Gaya Pada Arus Listrik di Medan Magnet

Pada bahasan sebelumnya mengenai arus listrik menghasilkan kemagnetan seperti pada percobaan Oersted pada tahun 1820. Kemudian apabila seutas kawat memiliki arus listrik dan tentunya menghasilkan medan magnet. Hal ini juga terjadi pada bagian partikel dimana partikel arus listrik pada kawat yang mengalir juga menghasilkan partikel medan magnet. Gambar 1 di bawah menunjukkan bahwa potongan kawat yang berpenampang A dan memiliki panjang l yang menyalurkan arus i. Jika kawat ini berada dalam medan magnetik B, gaya magnetik pada setiap muatan ialah qv_d x B, dengan v_d merupakan kecepatan pembawa muatan. Jumlah muatan dalam potongan kawat ini merupkan jumlah (n) per satuan volume. Jadi gaya total pada ptongan kawat ini adalah

F = (qv_d x B) nAl

Besarnya arus listrik pada gambar tersebut merupakan

I = n qv_dA

Jadi gaya dapat di tulis sebagai

F = il x B

Dengan i merupakan vektor yang besarnya sama dengan lanjang kawat dan arahnya sejajar dengan qv_d, yang juga merupakan arah arus i. Untuk arus yang berada dalam arah x positif dan medan magnetiknya berada pada bidang x-y (masuk bidang gambar) , maka gaya akan di arahkan pada sumbu y positif (gambar di atas). Apabila di tinjau pada kaidah tangan kanan maka ibu jari sebagai I, jari lainnya sebagai B dan gayanya F adalah telapak tangan.

Pada persamaan F = il x B dianggap bahwa potongan kawatnya berupa garis lurus dan bahwa medan magnetiknya tidak berubah sepanjang kawat lurus tersebut. Akan tetapi persamaan ini dapat diperluas untuk hubungan suatu kawat dengan bentuk sembarang dalam medan magnet sembarang. Kembali kita fokuskan pada bahasan partikel mengenai hal ini, yaitu suatu tinjuan partikel medan magnet dan partikel medan listrik. Sehingga persamaan di atas dapat di tuliskan sebagai

dF = idl x B

dengan B merupakan vektor medan magnet di potongan kecil tersebut dan besar idl di sebut elemen arus. Gaya total dapat diperoleh dengan mengintegralkan seluruh elemen arus dalam kawat tersebut, dengan menggunakan medan B yang sesuai di setiap elemenya.

Untuk contoh soal dalam persoalan yang melibatkan persamaan dF = idl x B akan saya bahas dalam bentuk slide pada tulisan mendatang.

Posted in: Fisika