Gaya Lorentz Dan Produk Teknologi Kemagnetan

Kemagnetan merupakan hal yang tidak sanggup terlepas dari kehidupan insan dan makhluk lain penghuni alam semesta ini. Bumi sendiri merupakan magnet terbesar yang sanggup memberi manfaat besar bagi manusia. Magnet bumi memungkinkan insan untuk memakai kompas sebagai penunjuk arah dan hewan-hewan juga memanfaatkan gaya magnet bumi sebagai penunjuk arah dalam melaksanakan migrasi. Perkembangan teknologi selanjutnya yang terinspirasi dari prinsip kemagnetan bumi menghasilkan aneka macam penerapan magnet di bidang teknologi. Hal ini banyak membantu acara insan dengan aneka macam peralatan yang bermanfaat bagi kehidupan.

Gaya Lorentz

Gaya Lorentz ialah gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet. Nama gaya ini diambil dari nama belakang spesialis fisika kelahiran Arnhem Belanda berjulukan Hendrik Anton Lorentz. Ahli fisika yang meneliti wacana interaksi sebuah penghantar berarus yang diletakkan di dalam sebuah medan magnet. Gaya Lorentz lalu banyak dimanfaatkan untuk menggerakkan motor listrik untuk aneka macam keperluan menyerupai kipas angin, blender, dan sebagainya.

Arah gaya Lorentz bergantung pada arah arus listrik dan arah medan magnet.  Untuk  menentukan arah gaya  Lorentz  digunakan kaidah  atau  aturan  tangan  kanan.  Caranya  rentangkan  ketiga  jari yaitu ibu jari, jari telunjuk, dan jari tengah sedemikian sampai membentuk sudut 90 derajat  (saling tegak lurus). Jika ibu jari pertanda arah arus listrik (I) dan jari telunjuk mengatakan arah medan magnet (B) maka arah gaya Lorentz searah jari tengah (F).

Secara matematis, besarnya Gaya Lorentz dituliskan sebagai berikut.

F = B. I. L

Keterangan:

F = gaya Lorentz (Newton)

B = medan magnet tetap (Tesla)

I = berpengaruh arus listrik (Ampere)

L = panjang kawat berarus yang masuk ke dalam medan magnet (meter)

Contoh Soal Gaya Lorentz

Sebuah kawat tembaga sepanjang 10 m dialiri arus listrik sebesar 5 mA. Jika kawat tembaga tersebut tegak lurus berada dalam medan magnet sebesar 8 Tesla, berapakah Gaya Lorentz yang timbul?

Diketahui:

L = 10 m

I = 5 mA = 0,005 A

B = 8 T

Ditanya: Gaya Lorentz (F)?

Jawab:

F = B I L = 8 . 0,005 . 10 = 0,4 N

Jadi, Gaya Lorentz yang timbul sebesar 0,4 N

Jika gaya Lorentz yang ditimbulkan oleh kawat tembaga sepanjang 2 m dan dialiri arus listrik sebesar 2 mA ialah 12 N, maka berapakah besar medan magnet yang melingkupi kawat tembaga tersebut?

Diketahui:

L = 2 m

I = 2 mA = 2 x 10^-3 A

F = 12 N

Ditanya: medan magnet (B)?

Jawab:

F = B I L

B =	F	=	12	= 3 x 10 -3 Tesla
	I . L		2 x 10 -3 . 2

Penerapan Gaya Lorentz pada Motor Listrik

Motor listrik dipakai untuk mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Beberapa motor listrik yang dipakai dalam kehidupan sehari-hari, contohnya motor listrik pada kipas angin untuk yang berfungsi untuk menggerakkan baling-baling.

Motor listrik mempunyai beberapa komponen, diantaranya magnet tetap dan kumparan. Jika ada arus listrik yang mengalir pada kumparan yang terletak dalam medan magnet maka kumparan tersebut akan mengalami Gaya Lorentz sehingga kumparan akan berputar. Agar kumparannya sanggup berputar dengan stabil, maka kumparan dibuat menyerupai Gambar 6.30 yang masing-masing ujungnya dibuat melingkar.

Kemagnetan dalam Produk Teknologi
1. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) merupakan pembangkit listrik yang memakai energi nuklir. Pada PLTN panas diperoleh dari pemecahan reaksi inti atom (fisi)  dalam suatu reaktor nuklir. Panas yang dihasilkan bisa mencapai 1,5 juta derajat celcius, sampai tidak ada satupun materi di bumi yang bisa menahan energi panasnya. Agar partikel panas tersebut tidak menyebar ke lingkungan, dipakai botol magnet dengan medan magnet yang sangat besar.

2. Kereta Maglev

Maglev merupakan abreviasi dari magnetically levitated atau kereta terbang. Kereta maglev diterbangkan kurang lebih 10 mm di atas relnya. Meskipun rel dan kereta tidak menempel, kereta maglev yang super cepat yakni bisa melaju sampai 650 km/jam, tidak akan terjatuh dan tergelincir. Hal ini disebabkan kereta maglev menerapkan prinsip gaya tolak menolak magnet serta didorong dengan memakai motor induksi.

Kereta maglev telah menjadi alat transportasi masal di beberapa negara maju menyerupai Jepang, Amerika, China, dan beberapa negara di Eropa menyerupai Prancis, Jerman, dan Lodon. Di Jepang, kereta yang memakai prinsip ini, yaitu kereta Shinkansen yang menghubungkan kota Tokyo, Nagoya, dan Osaka.

3. MRI (Magnetic Resonance Imaging)

Orang yang akan di cek kesehatannya dimasukkan ke dalam medan magnet yang mempunyai kekuatan 5000 kali lipat lebih berpengaruh dari medan magnet bumi. Medan magnet sebesar ini menjadikan nukleon badan berputar dan berbaris sejajar menjadi jarum kompas. Nukleon tersebut lalu ditembak dengan gelombang radio untuk menginduksi arahnya.

Saat arahnya sejajar, nukleon-nukleon tersebut akan memancarkan gelombang radio yang jadinya diterima komputer sebagai pencitraan kondisi dalam badan Gambar tersebut sanggup mengatakan adanya penyakit dalam badan manusia. Teknik ini jauh lebih kondusif dibanding dengan Roentgen (sinar X). Lebih dari sekedar mendeteksi ada tidaknya penyakit menyerupai tumor, MRI sanggup dipakai untuk merekam pikiran manusia. Misalnya untuk merekam kepingan otak yang menanggapi rangsang panas atau dingin. Selain itu, MRI juga sanggup dipakai untuk melaksanakan deteksi dini terhadap tanda-tanda epilepsi.