Pengaruh Nilai θ muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet

Perhatikan nilai gaya Lorent pada muatan yang bergerak. F = qvBsin θ. Nilai θ  ini memiliki tiga kemungkinan. Perhatikan ketiga kemungkinan tersebut.

(a)  Nilai θ = 0.  Nilai θ = 0 terjadi jika v sejajar B akibatnya nilai F =0. Karena tidak dipengaruhi gaya maka muatannya akan bergerak lurus beraturan (GLB).

 

(b)  Nilai θ =90^O. Nilai θ =90^O terjadi jika v tegak lurus B. Nilai F= q v B dan selalu tegak lurus dengan v.  Keadaan ini menyebabkan akan terjadi  gerak melingkar beraturan (GMB). Jari-jarinya memenuhi persamaan berikut. Coba kalian pikirkan dari manakah dapat diperoleh.

(c)  Nilai 0 < θ < 90^O.

 Nilai kemungkinan ketiga ini dapat menyebabkan terjadi perpaduan gerak GLB dan GMB dan terjadi gerak helix. Muatan bergerak di sekitar kawat berarus Masih ingat induksi magnet ? Kawat yang dialiri arus dapat menimbulkan medan magnet berarti muatan yang bergerak di sekitar kawat berarus sama dengan  bergerak dalam medan magnet yaitu akan merasakan gaya Lorentz.Untuk memahaminya dapat kalian perhatikan contoh berikut.

CONTOH 5.7

Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus listrik 2 A. Jika terdapat sebuah proton bergerak dengan kecepatan 4 x 10⁴ m/s searah arus dalam kawat pada jarak 2 cm dan muatan proton 1,6.10^-19 C, maka tentukan besar dan arah gaya Lorentz pada proton tersebut!

Penyelesaian

i  =  2 A 

v =  4.10⁴ m/s

q =  1,6.10^-19 C

a =  2 cm = 0,02 m

Arah gaya Lorentz dapat menggunakan kaedah tangan kanan dan hasilnya seperti pada Gambar 5.12. Besar gaya Lorentz memenuhi :

F   =  q v B

LATIHAN SOAL 5.7

1.       Sebuah penghantar lurus panjang dialiri arus listrik 4 A. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 2x 10⁴ m/s berlawanan arah arus dalam penghantar dengan jarak 0,05 m dari penghantar itu. Jika muatan elektron -1,6.10^-19 C, maka tentukan besar dan arah gaya Lorentz pada elektron tersebut!

2.       Suatu partikel alpha ( m = 6,4.10^-27 kg dan q = 3,2.10^-19 C) bergerak tegak lurus terhadap medan magnet B yang arahnya masuk bidang gambar. Jika B = 0,5 T dan kecepatan partikel 4. 10³ m/s, maka tentukan jari-jari lintasannya !

3.       Sebuah partikel bermuatan + 8 μC bergerak sejajar dengan kawat berarus listrik 10 A. Jika jarak partikel ke kawat 5 cm dan laju pertikel 5 m/s searah arusnya, maka tentukan besar dan arah gaya yang dialami partikel !