dapat diketahua bahwa nilai k 8,988109N.m2/C2 9,0109N.m2 /C2 (Giancoli, 2014: 448). Maka persamaan Gaya Coulomb juga dapat ditulis menjadi
𝐹⃑ =𝑘𝑄1𝑄2
𝑟2 = 1
4𝜋𝜀0 𝑄1𝑄2
𝑟2 (1.2)
Arah gaya listrik selalu sepanjang garis yang menghubungkan dua muatan. Jika kedua muatan memiliki tanda yang sama, gaya pada masing-masing muatan diarahkan berlawanan (tolak menolak). Jika dua muatan memiliki tanda yang berlawanan, gaya pada kedua muatan diarahkan berhadapan (mereka menarik) seperti pada gambar 1.5 (Giancoli, 2014: 448).
Gambar 1.5 Arah Gaya Coulomb (Giancoli, 2014: 448)
Hukum Ohm menyatakan bahwa besar arus listrik yang mengalir melalui suatu penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diberikan kepadanya. Sebuah benda penghantar dikatakan sesuai hukum Ohm apabila nilai resistansinya tidak bergantung terhadap besar dan polaritas beda potensial yang dikenakan kepadanya. Berdasarkan hukum Ohm, 1 Ohm didefinisikan sebagai hambatan yang digunakan dalam suatu rangkaian yang dilewati kuat arus sebesar 1 Ampere dengan beda potensial 1 Volt, sehingga hambatan adalah perbandingan antara beda potensial terhadap kuat arus. Sehingga besar kecilnya hambatan listrik tidak dipengaruhi oleh besar tegangan dan arus listrik. (Tipler, 2008:844)
Besarnya arus listrik yang mengalir tergantung dari besarnya hambatan kawat dimana, semakin besar hambatan kawat maka semakin kecil arus yang mengalir. Misalkan sumber listrik bertegangan 1 volt dihubungkan dengan hambatan sebesar 1 Ohm, maka arus yang mengalir sebesar 1 ampere. George Simon Ohm (1787 – 1854) adalah ilmuwan yang pertama kali menjelaskan hubungan antara kuat arus listrik dan beda potensial listrik.
Gambar 1.6 Titik hubungan kuat arus dan beda potensial listrik
Berdasarkan hasil eksperimen Ohm menunjukkan bahwa arus listrik yang mengalir pada kawat penghantar sebanding dengan beda potensial yang diberikan pada ujung-ujung penghantar itu. Artinya, jika beda potensial diperbesar, maka arus listrik yang mengalir juga semakin besar. Sebaliknya, jika beda potensial diperkecil, maka arus listrik yang mengalir juga semakin kecil. Hubungan ini secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut:
V
I (1.3)
Besar arus listrik pada suatu rangkaian listrik dipengaruhi oleh besar hambatan listrik.
Untuk nilai tegangan tertentu, semakin besar hambatan, maka semakin kecil arus listrik yang mengalir. Hal ini menunjukkan bahwa kuat arus listrik berbanding terbalik dengan besar hambatan listrik dan secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut ini:
I R1 (1.4)
B. HUKUM OHM
Berdasarkan hasil eksperimen Ohm didapatkan kesimpulan penting yang dikenal dengan hukum Ohm. Hukum Ohm menyatakan bahwa: ”Kuat arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar sebanding dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar dan berbanding terbalik dengan hambatan listriknya, dengan syarat suhunya konstan”. (Tipler, 2008:844). Sehingga secara matematis, hukum Ohm dapat dirumuskan dengan persamaan sebagai berikut:
R
I V (1.5)
Berdasarkan persamaan di atas, besar hambatan listrik adalah :
I
RV (1.6)
Satuan hambatan juga dapat diturunkan dari satuan beda potensial listrik dibagi dengan satuan kuat arus listrik atau volt/ampere. Satuan ini setara dengan satuan SI untuk hambatan yaitu ohm (Ω), dimana:
ampere ohm volt
1
1 1 (1.7)
Jadi, satu ohm merupakan hambatan bagi suatu konduktor ketika beda potensial satu volt diberikan pada ujung-ujung konduktor maka kuat arus satu ampere mengalir melalui konduktor tersebut. Hukum Ohm bukan merupakan pernyataan yang universal, tapi hanya sekedar hukum empiris yang menyediakan deskripsi (gambaran) yang baik bagi sebagian materi tertentu yang mengikuti hukum Ohm yang disebut komponen ohmik. Nilai hambatan R untuk komponen ohmik selalu konstan asalkan suhunya konstan. Sebagian besar jenis logam merupakan contoh komponen ohmik, seperti tembaga, nikrom, perak, dan lain-lain. Untuk materi yang tidak memenuhi hukum Ohm yang disebut komponen non-ohmik, hambatan R tergantung pada beda potensial V, jadi tidak konstan.
Grafik hubungan antara kuat arus listrik (I) dengan beda potensial (V) untuk komponen ohmik dan non-ohmik dapat dilihat pada Gambar 1.7.
Gambar 1.7 Grafik I-V Komponen (a) Ohmik (b) Non-Ohmik (Tipler, 2008:845).
Suatu penghantar dari kawat logam, jika suhu dan sifat-sifat fisik lainnya dijaga konstan, maka hambatan kawat R adalah konstan. Secara umum untuk kawat-kawat logam, makin besar suhu maka makin besar pula hambatan listriknya. Namun untuk kebanyakan logam paduan, hambatannya hanya sedikit dipengaruhi oleh perubahan suhu. Setiap bahan memiliki nilai hambatan jenis masing-masing. Hambatan jenis bahan kawat (), merupakan sifat khas bahan kawat dan tidak bergantung pada ukuran atau bentuk kawat. Berikut ditunjukkan nilai hambatan jenis dari berbagai bahan.
Tabel 1.2. Hambatan Jenis
Bahan Resistivitas ρ pada
200C (Ωm) Bahan Resistivitas ρ pada 200C (Ωm)
Conducting Elements Germanium 0,45
Aluminum 2,8 × 10-8 Silicon 640
Copper 1,7 × 10-8 Insulators
Iron 10 × 10-8 Neoprene ~109
Lead 22 × 10-8 Polystyrene ~108
Mercury 96 × 10-8 Porcelain ~1011
Platinum 100 × 10-8 Wood 108 -1014
Silver 1,6 × 10-8 Glass 1010 -1014
Tungsten 5,5 × 10-8 Hard rubber 1013 -1016
Carbon 3500 × 10-8 Amber 5 × 1014
Conducting alloys Sulfur 1 × 1015
Brass ~8 × 10-8 Teflon 1 × 1014
Constantin (60%Cu, 40%
Ni)
~44 × 10-8 Body material Manganin (~ 84%Cu, ~12%
Mn, ~4% Ni)
44 × 10-8 Blood 1,5
Nichrome 100 × 10-8 Fat 25
Semiconductors
(Tipler, 2008:847).
Kawat penghantar memiliki elemen panjang (l). Semakin panjang suatu kawat penghantar, maka hambatan listriknya (R) juga semakin besar. Sebaliknya, semakin pendek suatu kawat penghantar, maka hambatan listriknya juga semakin kecil. Jadi dapat dituliskan :
l R
(1.8)
C. HAMBATAN KAWAT PENGHANTAR
Semakin besar luas penampang kawat (A), maka hambatan listriknya (R) semakin kecil. Sebaliknya, semakin kecil luas penampang kawat, maka hambatan listriknya semakin besar. Jadi dapat dituliskan :
R 1A (1.9)
Gambar 1.8. Penampang Melintang Kawat Penghantar Lurus
Dari ketiga persamaan diatas dapat diketahui bahwa nilai hambatan listrik suatu kawat penghantar (R) dapat diketahui melalui persamaan:
A R l
(1.10) Keterangan:
R = hambatan listrik (Ω)
= hambatan jenis bahan kawat (Ωm) l = panjang kawat (m)
A = luas penampang kawat (m2)
Suatu hambatan dapat disusun menjadi beberapa jenis rangkaian. Rangkaian hambatan terdiri dari rnagkaian hambatan seri, rangkaian hambatan paralel, serta rangkaian campuran(seri-paralel). Berikut ini penjelasan mengenai rangkaian hambatan seri dan paralel.
1. Rangkaian hambatan seri
Rangkaian hambatan seri merupakan suatu penyusunan komponen-komponen listrik di mana semua arus listrik melewati komponen-komponen tersebut secara berurutan. Hubungan seri komponen-komponen listrik serta rangkaian penggantinya dapat dilihat pada gambar 1.9
Gambar 1.9 (a) Dua buah komponen dihubungkan secara seri (b) Rangkaian Pengganti Hubungan Seri (Tipler, 2008: 854)
Pada rangkaian seri, komponen-komponen listrik dialiri oleh arus listrik yang sama besar.
bc ab
total I I
I
(1.11)
Tegangan antara a dan c adalah :
)
( 1 2
2
1 IR I R R
IR V V
V ab bc (1.12)
Karena V IRac, maka :
2 1
2 1
2 1
) (
) (
R R R
R R I IR
R R I V
ac ac
(1.13)
Jika terdapat n buah hambatanyang terhubung seri, maka :
n
gab R R R
R 1 2 ... . (1.14)
D. RANGKAIAN SERI-PARALEL
Rangkaian hambatan seri bertujuan untuk memperbesar hambatan suatu rangkaian.
Kuat arus listrik yang melalui tiap-tiap penghambat sama besar, yaitu sama dengan kuat arus listrik yang melalui hambatan penggantinya sehingga secara matematis dapat ditulis
Iseri
I I
I1 2 3 .... (1.15)
Sedangkan tegangan listrik pada ujung-ujung hambatan pengganti seri sama dengan jumlah tegangan pada ujung-ujung tiap penghambat.
3 ....
2
1
V V V
Vseri
(1.16)
Rangkaian hambatan seri berfungsi sebagai pembagi tegangan, di mana tegangan pada ujung- ujung tiap penghambat sebanding dengan hambatannya.
...
: : : ....
: :
: 2 3 1 2 3
1 V V R R R
V
(1.17)
Jika V1 V2 V3 ...V , maka :
R V R R V R
R V R R V R
R V R R V R
....
....
....
3 2 1
3 3
3 2 1
2 2
3 2 1
1 1
(1.18)
Berdasarkan hukum ohm diperoleh 𝑉 = 𝐼1𝑅1+ 𝐼2𝑅2+ 𝐼3𝑅3
karena arus yang mengalir pada setiap hambaran sama dengan I sehingga dapat mensubstitusikan nilai I1, I2, dan I3 dengan I maka
𝑉 = 𝐼( 𝑅1+ 𝑅2+ 𝑅3)
dengan 𝑉 = 𝐼 𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ,jika hambatan total ditulis sebagai Rs, maka persamaan itu dapat dituliskan
𝐼𝑅𝑠 = 𝐼( 𝑅1+ 𝑅2+ 𝑅3)
Sehingga dapat diperoleh bahwa besar hambatan total pada rangkaian seri adalah 𝑅𝑠= 𝑅1+ 𝑅2+ 𝑅3
(1.19)
2. Rangkaian Hambatan Paralel
Rangkaian paralel merupakan suatu penyusunan komponen-komponen di mana arus listrik terbagi untuk melewati masing-masing komponen secara serentak. Hubungan paralel komponen-komponen listrik serta rangkaian penggantinya dapat dilihat pada gambar 1.10.
Gambar 1.10 (a) Dua komponen yang dihubungkan secara paralel (b) Rangkaian pengganti hubungan paralel (Tipler,2008: 854)
Rangkaian paralel bertujuan untuk memperkecil hambatan suatu rangkaian.
Tegangan pada ujung-ujung tiap komponen sama besar, yaitu sama dengan tegangan pada ujung-ujung hambatan pengganti paralelnya.
paralel
V V
V
V1 2 3 .... (1.20)
Sedangkan kuat arus listrik yang melalui hambatan pengganti paralel sama dengan jumlah kuat arus listrik yang melalui tiap-tiap komponen.
3 ....
2
1
I I I
Iparalel
(1.21)
Rangkaian paralel berfungsi sebagai pembagi arus listrik di mana kuat arus listrik yang melalui tiap-tiap komponen sebanding dengan kebalikan nilai hambatannya.
....
1 : 1 : 1 : ...
: : :
3 2 1 3
2
1 I I R R R
I
(1.22)
: maka I, ...
: I I I :
Jika 1 2 3
1 ...
1 1
1
1 ...
1 1
1
3 2 1
2 2
3 2 1
1
1
R R R I R atau I R
R R
I R
(1.23)
Sesuai hukum Ohm dimana maka arus yang mengalis pada ujung-ujung R1,R2, dan R3 berturut turut adalah
𝐼 = 𝑉1
𝑅1+ 𝑉2
𝑅2+𝑉3
𝑅3
Karena tegangan yang mengalir pada setiap hambaran sama dengan V sehingga dapat mensubstitusikan nilai V1, V2, dan V3 dengan Vtotal maka
𝐼 = 𝑉
𝑅1+ 𝑉
𝑅2+ 𝑉
𝑅3 𝐼 = 𝑉 (1
𝑅1+ 1
𝑅2+ 1
𝑅3) dengan 𝐼 = 𝑉
𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ,jika hambatan total ditulis sebagai Rp, maka persamaan itu dapat dituliskan
𝑉
𝑅𝑝 = 𝑉 (1
𝑅1+ 1
𝑅2+ 1
𝑅3)
Sehingga dapat diperoleh bahwa besar hambatan total pada rangkaian paralel adalah
1 𝑅𝑝 = (1
𝑅1+ 1
𝑅2+ 1
𝑅3) (1.24)
(Tipler, 2008:854-855).
Percobaan Michael Faraday (1771-1867) dan Yoseph Henry (1797-1878), menemukan bahwa ketika perubahan medan magnet dapat menimbulkan gaya gerak listrik di ujung-ujung kumparan. Eksperimen oleh Faraday, Henry, dan lainnya menunjukkan bahwa jika fluks magnetic yang melalui kumparan berubah maka ggl akan sama besarnya dengan laju perubahan fluks (Tipler, 2008: 961). Berdasarkan hasil percobaan ini menunjukkan bahwa adanya perubahan fluks medan magnet dapat menimbulkan arus listrik. Apabila magnet batang pada percobaan diam dalam kumparan, maka tidak akan terdeteksi adanya arus pada ujung- ujung kumparan. Hal ini dikarenakan tidak terjadi perubahan fluks medan magnet pada kumparan sehingga arus induksi tidak dapat dihasilkan.
Gambar 1.11 Fluks magnetik (Tipler, 2008:962)
Besarnya GGL induksi bergantung pada laju perubahan fluks medan magnet dan banyaknya lilitan pada kumparan. Secara sistematis dapat dituliskan sebagai berikut:
𝜀 = −𝑁𝑑∅
𝑑𝑡 (1.25) Keterangan:
𝜀 = GGL induksi (V) N = Jumlah lilitan
𝑑∅
𝑑𝑡 = fluks medan magnet(Wb) (Tipler, 2008: 962)
Kumparan seperti kawat logam akan timbul ggl induksi di ujung ujung kumparan yang besarnya sama dengan laju perubahan fluks magnet. Peristiwa tersebut dikenal sebagai hukum Faraday. Tanda minus dalam hukum Faraday berkaitan dengan arah ggl yang diinduksi (searah atau berlawanan arah jarum jam) (Tipler, 2008: 962). Tanda minus dalam hukum Faraday dijelaskan melalui hukum Lentz. Lenz menyatakan bahwa gaya gerak listrik induksi yang
E. GAYA GERAK LISTRIK (GGL) INDUKSI
berada dalam arah sedemikian rupa untuk menentang, atau cenderung menentang, perubahan yang menghasilkannya.
Gambar 1.12 Batang magnet yang bergerak menuju kumparan (Tipler, 2008: 965) Sesuai dengan Hukum Lenz dimana GGL dan arus yang diinduksi ini harus dalam arah untuk menentang gerakan magnet batang. Artinya, arus yang diinduksi dalam loop menghasilkan medan magnetnya sendiri, dan medan magnet ini harus mengerahkan kekuatan ke kiri pada magnet batang yang mendekat (Tipler, 2008: 965).
Gambar 1.13 Momen magnetik dalam kumparan (Tipler, 2008: 965)
Gambar 1.13 menunjukkan momen magnetik yang diinduksi dari kumparan saat ini ketika magnet bergerak ke arah itu. Lingkaran itu bertindak seperti magnet kecil dengan kutub utara di sebelah kiri dan kutub selatan di sebelah kanan, karena seperti kutub yang menolak, sehingga momen magnetik yang diinduksi dari kumparan melawan magnet batang dimana arahnya menentang gerakannya menuju kumparan. Ketika fluks magnet melalui kumparan, medan magnet akibat arus yang diinduksi menghasilkan fluks sendiri yang melalui kumparan yang sama dan berlawanan sebagai tanda perubahan awal fluks (Tipler, 2008: 965).
Ketika kawat lurus ditempatkan dalam medan magnet di antara kutub dari magnet arus mengalir pada kawat. Pada percobaan ini menunjukkan bahwa gaya diarahkan menuju kawat tetapi gaya ini tidak menuju ke salah satu kutub magnet. Namun sebaliknya, gaya diarahkan pada sudut tegak lurus terhadap arah medan magnet yakni ke arah bawah. Apabila arah arus dibalik, maka gaya dikerahkan dalam arah yang berlawanan, yaitu ke atas. Arah gaya ini dapat digambarkan melalui aturan tangan kanan. Cara menggunakan aturan tangan kanan ini dengan mengarahkan tangan kanan sampai jari-jari terentang. Arah jari-jari sesuai dengan arah arus konvensional I, ketika menekuk jari-jari maka arahnya sesuai dengan arah medan magnet 𝐵⃗ . Ibu jari yang berdiri menunjukkan arah gaya 𝐹 pada kawat (Giancoli, 2014: 564).
Gaya ini dinamakan Gaya Lorentz.
Gambar 1.14 (a) Gaya pada kawat penghantar dalam medan magnet (b) Gaya pada kawat penghantar dalam medan magnet dengan arah arus dibalik (c)Kaidah tangan kanan (Giancoli, 2014: 564)
Cara memperoleh gaya Lorentz 𝐹 dengan memutar arah i ke ujung vektor 𝐵⃗ melalui sudut terkecil menunjukkan bahwa 𝐹 diperoleh dari perkalian silang antara vektor L (mewakili arah i karena i bukan besaran vektor) dan vektor 𝐵⃗ (Halliday, 2011: 750-751).
Gambar 1.15 Kawat penghantar dalam medan magnet (Halliday, 2011:751).
F. GAYA LORENTZ
Jika suatu kawat lurus berarus diletakkan dalam sebuah medan magnet akan mendapatkan gaya magnet atau biasa disebut gaya Lorentz. Besarnya gaya Lorentz secara vektor dapat dirumuskan dengan persamaan :
𝐹 = 𝑖𝐿⃗ 𝑥 𝐵⃗ (1.26)
Gambar 1.16 Kawat penghantar yang membentuk sudut 𝜃 dalam medan magnet (Halliday, 2011:751).
Adapun besar gaya Lorentz yang ditimbulkan apabila kawat penghantar membentuk sudut 𝜃 dapat dirumuskan dengan persamaan sebagai berikut :
𝐹 = 𝑖𝐿⃗ 𝑥𝐵⃗ sin 𝜃 (1.27) Keterangan :
i = Kuat arus (Ampere)
L = Panjang Konduktor/kawat dalam medan magnet (m) B = induksi magnetik medan magnet (T)
𝜃 = sudut apit terkecil antara arah arus i dan arah induksi magnetik 𝐵⃗ (Halliday, 2011: 750- 751).
Giancoli, D. C. (2014). Fisika Prinsip dan Aplikasi. Jakarta: Penerbit Erlangga.
Giancoli, D. C. (2014).Physics: Principles with Applications,7th edition. USA : Pearson Education,Inc
Halliday, David & Resnick. (2011). Fundamentals of Physics Ninth Edition. America: Jearl Waalker
Jewett, Serway. (2010). Fisika untuk Sains dan Teknik edisi 6. Jakarta : Salemba Teknika Jewett, Serway. (2014). Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics Ninth
Edition. USA: Brooks/Cole Cengage Learning
Mehta, V. a. (2008). Basic Electrical Engineering. Ram Nagar, New Delhi: S. Chand Publishing.
Tipler, Paul A. (2008). Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics Sixth Edition.
New York: Freeman and Company
