GAYA LORENTZ
Gaya Lorentz merupakan gaya yang bekerja pada sebuah penghantar berarus listrik dalam medan magnet.Arus merupakan kumpulan muatan-muatan yang bergerak. Kita telah mengetahui bahwa arus listrik mem- berikan gaya pada magnet, seperti pada jarum kompas.
Eksperimen yang dilakukan Oersted membuktikan bahwa magnet juga akan memberikan gaya pada kawat pembawa arus.Ketika arus mengalir pada kawat, gaya diberikan pada kawat. Arah gaya selalu tegak lurus terhadap arah arus dan juga tegak lurus terhadap arah medan magnetik. Besar gaya yang terjadi adalah:
a. Berbanding lurus dengan arus I pada kawat,
b. Berbanding lurus dengan panjang kawat l pada medan magnetik,
c. Berbanding lurus dengan medan magnetik B,
d. Berbanding lurus sudut antara arah arus dan medan magnetik.
Apabila kawat dialiri arus listrik maka akan menimbulkan medan magnet disekitarnya. Bila penghantar berarus di letakkan di dalam medan magnet, maka pada penghantar akan timbul gaya. Gaya ini disebut dengan gaya lorenz. Jadi gaya lorentz adalah gaya yang dialami kawat berarus listrik di dalam medan magnet. Sehingga dapat disimpulkan bahwa gaya Lorentz dapat timbul dengan syarat sebagai berikut :
(a) ada kawat penghantar yang dialiri arus
(b) penghantar berada di dalam medan magnet
Bagaimana gaya lorentz berfungsi, maka lakukan percobaan dengan mengamati bentuk medan magnet atau garis gaya magnet selama percobaan. Bila pengamatan dilakukan dengan benar maka akan diperoleh :
- Makin besar arus listrik yang mengalir, makin besar pula gaya yang bekerja dan makin cepat batang penghantar bergulir.
- Bila polaritas sumbu dirubah, maka penghantar akan bergerak dalam arah yang berlawanan dengan gerak sebelumnya.Arah gaya lorentz dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan. Jari-jari tangan kanan diatur sedemikian rupa, sehingga Ibu jari tegak lurus terjadap telunjuk dan tegak lurus juga terhadap jari tengah. Bila arah medan magnet (B) diwakili oleh telunjuk dan arah arus listrik (I) diwakili oleh ibu jari, maka arah gaya lorentz (F) di tunjukkan oleh jari tengah.
Gaya lorentz pada penghantar bergantung pada faktor sebagai berikut :(1) kuat medan magnet (B)(2) besar arus listrik (I)(3) panjang penghantar
sehingga dapat dirumuskanF = B . I . Lketerangan :F adalah gaya lorentz (N)B adalah kuat medan magnet (Tesla)I adalah kuat arus listrik (A)L adalah panjang penghantar (m)
MOTOR LISTRIKKonsep pertama motor listrik adalah mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Kedua, prinsip kerja motor listrik adalah memanfaatkan gaya yang dialami penghantar berarus dalam medan magnet. Ketiga, komponen penting motor listrik yaitu:
Kutub medanDalam hal ini (molina) yang berperan sebagai penghasil medan magnet adalah magnet permanen yang berada di bawah rotor.
Kumparan(lilitan tembaga)Bila arus masuk menuju kumparan, maka arus ini akan menjadi elektromagnet.Lilitan tembaga yang berbentuk persegi panjang, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Kumparan berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub magnet, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo.CommutatorKomponen ini kegunaanya adalah untuk membalikan arah arus listrik yang mengalir dalam kumparan. Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama :Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya Arah dari gerakan kawat sesuai dengan aturan tangan kiri.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. Rangkaian arus listrik melalui suatu kawat yang berada di dalam medan magnetik akan mengalami momen dari gaya Lorentz.Pada motor listrik sebuah kawat dililitkan pada sebuah bingkai berbentuk empat persegi panjang. Panjang dan lebar bingkai masing-masing ab dan ad. Bingkai itu dapat berputar keliling sumbu. Kawat itu dilalui arus listrik I yang arahnya dari a ke b dan kemudian ditempatkan dalam medan magnetik B. Pada suatu keadaan, medan magnetik B membentuk sudut dengan bidang abcd yang luasnya A = (ab)(ad). sudut antara medan magnetik B dengan bidang abcd adalah sudut yang dibentuk oleh medan magnetik B dengan garis normal pada bidang itu yang sama dengan sudut .Bila dalam rangkaian arus listrik terdapat N buah lilitan kawat maka momen gaya Lorentz besarnya : = N . I . B . A . sin Dengan, N : Jumlah lilitanI : Kuat arus (A)B : kuat menda magnet (Wb/m2)A : Luas lilitan kawat (m2) : Sudut antara arah medan magnetik dengan bidang lilitanDengan timbulnya momen gaya inilah yang menyebabkan benda (motor listrik) berputar.Gaya magnetik pada sebuah kawat yang mengangkut arus mempunyai banyak pemakaian yang berguna. Dua diantaranya yang paling penting adalah motor listrik dan galvanometer.Motor dc yang dipakai dalam praktek mempunyai banyak lilitan dengan setiap lilitan berturutan yang dirotasikan sedikit, sehingga torka netto hampir konstan jika motor itu berputar.
0 komentar:
Posting Komentar