Makalah penerapan gaya Lorentz pada motor listrik

Embed Size (px) 344 x 292429 x 357514 x 422599 x 487

GAYA LORENTZ

PENDAHULUAN

A. Latar BelakangJika arus listrik mengalir dari A ke B ternyata pita dari alumunium foil melengkung ke atas , ini berarti ada sesuatu gaya yang berarah keatas akibat adanya medan magnet homogen dari utara ke selatan. Gaya ini selanjutnya disebut sebagai gaya magnetic atau gaya Lorentz . Jika arus listrikdibalik sehingga mengalir dari B ke A, ternyata pita dari alumunium foil melengkung ke bawah. Jika arus listrik diperbesar maka alumunium foil akan melengkung lebih besar. Ini berarti besardan arah gaya Lorentz tergantung besar dan arah arus listrik.Karena gaya Lorentz ( FL ) , arus listrik ( I ) dan medan magnet ( B ) adalah besaran vector maka peninjauan secara matematik besar dan arah gaya Lorentz ini hasil perkalian vector ( cros-product ) dari I dan B.FL = I x BBesarnya gaya Lorentz dapat dihitung dengan rumus FL = I.B sin . Rumus ini berlaku untuk panjang kawat 1 meter.Perhitungan diatas adalah gaya Lorentz yang mempengaruhi kawat tiap satuan panjang. Jadi jikapanjang kawat = , maka besar gaya Lorentz dapat dihitung dengan rumus :FL= I . . B . Sin Ket :FL = gaya Lorentz dalam newton ( N )I = kuat arus listrik dalam ampere ( A )= panjang kawat dalam meter ( m )B = kuat medan magnet dalam Wb/m2 atau tesla ( T )= sudut antara arah I dan B Hubungan antara FL , I dan B dapat lebih mudah dipelajari dengan menggunakan kaidah tangankiri. Yaitu dengan mengangan-angankan jika ibu jari, jari telunjuk dan jari tangah kitabentangkan saling tegak lurus, maka :Ibu jari : menunjukan arah gaya Lorentz ( FL ) Arah gaya LorentzJari telunjuk : menunjukkan arah medan magnet ( B )Jari tengah : arah arus listrik ( I )

PEMBAHASAN

Pengertian Gaya LorentzGaya Lorentz adalah gaya 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: F = B . q . vKeterangan:F = gaya (Newton)B = medan magnet (Tesla)q = muatan listrik ( Coulomb)v = arah kecepatan muatan (m/t)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. Arah gaya Lorentz pada muatan yang bergerakdapat juga ditentukan dengan kaidah tangan kanan dari gaya Lorentz (F) akibat dari arus listrik, I dalam suatu medan magnet B. Ibu jari, menunjukan arah gaya Lorentz . Jari telunjuk, menunjukkan arah medan magnet ( B ). Jari tengah, menunjukkan arah arus listrik ( I ). Untukmuatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif arah gerak berlawanan dengan arah arus.Jika besar muatan q bergerak dengan kecepatan v, dan I = q/t maka persamaan gaya adalah:FL = I . .B sin = q/t . . B sin = q . /t . B sin = q.v.B sin *Karena /t = vSehingga besarnya gaya Lorentz yang dialami oleh sebuah muatan yang bergerak dalam daerah medan magnet dapat dicari dengan menggunakan rumus :F = q . v . B sin Keterangan:F = 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 ) = sudut antara arah v dan BBila 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 akan membentuk lintasan lingkaran dengan gaya Lorentz yang timbul menuju ke pusat lingkaran. Demikian juga untuk muatan negative.

SUMBER :

-http://www.scribd.com/doc/180156837/Makalah-Gaya-Lorentz

-http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/04/penerapan-aplikasi-gaya-magnetik-gaya-magnetik-gaya-lorentz-dalam-kehidupan-sehari-hari-kegunaan-galvanometer-motor-listrik-relai-kereta-maglev-video-recorder.html

MAKALAH FISIKA APLIKASIGAYA LORENTZ

NAMA : CynthiaTussieKELAS: XII-IPA

APLIKASI GAYA LORENTZ

.Cara / Prinsip Kerja, Fungsi dan Komponen Galvanometer

Galvanometer berperan sebagai komponen dasar pada beberapa alat ukur, antara lain amperemeter, voltmeter, serta ohmmeter.

Gambar 1. Galvanometer tangen. [1]

Peralatan ini digunakan untuk mendeteksi dan mengukur arus listrik lemah. Sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 1, galvanometer berupa kumparan bergerak, terdiri atas sebuah kumparan terbuat dari kawat tembaga isolasi halus dan dapat berputar pada sumbunya yang mengelilingi sebuah inti besi lunak tetap yang berada di antara kutub-kutub suatu magnet permanen. Interaksi antara medan magnetik B permanen dengan sisi-sisi kumparan akan dihasilkan bila arus I mengalir melaluinya, sehingga akan mengakibatkan torka pada kumparan. Kumparan bergerak memiliki tongkat penunjuk atau cermin yang membelokkan berkas cahaya ketika bergerak, dimana tingkat pembelokan tersebut merupakan ukuran kekuatan arus.

2.Penerapan Gaya Lorentzuntuk Motor ListrikSebuah motor listrik merupakan alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Mesin ini tidak bising, bersih, dan memiliki efisiensi tinggi. Alat ini bekerja dengan prinsip bahwa arus yang mengalir melalui kumparan di dalam medan magnet akan mengalami gaya yang digunakan untuk memutar kumparan. Pada motor induksi, arus bolak-balik diberikan pada kumparan tetap (stator), yang menimbulkan medan magnetik sekaligus menghasilkan arus di dalam kumparan berputar (rotor) yang mengelilinginya. Keuntungan motor jenis ini adalah arus tidak harus diumpankan melalui komutator ke bagian mesin yang bergerak. Pada motor serempak (synchronous motor), arus bolak-balik yang hanya diumpankan pada stator akan menghasilkan medan magnet yang berputar dan terkunci dengan medan rotor. Dalam hal ini magnet bebas, sehingga menyebabkan rotor berputar dengan kelajuan yang sama dengan putaran medan stator. Rotor dapat berupa magnet permanen atau magnet listrik yang diumpani arus searah melalui cincin geser.

Gambar 2. Bagian-bagianMotor listrik.

3.Aplikasi Gaya Magnetik untuk RelaiRelai merupakan suatu alat dengan sebuah sakelar, untuk menutup relai digunakan magnet listrik. Arus yang relatif kecil dalam kumparan magnet listrik dapat digunakan untuk menghidupkan arus yang besar tanpa terjadi hubungan listrik antara kedua rangkaian.

Gambar 3.Relai. [2]

4.Penerapan Gaya Magnet untuk Kereta MaglevMaglev merupakan kereta api yang menerapkan konsep magnet listrik untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Kata Maglev berasal dari magnetic levitation. Kereta api ini dipasangi magnet listrik di bawahnya yang bergerak pada jalur bermagnet listrik. Magnet tolak-menolak sehingga kereta api melayang tepat di atas jalur lintasan. Gesekan kereta api dengan jalur lintasan berkurang sehingga kereta api bergerak lebih cepat.

Gambar 4. Kereta Maglev. [3]

5.Penerapan Gaya Lorentz untuk Video RecorderPada video recorder, sinyal disimpan di dalam pita magnetik. Video recorder sangat tergantung pada magnetisme dan listrik. Ia menggunakan dorongan magnetik dari kawat yang membawa arus dalam motor listrik untuk memutar drum pada kecepatan tinggi dan menggerakkan pita yang melaluinya dengan lembut. Untuk merekam suatu program, arus yang mengalir melalui kumparan kawat di dalam drum digunakan untuk menciptakan pola magnetik pada pipa. Jika pita tersebut diputar ulang, alat perekam menggunakan pola magnetik ini untuk menghasilkan arus yang dapat diubah ke dalam gambar.

Gambar 5. Camcorder. [4]

Page 2

Embed Size (px) 344 x 292429 x 357514 x 422599 x 487

Text of 8-5-lorentz force

20-5

8-4 11 2

2qv

3

34

4 5

56

6

7From Nick Moore ,Youtube,m

8

8

9

9Helical Motion 10

10Helical Motion 0 11xyZ11Helical Motion 0 12

12Helical Motion13

13Helical Motion

14

d14Helical Motion

15

d

d15Helical Motion 16

d16()17

17B(Z)(x )18

18Mass Spectrometer mq v

19

19Mass Spectrometer B'R v

20

20Mass SpectrometerR

21

21 cyclotron q ) B ( V FB

2222cyclotron

2323Magnetohydrodynamics

2424

2525 Tokamak-

26

267.Bmqvo +x30oO(1)y?(2)?

273030FB12027788Thank for your attention3131

Page 3

Dalam fisika ada yang disebut dengan gaya Lorentz, yang sering dimanfaatkan dalam hal-hal yang berhubungan dengan alat-alat listrik. Salah satunya adalah motor listrik, di mana gaya Lorentz yang bekerja pada proses perubahan dari pergerakan menjadi menghasilkan listrik. Berikut adalah pengertian dan contoh penerapan gaya Lorentz yang diperlu diketahui.

Pengertian Gaya Lorentz adalah gaya yang terjadi pada sebuah arus penghantar listrik di dalam medan magnet. Gaya ini ditemukan oleh Hendrik Antoon Lorentz yang merupakan ilmuan Belanda. Hasil penemuannya merupakan salah satu kontribusi besar terutama bagi bidang fisika dan fisika kuantum. Lorentz mengoreksi dan merampungkan hukum gaya elektromagnetik yang sebenarnya sudah dikerjakan oleh ilmuan-ilmuan sebelumnya namun disempurnakan oleh Lorentz.

Gaya Lorentz sendiri merupakan gabungan antara gaya elektrik dan gaya magnetic pada suatu medan elektromagnetik. Gaya Lorentz ini ditimbulkan karena adanya muatan listrik yang bergerak atau karena adanya arus listrik dalam suatu medan magnet.

Untuk arah gaya Lorentz dikutip dari buku IPA Fisika Jilid 3, Mikrajuddin (2007 :119) dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan. Namun posisi telapak tangan tidak tergenggam melainkan membuka. Carana adalah bukalah telapak tandan dan rapatkan keempat jarimu. Ibu jari dibuka hingga tegak lurus terhadap keempat jari lainnya. ibu jari ini menunjukkan arah atus listrik (I), keempat jari menunjukkan arah medan magnet (B), sedangkan telapak tangan yang membuka menunjukkan arah gaya Lorentz (F).

Timbulnya gaya magnet pada penghantar berarus listrik di dalam medan magnet memungkinkan berputarnya kumparan penghantar arus listrik di dalam medan magnet. Konsep ini merupakan prinsip kerja beberapa alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.

Contoh penerapan dari gaya Lorentz adalah pada motor listrik. Motor listrik banyak terapkan pada pompa air listrik, mesin jahit listrik, bor listrik, dan mesin bubut. Saat motor listrik dihubungkan dengan sumber aruas listrik, arus listrik mengalir dari sikat karbon menuju komutator. Selanjutnya arus listrik menuju kumparan sehingga kumparan mengalami gaya Lorentz. Makin besar arus listrik yang mengalir, makin cepat pula kumparan berputar.

Demikian adalah pembahasan mengenai pengertian dan contoh penerapan dari gaya Lorentz terutama dalam kehidupan sehari-hari. (WWN)