Dokumen tersebut membahas tentang gaya magnetik yang bekerja pada partikel bermuatan yang bergerak dalam medan magnet, serta hubungannya dengan arus listrik. Secara khusus dijelaskan tentang besarnya gaya magnetik, arahnya, dan hubungannya dengan kecepatan partikel dan medan magnet.

1. Gerak Partikel Bermuatan dalam Medan
Magnet Gaya Magnet dan Gaya Lorentz
Rini Khoirunnisa
06111281621056
Pendidikan Fisika | FKIP UNSRI

2. Seperti dalam kasus kelistrikan, gejala
kemagnetan dari sebuah benda yang
mengandung medan magnet juga bisa
digambarkan melalui garis-garis gaya.
Dalam kelistrikan arah medan mutan
negatif menuju muatan dan arah medan
listrik muatan positif keluar atau menjauhi
muatan. Dalam kemagnetan medan
magnet (B) digambarkan sebagai garis-
garis gaya yang keluar dari kutub utara
menuju kutub selatan
Pendidikan Fisika | FKIP UNSRI

3. • Seperti halnya gaya elektrostatik (gaya
coulomb) pada medan listrik, medan magnetik
juga memiliki gaya yang serupa, yaitu gaya
magnetik.
• Gaya magnetik dalam medan magnet dapat
terjadi apabila terdapat partikel bermuatan q
yang bergerak dengan kecepatan v dalam
pengaruh medan magnet B.
• Pergerakan muatan ini menimbulkan gaya
magnetik Fm yang besarnya:
• Dengan arah dari gaya magnetik ini tegak lurus
terhadap bidang yang dibentuk vektor v dan B
(aturan tangan kanan)
θ merupakan sudut antara vektor v dan B
• Arah gaya magnetik adalah tegak lurus
terhadap bidang yang dibentuk vektor v dan B
Ket: Fm = gaya magnet (Newton)
q = muatan (Couloumb)
v = kecepatan (m/s)
B = medan magnet (Tesla)
Pendidikan Fisika | FKIP UNSRI

4. Pendidikan Fisika | FKIP UNSRI
.
.
.
.
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
.
.
.
.
+ -
X = medan magnet masuk ke dalam bidang atau menjauhi pembaca
۰ = medan magnet keluar bidang atau mendekati pembaca

5. • Jika terdapat selain medan magnet B terdapat juga medan listrik E, maka
gaya total yang bekerja pada muatan q yang sedang bergerak dalam daerah
tersebut adalah
• Dimana FL dikenal juga sebagai gaya Lorentz
Pendidikan Fisika | FKIP UNSRI

6. • Muatan q berada dalam medan magnet
q diam ->tidak ada pengaruh
q bergerak ->akan berbelok arah
• Jika ada muatan q yang bergerak dengan kecepatan v dalam suatu medan
magnetik B, maka terdapat gaya magnet F :
Pendidikan Fisika | FKIP UNSRI

7. • Gaya magnet dapat mengubah arah gerak partikel tetapi
tidak dapat menyebabkan laju partikel membesar atau
mengecil. Gaya magnet juga tidak mengerjakan kerja
pada partikel yang bermuatan.
• Bila partikel bermuatan q berpindah sejauh dl=vdt, maka
kerja yang dilakukan adalah
• Perkalian (v x B) menghasilkan vektor yang tegak lurus
dengan v, sehingga (v x B). V = 0 dan tidak terjadi kerja
Pendidikan Fisika | FKIP UNSRI

8. Gaya Elektrostatik Gaya Magnetik
Arah gaya listrik selalu sejajar dengan arah
medan listrik, sedangkan
Arah gaya magnetik selalu tegak lurus pada
medan
magnetik
menghasilkan kerja tidak menghasilkan kerja
idak bergantung pada kecepatan muatan bergantung pada kecepatan
Pendidikan Fisika | FKIP UNSRI

9. • Kawat yang dialiri arus listrik secara mikroskopis merupakan sejumlah
muatan yang bergerak. Dengan demikian, jika kawat tersebut berada
dalam pengaruh medan magnet, maka kawat berarus listrik pun
mengalami gaya magnetik seperti halnya muatan bergerak
• Arus listrik di dalam sehelai kawat adalah muatan persatuan waktu yang
melewati sebuah titik. Arus listrik diukur dengan satuan coulomb per
sekon (C/s) atau ampere (A).
Pendidikan Fisika | FKIP UNSRI

10. B.1 Muatan berdistribusi Garis
• Bila muatan berdistribusi garis λ (rapat muatan panjang) mengalir dalam sehelai kawat
dengan kelajuan v (gambar), maka arus listrik yang mengalir pada kawat tersebut adalah
• Atau dapat juga dinyatakan dalam bentuk vektor
• Dimana λ = dq/dl atau q = ʃ λdl
• Dengan demikian gaya magnet yang bekerja pada elemen panjang kawat berarus (dl) adalah
• Karena kawat I searah dengan dl, maka gaya magnet
dapat ditulis dalam bentuk
• Bila arus listrik besarnya konstan di sepanjang
kawat, maka arus I dapat dikeluarkan dari integral,
sehingga
Pendidikan Fisika | FKIP UNSRI

11. B.2 Muatan berdistribusi permukaan
• Pada muatan yang mengalir pada suatu permukaan atau keping tipis ,
aliran tersebut dapat dinyatakan dengan rapat arus permukaan (K)
• Rapat arus permukaan adalah arus persatuan panjang yang tegak lurus
aliran
• Misal, sehelai pita dengan tebal dl⊥ terletak searah dengan aliran muatan,
jika arus listrik dI, maka rapat arus permukaannya adalah K = dI / dl⊥
• Jika rapat muatan yang bergerak adalah σ dan kecepatannya v, maka
K = σv
• Gaya magnetik yang bekerja pada
• muatan berdistribusi permukaan adalah
•
Pendidikan Fisika | FKIP UNSRI

12. B.3 Muatan berdistribusi Volume
• Jika aliran muatan didistribusikan melalui benda ruang (berdimensi
tiga) , rapat arusnya disebut rapat arus volume
• Rapat arus volume adalah arus persatuan luas yang tegak lurus
aliran
• Misal, sebuah tabung kecil berdiameter dl⊥ terletak sejajar dengan
aliran muatan dan arus listrik dalam arus tersebut dI , maka rapat
arus volumenya J = dI / da⊥
• Jika rapat muatan bergerak ρ dan
kecepatannya v, maka J = ρv
• Gaya magnet pada arus berdistribusi
volume ρ adalah
Pendidikan Fisika | FKIP UNSRI

13. Persamaan kontinuitas
• Arus yang mengalir melewati permukaan dapat ditulis sebagai berikut
• Dan dengan menggunakan pengertian arus listrik
• Sehingga untuk arus yang mengalir secara terus menerus dalam lintasan tertutup
diperoleh
• Persamaan diatas disebut persamaan kontinuitas dalam bentuk integral
• Dengan menggunakan teorama divergensi persamaan diatas dapat diturunkan
dalam bentuk differensial, yaitu:
• Tanda minus menunjukkan bahwa aliran keluar akan mengurangi muatan yang
tertinggal di dalam volume V Pendidikan Fisika | FKIP UNSRI