Rumus Gaya Lorentz, Cara Menentukan Arah, dan Contoh Soalnya

Ilustrasi rumus gaya Lorentz. Foto: Unsplash.

Rumus gaya Lorentz digunakan untuk menentukan gaya yang dialami muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet. Gaya Lorentz sendiri berkaitan dengan gaya elektromagnetik yang melibatkan arus listrik dengan gaya magnet.

Berdasarkan buku Kumpulan Rumus Terlengkap Matematika-Fisika-Kimia oleh Wahyu Untara dan Aqla Aksara, gaya Lorentz ditemukan oleh Hendrik Antoon Lorentz, fisikawan Belanda.

Selengkapnya tentang materi rumus gaya Lorentz bisa disimak di artikel ini. Berita Hari Ini juga akan membagikan contoh soal untuk menambah pemahaman peserta didik.

Rumus Gaya Lorentz

Ilustrasi rumus gaya Lorentz. Foto: Pexels/Katerina Holmes.

Merangkum buku Seribu Pena Fisika SMU Kelas 3 oleh Marthen Kanginan, gaya Lorentz adalah gaya magnetik yang disebabkan adanya kawat berarus berada dalam daerah medan magnet.

Secara notasi vektor, rumus gaya Lorentz adalah hasil perkalian vektor, dapat ditulis sebagai berikut:

Di mana,

Besar gaya Lorentz dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

Di mana:

Gaya Lorentz juga dapat disebabkan karena adanya uatan listrik bergerak dengan kecepatan tertentu memotong daerah bermedan magnetik. Hal tersebut dapat dinyatakan dalam rumus berikut:

Di mana:

Kemudian, besar gaya Lorentz yag dialami partikel bermuatan yang bergerak dalam medan magnetik, yaitu:

Di mana:

Baca Juga: Rumus Persen di Excel dan Cara Menghitungnya yang Tepat

Cara Menentukan Arah Gaya Lorentz

Ilustrasi gaya Lorentz. Foto: unsplash.com/ Dan Cristian Pădureț

Menyadur karya ilmiah berjudul Pengembangan Alat Peraga Motor DC Menggunakan Konsep Gaya Lorentz untuk Pembelajaran Fisika SMA oleh Fitri Ayu Sundari, Universitas Negeri Jakarta, arah gaya Lorentz dapat ditentukan menggunakan kaidah putaran tangan kanan.

Jari-jari tangan kanan diatur sedemikian rupa, sehingga ibu jari tegak lurus terhadap keempat jari lain dan tegak lurus terhadap arah telapak tangan. Sebagaimana ditunjukkan dalam gambar di bawah:

Cara menentukan arah gaya Lorentz. Foto: Pengembangan Alat Peraga Motor DC Menggunakan Konsep Gaya Lorentz untuk Pembelajaran Fisika SMA

Di mana:

Contoh Soal Gaya Lorentz

Ilustrasi mengerjakan soal gaya Lorentz. Foto: dok. Unsplash/Unseen Studio

Untuk menambah pemahaman materi gaya Lorentz, berikut sederet contoh soal dan pemabahasannya di bawah ini, disadur dari Modul Pembelajaran SMA Fisika Kelas XII oleh Sujoko dan sumber lainnya:

Soal 1

Sebuah kawat lurus dialiri arus listrik dari barat ke timur memotong medan magnetik yang berarah ke selatan. Arah gaya Lorentznya adalah...

Diketahui:

Ditanya:

Dijawab:

Sesuai dengan kaidah tangan kanan, apabila kuat arus listrik ke timur dan arah medan magnetik ke selatan, arah gaya Lorentz ke bawah.

Soal 2

Sebuah kawat lurus panjangnya 20 cm dialiri arus listrik 4 A, memotong medan magnet yang besarnya 100 T secara tegak lurus. Gaya magnetik yang dihasilkan adalah….

Diketahui:

Ditanya:

Dijawab:

F = i l x B

= 4 (20.10^-2) x 100

= 80 N

Jadi, gaya magnetik yang dihasilkan adalah 80 N.

Soal 3

Sebuah kawat lurus panjangnya 20 cm dialiri arus listrik 2 A, memotong medan magnet yang besarnya 200 T dan membentuk sudut sudut 30 derajat terhadap garis medan magnet. Gaya magnetik yang dihasilkan adalah…

Diketahui:

Ditanya:

Dijawab:

F = i l B sin θ

= 2 (2.10^-1) . 200. sin 30 derajat

= 40 N

Jadi, gaya magnetik yang dihasilkan adalah 40 N

Soal 4

Sebuah kawat dengan panjang 1 m berarus listrik 10 A. Jika kawat diletakkan dalam medan magnet 0,01 T yang arahnya membentuk sudut 30 derajat terhadap arah arus maka gaya magnet yang dialami kawat sebesar…

Diketahui:

Ditanya:

Dijawab:

F = B . i . l sin θ

F = 0,01 T . 10 A . 1 m . sin 30 derajat

F = 0,05 N

Jadi, gaya magnet yang dialami kawat adalah 0,05 N.

Soal 5

Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 6000 m/s memasuki medan magnet 2000 T. Jika arah kecepatan dan medan magnet membentuk sudut 30 derajat, maka gaya lorentz yang dialami elektron sebesar….

Diketahui:

Ditanya:

Dijawab:

F = q.v.B.sin30

F = 1,6×10-19.6000.2000.1/2

F = 9,6 x 10-13 N

Jadi, gaya lorentz yang dialami elektron adalah 9,6 x 10-13 Newton.

(NSF)