Gaya Lorentz

Kaidah tangan kanan dari gaya Lorentz (F) akibat dari arus listrik, I dalam suatu medan magnet B

Gaya Lorentz adalah gaya (dalam bidang fisika) yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet, B. Arah gaya ini akan mengikuti arah maju skrup yang diputar dari vektor arah gerak muatan listrik (v) ke arah medan magnet, B, seperti yang terlihat dalam rumus berikut:

di mana

F adalah gaya (dalam satuan/unit newton)

B adalah medan magnet (dalam unit tesla)

q adalah muatan listrik (dalam satuan coulomb)

v adalah arah kecepatan muatan (dalam unit meter per detik)

× adalah perkalian silang dari operasi vektor.

Untuk gaya Lorentz yang ditimbulkan oleh arus listrik, I, dalam suatu medan magnet (B), rumusnya akan terlihat sebagai berikut (lihat arah gaya dalam kaidah tangan kanan):

di mana

F = gaya yang diukur dalam unit satuan newton

I = arus listrik dalam ampere

B = medan magnet dalam satuan tesla

= perkalian silang vektor, dan

L = panjang kawat listrik yang dialiri listrik dalam satuan meter.

Gaya Lorenz pada Muatan yang Bergerak

Sebuah partikel  bermuatan listrik yang bergerak dalam daerah medan magnet homogen akan mendapatkan gaya. Gaya ini juga dinamakan gaya Lorentz. Gerak partikel akan menyimpang searah dengan gaya lorentz yang mempengaruhi.
Pada gambar tampak sebuah partikel bermuatan yang bergerak dalam medan magnet.) .

 

Arah gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan dengan kaidah tangan kiri

Ibu jari         = sebagai arah gaya Lorentz

Jari telunjuk = sebagai arah medan magnet

Jari tengah   = sebagai arah arus listrik

(untuk  muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif arah gerak berlawanan dengan arah arus )

Besarnya gaya Lorentz yang dialami oleh sebuah muatan yang bergerak dalam daerah medan magnet dapat dicari dengan menggunakan rumus :   

FL = gaya Lorentz dalam newton ( N )

q  = besarnya muatan yang bergerak dalam coulomb ( C )

v  = kecepatan muatan dalam meter / sekon ( m/s )

B  = kuat medan magnet dalam Wb/m2 atau tesla ( T )

θ  = sudut antara arah v dan B

FL    selalu mempunyai arah tegak lurus dengan v dan B

Catatan penting :

Sebenarnya gaya yang mempengaruhi pada muatan yang bergerak dalam medan magnet disamping dipengaruhi gaya magnet juga dipengaruhi oleh gaya listrk sebesar F = q . E.  Tetapi karena nlai gaya ini sangat kecil dibandingkan dengan gaya magnetnya maka didalam  perhitungan terkadang diabaikan

Bila sebuah partikel bermuatan listrik bergerak tegak lurus dengan medan magnet  homogen yang mempengaruhi selama geraknya, maka muatan akan bergerak dengan lintasan  berupa lingkaran.

Sebuah muatan positif bergerak dalam medan magnet B (dengan arah menembus bidang) secara terus menerus (gambar P) akan membentuk lintasan lingkaran dengan gaya Lorentz yang timbul menuju ke pusat lingkaran. Demikian juga untuk muatan negative (gambar Q )  

Persamaan-persamaan yang memenuhi pada muatan yang bergerak dalam medan magnet homogen sedemikian sehinga membentuk lintasan lingkaran adalah :
Gaya yang dialami akibat medan magnet :   FL = q . v . B
Gaya sentripetal yang dialami oleh partikel : Dengan menyamakan kedua persamaan kia mendapatkan  persamaan :      

R = jari-jari lintasan partikel dalam meter ( m )      

m = massa partikel dalam kilogram ( kg )      

v =  kecepatan partikel dalam meter / sekon ( m/s )      

q = muatan partikel dalam coulomb ( C )