Gaya Magnet Pada Kawat Berarus

Bagaimana konsep gaya magnet pada kawat berarus? Menempatkan sebuah kawat berarus dalam sebuah medan magnet homogen dapat menyebabkan kawat tersebut mengalami gaya. Karena arus listrik adalah pergerakan muatan positif, medan magnet yang tegak lurus arah pergerakan muatan postif tersebut akan mengerahkan gaya magnet pada setiap partikel. Sebagai akibatnya kawat akan mengalami gaya magnetik yang pada hakikatnya adalah gaya yang dirasakan muatan postif tadi. Tinjau sebuah kasus, kawat dialiri arus searah i mempunyai panjang L berada dalam medan magnet B yang memotong arah arus. Gaya yang akan dialami kawat dapat dianalisis dari persamaan gaya magnetik pada muatan yang bergerak.

Mengingat muatan bekaitan dengan arus dan waktu, begitu juga kecepatan berkaitan dengan jarak dan waktu, persamaan diatas dapat diubah dalam bentuk sebagai berikut:

Persamaan gaya di atas dapat diubah dalam bentuk yang berbeda. Karena jarak yang ditempuh muatan berada sepanjang kawat yang lurus, nilai s dapat diganti dengan nilai L yang menunjukkan panjang kawat.

F menunjukkan gaya magnetik pada kawat (N), i menunjukkan arus listrik yang mengalir pada kawat, B adalah kuat medan magnetik, dan theta sudut antara arah vektor L terhadap arah medan magnetik.

Kaji-1: Kawat PQ yang panjangnya 3 cm dialiri arus listrik 5A dari P ke Q yang berarah ke timur. Kawat tersebut berada dalam medan magnet yang mengarah ke utara sebesar 0.04 T. Tentukanlah besar gaya magnetik yang bekerja pada kawat PQ!

Jawab:
Besaran yang diketahui.

Gaya magnet yang dirasakan kawat adalah

Latih-1a: Kawat AB yang panjangnya 5 cm dialiri arus listrik10A dari A ke B yang berarah ke timur. Kawat tersebut berada dalam medan magnet yang mengarah ke utara sebesar 0.04 T. Tentukanlah besar gaya magnetik yang bekerja pada kawat AB!

Latih-1b: Kawat AB yang panjangnya 6 cm dialiri arus listrik 5A dari A ke B yang berarah ke timur. Kawat tersebut berada dalam medan magnet yang memotong medan magnet dengan sudut 30 derajat. Jika besar gaya magnetik yang bekerja pada kawat 6N, tentukanlah besar medan magnetik yang menyebabkan gaya tersebut!

Kaji-2: Perhatikanlah gambar di bawah ini. Sebuah kawat yang dialiri arus 10 A berada dalam medan magnet sebesar 2T.

Jika panjang batang adalah 2m, tentukanlah gaya magnetik yang bekerja pada batang tersebut!

Jawab:

Besaran yang diketahui

Gaya magnet yang dirasakan kawat adalah

Latih-2: Perhatikanlah gambar di bawah ini. Sebuah kawat yang dialiri arus tertentu berada dalam medan magnet sebesar 3T.

Jika panjang batang adalah 2m dan gaya magnetik yang bekerja pada batang 12N, tentukanlah besar medan magnetik yang ada dalam ruangan tersebut!

Gaya Magnetik Pada Dua Kawat Berarus
Ketika kita mempunyai dua kawat berarus yang sangat panjang berdekatan satu sama lain, keduanya akan mengalami gaya magnetik yang sama besar. Gaya magnetik ini timbul karena kedua kawat menghasilkan medan magnet yang mempengaruhi kawat berarus yang lainnya. Perhatikanlah dua kawat berarus di bawah ini.

Kawat satu akan menimbulkan medan magnet dengan arah tegak lurus menembus bidang disebelah kanannya dan medan ini akan mengerahkan gaya magnetik F₂₁pada kawat dua. Sebaliknya kawat dua akan menimbulkan medan magnetik dengan arah keluar bidang gambar disebelah kirinya, medan ini akan mengerahkan gaya F₁₂pada kawat satu. Besar kedua gaya ini adalah sama dengan arah yang berlawanan dan bekerja pada benda berbeda. Berari ini adalah gaya aksi-reaksi. Persamaan gaya tersebut dapat dituliskan sebagai berikut:

Dimana i menunjukkan arus listrik (A), a jarak pisah kedua kawat (m), dan L panjang kawat yang berinteraksi dengan kawat lainnya (m). Kesimpulan yang diperoleh untuk arah gaya magnetik pada dua kawat berarus yaitu;

" Dua kawat berarus yang mengalirkan arus dalam arah yang sama akan menimbulkan gaya magnetik dengan arah yang saling tarik-menarik begitu sebaliknya jika arah arus berlawanan akan menimbulkan gaya yang tolak menolak"

Kaji-1: Pada dua kawat sejajar yang masing-masing dialiri arus listrik yang sama besar timbul gaya magnetik 0.2 mikro Newton permeter. Jarak antara kedua kawat adalah 1m. Tentukanlah arus listrik yang mengalir pada kedua kawat!

Jawab:

Besaran yang diketahui.

Besar arus pada masing-masing kawat.

Latih-1: Pada dua kawat sejajar yang masing-masing dialiri arus listrik yang sama besar timbul gaya magnetik 0.8 mikro Newton permeter. Jarak antara kedua kawat adalah 1m. Tentukanlah arus listrik yang mengalir pada kedua kawat!

Kaji-2: Tiga buah kawat lurus A, B, dan C diletakkan paralel pada bidang datar yang sama seperti pada gambar di bawah ini. Tentukanlah resultan gaya pada kawat B jika kawat B mempunyai panjang 0.5 m!

Jawab:

Besaran yang diketahui.

Sketsa resultan gaya yang dialami pada kawat B dapat digambarkan sebagai berikut:

Resultan gaya yang dialami kawat B dapat dihitung sebagai berikut

Arah gaya ini menuju ke kawat C.

Latih-2: Tiga buah kawat lurus A, B, dan C diletakkan paralel pada bidang datar yang sama seperti pada gambar di bawah ini. Tentukanlah resultan gaya pada kawat B jika kawat B mempunyai panjang 2 m!

Kaji-3: Pada gambar di bawah ini terlukis bahwa kawat panjang PQ dialiri arus sebesar 10A dan kawat empat persegi abcd dialiri arus 5A. Tentukanlah resultan gaya yang dialami kawat persegi panjang abcd!