GAYA MAGNET PADA MUATAN BERGERAK

Perhatikan gambar 1. (Muatan listrik q  bergerak  dengan  kecepatan  v dalam medan magnetik  homogen  B { arah  medan  magnet masuk   bidang  kertas}).   Hubungan    antara muatan  (q)  dan kuat 
arus (i) adalah I = dq/dt. Kemudian, ruas kiri dan ruas kanan dikalikan d ℓ sehingga:

Subsitusikan nilai id ℓ  kedalam persamaan dF = id ℓ B sinӨ sehingga didapatkan

                                               

              Jika Ө = 90° atau sin 90° = 1,besarnya gaya Lorentz pada sebuah partikel bermuatan listrik yang bergerak dalam medan magnet B menjadi F = qvB.

              Untuk menentukan arah gaya Lorentz yang dialami oleh penghantar berarus listrik ataupun muatan listrik yang bergerak di dalam medan magnet yang homogen, digunakan ataupun sekrup. Jika arus listrik I atau muatan q yang bergerak dengan kecepatan v diputar kearah medan magnet B, F adalah arah sekrup. Perhatikan gambar dibawah ini :

Selain cara tersebut, arah gaya Lorents juga dapat ditentukan dengan menggunkan aturan tangan kanan. Untuk menentukan arah gaya Lorentz pada muatan positif dengan menggunakan aturan tangan kanan.

              Sebuah partikel bermuatan listrik bergerak dengan kecepatan v, tegak lurus  dengan medan magnet homogen yang mempengaruhinya. Lintasan partikel tersebut berupa lingkaran. Gaya Lorentz berfungsi sebagai gaya sentripetal untuk gerak melingkar ini. F = qvB sin Ө, untuk Ө = 90°, persamaannya menjadi :

                                    F = qvB

              Partikel tersebut bergerak melingkar karena gaya Lorentz bersifat sebagai gaya sentripetal. Menurut Hukum II Newton, pada gerak melingkar beraturan berlaku persamaan:

maka,

dengan :

              B =    induksi magnetik homogen yang arahnya masuk bidang   kertas (Wm^-2).

              v =    kecepatan partikel (ms^-1)

              q =    muatan partikel (C)

              m =   massa partikel (kg)

              R =   jari-jari lintasannya (m)

              Jadi, jari-jari lintasan sebuah partikel yang bergerak di dalam medan magnet homogen sebanding dengan momentum partikel (mv), serta berbanding terbalik dengan besarnya muatan partikel (q) dan induksi magnetik (B) yang mempengaruhinya.

                             Gaya magnet arahnya selalu tegak lurus permukaan yang dibentuk oleh v dan B. Artinya F selalu tegak lurus dengan v,dan untuk v yang besarnya konstan dan arahnya tegak lurus dengan arah B, maka gerak muatan adalah gerak melingkar beraturan pada suatu bidang datar tertentu.

              Gaya yang membuat benda bergerak melingkar (gaya sentripetal) adalah gaya magnet, yang besarnya

sehingga,

Artinya untuk partikel dengan v yang sama, jari-jari lintasannya ditentukan oleh perbandingan massa dan muatan    prinsip penggunaan spektrometer massa.