Apa Itu Gaya Lorentz Pada Magnet? Ini Penjelasannya!

Jika belajar tentang fisika yang berhubungan dengan elektrik dan magnetik pasti akan berhubungan dengan gaya lorentz. Gaya yang timbul karena adanya muatan listrik dari suatu medan magnet. Dalam pengaplikasiannya gaya ini sudah banyak digunakan pada setiap pembuatan teknologi terutama yang membutuhkan gaya elektrik dan magnetik.

Gaya lorentz sudah menjadi salah satu disiplin ilmu yang dipelajari untuk dapat memahami gaya elektrik dan magnet. Sehingga bagi Anda terutama seorang pelajar pastinya akan mempelajari gaya ini untuk dapat diterapkan pada banyak hal.

Tetapi, sejauh mana Anda memahami tentang gaya lorentz? berikut ini beberapa informasi yang bisa disimak untuk menambah atau mengingatkan kembali pengetahuan tentang gaya ini.

Mengenal Gaya Lorentz

Ilustrasi gaya lorentz, sumber: kompas.com

Gaya lorentz adalah gaya yang berasal dari gabungan dua gaya yaitu, gaya magnetik dan gaya elektrik. Kedua gaya ini terdapat di sebuah medan elektromagnetik dan berasal dari suatu muatan listrik yang bisa bergerak jika terdapat aliran arus listrik di dalam medan magnet.

Gaya ini ditemukan oleh seorang fisikawan yang bernama Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928) dan memenangkan penghargaan Nobel Fisika bersama dengan Pieter Zeeman pada tahun 1902. Penghargaan ini didapatkan dari penelitian yang dilakukan hingga menemukan mendapatkan seperangkat persamaan yang mentransformasikan kuantitas elektromagnetik dari suatu kerangka acuan ke kerangka acuan lain.

Untuk dapat memahami cara kerja dari gaya ini, bila Anda memiliki suatu benda konduktor yang berada di dalam medan magnet. Kemudian dialiri dengan arus listrik, maka akan timbul suatu gaya yang dapat menggerakkan benda tersebut. Inilah yang disebut dengan Gaya Lorentz.

Manfaat Gaya Lorentz

Setelah ditemukan teori dari gaya lorentz banyak manfaat yang diberikan dalam kemajuan penggunaan teknologi. Sehingga Anda saat ini akan mudah menemukan produk teknologi yang menggunakan gaya elektrik dan gaya magnet untuk dapat menjalankan fungsi dari kegunaannya.

Produk teknologi yang paling terkenal sehingga dapat menghasilkan banyak produk bermanfaat lainnya adalah penemuan motor listrik. Fungsi dari motor listrik adalah mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. 

Dari penemuan motor listrik dari adanya teori gaya ini membuat lahirlah berbagai jenis produk elektronik yang bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari. Produk elektronik tersebut diantaranya seperti blender, kipas angin, mesin, cuci, dan lain sebagainya.

Arah Gaya Lorentz Pada Kawat Berarus Listrik

Gaya lorentz ditimbulkan karena adanya muatan listrik yang bergerak atau adanya arus listrik di dalam medan magnet. Sedangkan untuk arahnya akan selalu tegak lurus dengan arah kuat dari arus listrik yang disimbolkan huruf (I) dan induksi magnet (B).

Sehingga bila sebuah kawat dengan panjang yang dialiri listrik sebesar I, maka akan timbul sebuah gaya. Dengan mengkombinasikannya dengan definisi dari arus listrik, maka dapat dihitung besar dari gaya ini menggunakan persamaan berikut ini.

F lorentz = B I l sin α

Keterangan:

F lorentz = Gaya Lorenz

B = kuat arus medan magnet (Tesla)

I = kuat arus yang mengalir pada kawat (ampere)

l = panjang kawat (m)

α = sudut yang dibentuk dari B dan l

Sedangkan untuk menentukan arah dari gaya lorentz Anda dapat menggunakan kaidah tangan yang dapat dilihat dan diikuti pada gambar berikut ini.

Kaidah tangan kanan, sumber: gramedia.com

Kaidah dari tangan kanan dalam menentukan arah gaya ini adalah menggunakan tiga jari dimana:

Ibu jari = arah arus listrik (I)

Jari telunjuk = arah medan magnet (B)

Jari tengah = arah gaya Lorentz (F)

Untuk tangan kanan kedua menggunakan telapak tangan dan lebih mudah untuk dilakukan karena terbuka dan α≠90⁰  dimana, besar dari sudut α tidak mempengaruhi dari arah gayanya. Karena arah gaya selalu tegak lurus dengan arah dari arus listrik dan medan magnetik.

Contoh Penerapan Gaya Lorentz Dalam Kehidupan Sehari-Hari

Motor listrik, sumber: binaindojaya.com

Ada beberapa contoh dari penerapan gaya lorentz dalam kehidupan sehari-hari. Namun, ada yang lebih sering digunakan pada setiap produk elektronik yang membutuhkan momen gaya (torsi) agar dapat menjalankan fungsinya.

Contohnya adalah motor listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik (gerak). Banyak digunakan pada produk elektronik rumah tangga seperti seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air, penyedot debu, dan masih banyak lagi. 

Cara kerja dari motor listrik pada saat dihubungkan dengan sumber arus listrik. Aliran listrik yang mengalir dari sikat karbon menuju komutator. Selanjutnya akan mengalir menuju kumparan dan akan timbul sebuah gaya. Dimana, semakin besar arus listrik yang mengalir, maka makin cepat putaran dari kumparan.

Gerakan putaran (energi mekanik) yang dihasilkan disebabkan dari adanya gaya tolak-menolak dari medan magnet. Hal ini dikarenakan kutub medan magnet yang senama akan saling tolak-menolak dan yang tidak senama akan menimbulkan gaya tarik-menarik. Sehingga membuat kumparan dapat berputar pada porosnya.

Umumnya jenis magnet yang digunakan adalah magnet permanen yang memiliki medan magnet yang bersifat tetap. Bahan yang digunakan dalam pembuatan jenis magnet ini terbuat dari bahan feromagnetik. Sehingga ketika motor listrik diberikan aliran listrik, maka magnet akan mengeluarkan gaya medan magnetik untuk menggerakkan kumparan motor.

Itulah penjelasan mengenai gaya lorentz pada magnet yang ternyata disebabkan oleh dua gaya yaitu, gaya elektrik dan gaya magenetik. Penerapan dari gaya ini umumnya dan yang paling dikenal adalah pada motor listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik (gerak).

Ternyata belajar tentang sains dan teknologi merupakan hal yang sangat seru. Tentunya Anda sebagai seorang pelajar pastinya akan merasakan hal yang demikian. Masih banyak informasi sains menarik lainnya yang bisa Anda baca hanya di laman Magnet Trap-Pusatnya produsen magnet Indonesia.