Apa itu kaidah tangan kanan medan magnet? Kenapa harus tangan kanan dan tidak kanan kiri? Kaidah tangan kanan dalam medan magnet merupakan prinsip dalam fisika untuk menentukan arah medan magnet dan gaya magnetik pada sebuah objek. Prinsip ini sangat esensial untuk pemahaman kamu terkait medan magnet.
Melalui artikel ini, kamu akan mempelajari dan mengenal apa itu kaidah tangan kanan dalam medan magnet, bagaimana cara mempraktikkannya, serta keefektifan pengaplikasiannya dalam kehidupan sehari-hari.
Daftar ISI
Pengertian Kaidah Tangan Kanan Medan Magnet
Prinsip kaidah tangan kanan ini bisa kamu aplikasikan untuk kebutuhan di bidang teknologi, seperti membuat generator, membuat motor listrik, dan peralatan elektromagnetik yang lain.
Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, kaidah tangan kanan dalam medan magnet merupakan upaya yang efektif dalam menentukan arah medan magnet dan gaya magnetik pada sebuah objek. Sebab, arus listrik dapat menghasilkan medan magnet, arah magnet, dan gaya magnetik yang akan bergantung pada arah arus tersebut.
Lantas, mengapa tidak menggunakan tangan kiri? Apa perbedaan antara kaidah tangan kanan dan kanan kiri?
Perbedaan Kaidah Tangan Kanan dan Kaidah Tangan Kiri
Kaidah tangan kanan medan magnet mengasumsi bahwa arus listrik akan menghasilkan medan magnet dari arah medan magnet, dan gaya magnetik yang akan bergantung pada arah arus.
Sementara itu, kaidah tangan kiri adalah prinsip yang sama dengan tangan kanan, hanya saja dengan perbedaan arah. Prinsip ini menyatakan bahwa sebuah penghantar listrik lurus menghasilkan arah fluks magnetik yang sama dengan arah jarum jam.
Prinsip ini menyatakan bahwa arus listrik akan dihasilkan dengan arah jarum jam yang berlawanan dengan arah fluks magnetik yang tegak lurus.
Tujuan dari kedua prinsip tersebut adalah memberikan arah yang jelas dalam menentukan gaya magnetik serta arah medan magnet.
Kembali lagi ke kaidah tangan kanan, jika kamu ingin mempraktikkan kaidah tangan kanan ini, kamu harus mengikuti beberapa langkah berikut:
- Letakkan ibu jari, jari tengah, dan jari telunjuk tangan kananmu secara tegak lurus satu sama lain.
- Tentukan arah arus listrik dengan mengarahkan jari telunjuk ke arah arus.
- Arahkan jari tengah ke arah medan magnet.
Dengan mengikuti beberapa langkah tersebut, kamu akan melihat kemana arah gaya magnetik pada sebuah objek yang terdapat dalam medan magnet melalui ibu jarimu. Biasanya, prinsip ini dikenal dengan gaya Lorentz.
Apa itu Gaya Lorentz?
Gaya Lorentz merupakan gaya yang terjadi karena ada interaksi antara arus listrik dengan medan magnet. Misalnya, terdapat sebuah objek konduktor yang berada pada medan magnet, kemudian kamu mengaliri objek tersebut dengan arus listrik. Maka, akan terjadi gaya yang mampu menggerakkan objek tersebut.
Perhatikan ilustrasi gaya Lorentz berikut ini.
Pada ilustrasi tersebut, terlihat sebuah benda konduktor berupa kawat yang ditaruh di antara dua buah magnet dengan kutub yang berbeda, yaitu kutub utara (N/North) dan kutub selatan (S/South). Selanjutnya, terdapat arus listrik yang mengaliri kawat tersebut.
Tanda panah kuning adalah penunjuk arah arus listrik yang mengalir pada kawat. Sementara itu, tanda panah berwarna merah menunjukkan arah medan magnet.
Pada ilustrasi percobaan gaya Lorentz tersebut, kawat yang berada di atas dua magnet terlihat bengkok ke atas. Kenapa kawatnya membengkok ke atas dan tidak ke bawah? Hal tersebut terjadi karena adanya gaya Lorentz yang timbul dari bawah ke atas.
Gaya Lorentz selalu tegak lurus dengan arah datangnya arus listrik (I) dan medan magnet (B). Dalam ilustrasi tersebut, arus listrik mengalir melalui kawat dari satu ujung ke ujung yang lain (ditunjukkan dengan garis kuning).
Sedangkan, medan magnet mengarah ke kutub selatan di sebelah kiri dari magnet kutub utara di sebelah kanan. Maka dari itu, gaya Lorentz yang muncul akan berjalan ke arah atas dan mengakibatkan kawat yang membengkok ke arah atas.
Percobaan Kaidah Tangan Kanan Medan Magnet
Selain percobaan gaya Lorentz menggunakan magnet, kamu bisa mempraktikkannya sendiri dengan menggunakan tangan yang sesuai dengan kaidah tangan kanan. Perhatikan gambar berikut.
Keterangan:
Tanda panah biru = arah arus listrik.
Tanda panah merah = arah medan magnet.
Keterangan pada kaidah tangan kanan (gambar sebelah kiri) menggunakan tiga jari kanan:
Ibu jari = arah arus listrik (I)
Jari tengah = arah gaya Lorentz (F)
Jari telunjuk = arah medan magnet (B)
Keterangan pada kaidah tangan kanan (gambar sebelah kanan) menggunakan telapak tangan kanan yang terbuka:
Ibu jari = arah arus listrik (I)
Telapak tangan = arah gaya Lorentz (F)
Jari-jari yang lain = arah medan magnet (B)
Arah gaya Lorentz tidak dapat terpengaruh oleh besarnya sudut α karena arah gaya Lorentz selalu tegak lurus searah dengan arus listrik dan medan magnet.
Selanjutnya, setelah kamu mengetahui dasar teori gaya Lorentz dan pengertian kaidah tangan kanan, kamu akan mempelajari rumus untuk menghitung besarnya gaya Lorentz pada suatu medan magnet.
Rumus Gaya Lorentz
Berikut adalah rumus untuk menghitung gaya Lorentz:
Keterangan:
F = gaya Lorentz, satuan newton (N)
B = kuat medan magnet, satuan tesla (T)
I = kuat arus listrik, satuan ampere (A)
l (atau L) = panjang kawat, satuan meter (m)
Selain rumus tersebut, kamu bisa mengalikannya dengan “sin θ” jika terdapat besar sudut yang terbentuk antara medan magnet dan arus listrik..
Contoh Soal dan Pembahasan
Selanjutnya, kerjakan latihan soal berikut untuk mengasah kemampuanmu terkait materi gaya Lorentz.
Contoh Soal 1
Sebuah besi berarus listrik sebesar 8 A masuk ke dalam medan magnet sebesar 2 T. Medan magnet tersebut memiliki sudut 90 derajat (tegak lurus) terhadap arus listrik. Jika gaya Lorentz bekerja pada kawat sebesar 4 N, hitunglah panjang besi tersebut!
Pembahasan:
l = 8A
B = 2 T
F = 4 N
θ = 90° (tegak lurus)
L = ?
Gunakan rumus gaya Lorentz:
F = B . I . L . sin θ
L = F / (B . I . sin θ)
L = 4 / (2 . 8 . sin 90°)
L = 4 / (2 . 8 . 1)
L = 4 / 16
L = 0,25 m
Jadi, panjang besi tersebut adalah 0,25 m atau 25 cm.
Contoh Soal 2
Terdapat sebuah kawat dengan arus listrik sepanjang 100 cm dan berada dalam medan magnet yang membentuk sudut 30° dengan arah medan magnetnya. Medan magnet sebesar 100 T dan gaya Lorentznya sebesar 150 N. Hitung besar arus listrik yang mengaliri kawat tersebut!
Pembahasan:
L = 100 cm = 1 m
θ = 30°
B = 100 T
F = 150 N
I = ?
Substitusikan ke rumus gaya Lorentz:
F = B . I . L . sin θ
I = F / (B. L . sin θ)
I = 150 / (100 . 1 . sin 30°)
I = 150 / (100 . 1 . 1/2)
I = 150 / 50
I = 3A
Jadi, besar arus listrik yang mengaliri kawat tersebut adalah 3 Ampere.
Contoh Soal 3
Ada sebuah kawat konduktor membawa arus sebesar 5A dan memiliki panjang 300 cm. Jika kawat itu berada pada medan magnet sebesar 27 T, hitunglah gaya lorentz yang dihasilkan oleh kawat tersebut!
Pembahasan:
B = 27 T
I = 5 A
L = 3 m
Kemudian, substitusikan ke dalam rumus gaya Lorentz:
F = B . I . L
F = 27 . 5 . 3
F = 405 N
Jadi, kawat tersebut memiliki gaya Lorentz sebesar 405 N.
Contoh Soal 4
Terdapat kawat yang panjangnya 2 m dengan arus listrik sebesar 20A. Kemudian, kawat tersebut diletakkan dalam medan magnet 0,02 T dan membentuk sudut 30° terhadap arah arus. Hitunglah gaya magnet yang dialami kawat!
Pembahasan:
L = 2 m
I = 20 A
B = 0,02 T
θ = 30°
Kemudian, substitusikan ke dalam rumus gaya Lorentz:
F = B . I . L . sin θ
F = 0,02 . 20 . 2 . sin 30°
F = 0,4 N
Jadi, kawat tersebut memiliki gaya Lorentz sebesar 0,4 N.
Penutup
Itulah penjelasan terkait kaidah tangan kanan medan magnet dan gaya Lorentz. Jika kamu masih belum mahir menggunakan rumus gaya Lorentz, kamu bisa berlatih latihan soal di internet dan catat rumus-rumus serta besaran-besaran yang ada dalam gaya Lorentz.
