elektron ditembakkan dengan kecepatan 5x10^6 m/s searah arus pada kawar lurus panjang bearus listrik 20 A. jarak antara elektron dan kawat adalah 10cm. Tentukan

Kelas         : XII
Pelajaran   : Fisika
Kategori     : Medan Magnet
Kata Kunci : kawat lurus, searah, sejajar, gaya Lorentz, induksi magnet, elektron

Kode : 12.6.5 [Kelas 12 Fisika BAB 05 - Magnet]

Diketahui
Kawat lurus berarus I = 20 A 
Sebuah elektron bergerak sejajar kawat, [tex]v=5.10^{6}m/s[/tex]
Jarak elektron terhadap kawat, a = 10 cm atau [tex]10^{-1}m[/tex]

Ditanya
Besarnya gaya magnetik (gaya Lorentz) yang dialami elektron

Penyelesaian

Perhatikan gambar terlampir

Step-1
Hitung induksi magnet suatu titik terhadap kawat

Gunakan rumus menghitung induksi magnet di sekitar kawat lurus berarus.
[tex]B= \frac{\mu_{o}I}{2 \pi a} [/tex]
Keterangan
B = induksi medan magnet (tesla)
I = kuat arus yang mengalir pada kawat lurus (ampere)
a = jarak antara titik terhadap kawat 
[tex] \mu_{o}=4 \pi .10^{-7}Wb.A^{-1}.m^{-1} [/tex]

[tex]B= \frac{(4 \pi .10^{-7})(20)}{(2 \pi)(10^{-1})} [/tex]
Diperoleh [tex]B=4.10^{-5}T[/tex]

Step-2
Hitung gaya Lorentz yang dialami elektron

Gunakan rumus menghitung gaya Lorentz yang dialami partikel yang bergerak
[tex]F=BqvSin\theta[/tex]
Keterangan
F = gaya Lorentz (newton)
B = induksi medan magnet (tesla)
q = muatan partikel (coulomb)
v = kecepatan partikel (m/s²)
θ = sudut antara arah gerak partikel (v) dengan medan magnet (B)

Muatan elektron = [tex]1,6.10^{-19}C[/tex]
Pada soal ini, arah gerak elektron terhadap medan magnet adalah saling tegak lurus, sehingga sin 90° = 1.

Kita input semua data ke dalam rumus:
[tex]F=Bqv[/tex]
[tex]F=(4.10^{-5})(1,6.10^{-19})(5.10^{6})[/tex]

Diperoleh gaya Lorentz yang dialami elektron sebesar [tex]F=3,2x10^{-17}N[/tex]