Contoh soal gaya Lorentz
Contoh soal 1
Sepotong kawat penghantar lurus berarus listrik yang arahnya ke timur diletakkan dalam medan magnet yang arahnya ke utara. Pada penghantar akan timbul gaya Lorentz yang arahnya…
A. Timur laut
B. Bawah
C. Atas
D. Barat
E. Selatan
Pembahasan / penyelesaian soal
Soal diatas jika digambarkan sebagai berikut:
Berdasarkan gambar diatas maka arah gaya lorentz keluar bidang kertas atau ke atas. Jadi soal ini jawabannya D.
Contoh soal 2
Sebuah kawat berarus listrik i diletakkan diantara dua kutub magnet utara dan selatan seperti gambar dibawah ini.
Arah gaya Lorentz pada kawat adalah…
A. Dari kutub Utara menuju selatan
B. Menuju kutub selatan magnet
C.Menuju kutub utara magnet
D. Keluar bidang kertas
E. Masuk bidang kertas
Pembahasan / penyelesaian soal
Arah medan magnet pada magnet batang berasal dari kutub utara menuju kutub selatan. Jadi arah medan magnet gambar diatas adalah ke kanan. Dengan menggunakan kaidah tangan kanan maka arah gaya Lorentz adalah masuk bidang kertas seperti gambar dibawah ini.
Jawaban soal ini adalah E.
Contoh soal 3
Perhatikan gambar berikut.
Jika arus listrik dialirkan pada kawat maka arah gaya magnetik yang dialami kawat adalah …
A. ke bawah
B. ke kiri
C. ke kanan
D. tegak lurus masuk bidang kertas
E. tegak lurus keluar bidang kertas
Pembahasan / penyelesaian soal
Jadi soal ini jawabannya E.
Contoh soal 4
Kawat lurus berarus listrik i berada dalam medan magnet B seperti gambar.
Manakah gambar yang benar sesuai gaya magnetik pada kawat ?.
A. 1 dan 3 saja
B. 2 dan 4 saja
C. 1, 2, dan 3 saja
D. 2, 3, dan 4 saja
E. 1, 2, 3, dan 4
Pembahasan / penyelesaian soal
Dengan menggunakan kaidah tangan kanan gaya Lorentz diatas maka yang benar adalah gambar nomor 1, 2, 3, dan 4. Soal ini jawabannya E.
Contoh soal 5
Perhatikan gambar disamping. Dari titik A sebuah elektron bergerak dengan kecepatan v memasuki medan magnet B. Salah satu lintasan yang mungkin dilalui elektron adalah …
A. K-L-M
B. S-T-U
C. P-Q-R
D. P-K-R
E. S-K-U
Pembahasan / penyelesaian soal
Dengan menggunakan kaidah tangan kanan diatas, didapat arah gaya Lorentz [F] ke kiri. Tetapi karena elektron muatannya negatif maka arah gaya Lorentz sebaliknya yaitu ke kanan. Jadi lintasan yang mungkin P-Q-R. Soal ini jawabannya C.
Contoh soal 6
Kawat lurus berarus listrik 2 A berada dalam medan magnet sebesar 0,5 T yang arahnya tegak lurus terhadap arus. Jika gaya Lorentz yang bekerja pada kawat sebesar 2 N maka panjang kawat adalah…
A. 1 m
B. 2 m
C. 3 m
D. 4 m
E. 5 m
Pembahasan / penyelesaian soal
Pada soal ini diketahui i = 2 A, B = 0,5 T, F = 2 N dan α = 90° [karena tegak lurus]. Maka cara menentukan panjang kawat menggunakan rumus dibawah ini.
→ F = B . I . L . sin α→ L =
→ L =
Jadi panjang kawat sebesar 2 m. Jawaban soal ini adalah B.
Contoh soal 7
Sebuah kawat dengan panjang 1 m berarus listrik 10 A. Jika kawat diletakkan dalam medan magnet 0,01 T yang arahnya membentuk sudut 30° terhadap arah arus maka gaya magnet yang dialami kawat sebesar …
A. 0,05 N
B. 0,5 N
C. 2 N
D. 4 N
E. 8 N
Pembahasan / penyelesaian soal
Pada soal ini diketahui L = 1 m, I = 10 A, B = 0,01 T dan α = 30°. Maka gaya magnet / gaya Lorentz pada kawat dihitung dengan cara dibawah ini:
→ F = B . I . L sin α→ F = 0,01 T . 10 A . 1 m . sin 30°
→ F = 0,05 N
Jadi jawaban soal ini adalah A.
Contoh soal 8
Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 3000 m/s memasuki medan magnet 1000 T. Jika arah kecepatan dan medan magnet membentuk sudut 30 maka gaya Lorentz yang dialami elektro sebesar …
A. 1,6 x 10-13 N
B. 1,8 x 10-13 N
C. 2,4 x 10-13 N
D. 3,6 x 10-13 N
E. 4,8 x 10-13 N
Pembahasan / penyelesaian soal
Pada soal ini diketahui q = – 1,6 x 10-19 C [muatan elektron], v = 3000 m/s, B = 1000 T dan α = 30°. Maka gaya Lorentz yang dialami elektron dihitung dengan rumus sebagai berikut:
→ F = q . v . B . sin α→ F = 1,6 x 10-19 . 3000 m/s . 1000 .
→ F = 2,4 x 10-13 N
Jadi soal ini jawabannya C.
Contoh soal 9
Sebuah proton [mp = 1,67 x 10-27 kg dan qp = 1,6 x 10-19 C] bergerak melingkar dalam medan magnet sebesar 2000 T seperti gambar dibawah ini.
Kecepatan proton adalah…
A. 1,4 x 109 m/s
B. 13,4 x 109 m/s
C. 13,4 x 109 m/s
D. 17,5 x 109 m/s
E. 20,6 x 109 m/s
Pembahasan / penyelesaian soal
Untuk menghitung kecepatan proton atau elektron yang bergerak dalam medan magnet dengan menggunakan rumus dibawah ini.
→ r =→ v =
→ v =
→ v = 13,4 x 109 m/s.
Jadi soal ini jawabannya B.
Contoh soal 10
Dua kawat penghantar sejajar berjarak 1 m satu sama lain dialiri arus listrik 1 A dengan arah yang sama. Gaya lorentz per satuan panjang kedua kawat adalah…
A. 4 x 107 N/m
B. 2 x 107 N/m
C. 2 x 10-7 N/m
D. 4 x 10-7 N/m
E. 8 x 10-7 N/m
Pembahasan soal / penyelesaian
Untuk menjawab soal ini kita gunakan rumus gaya Lorentz dua kawat sejajar yaitu:
→→
→
Jadi soal ini jawabannya C.
Contoh soal 11
Kawat P dialiri arus listrik 6 A dengan arah ke atas seperti gambar berikut.
Jika µ0 = 4π x 10-7 Wb/A.m dan terjadi gaya tolak-menolak per satuan panjang antara kawat P dan Q sebesar 1,2 x 10-5 N/m, maka besar dan arah arus listrik pada kawat Q adalah …
A. 1 A ke atas
B. 1 A ke bawah
C. 10 A ke atas
D. 10 A ke bawah
E. 20 A ke atas
Penyelesaian soal / pembahasan
Untuk menjawab soal ini kita gunakan rumus seperti dibawah ini.
→→ 1,2 x 10-5 N/m =
→ 1,2 x 10-5 N/m = 12 x 10-7 Wb/A . iQ
→ iQ =
Jadi iQ = 10 A dengan arah ke bawah karena gaya saling tolak-menolak. Soal ini jawabannya D.
Contoh soal 12
Jika kawat PQ sejajar kawat RS, i1 = 6 A, a = 2 cm dan µ0 = 4π x 10-7 Wb/A.m menghasilkan gaya tolak sebesar 4,8 x 10-5 N/m, kuat arus i2 dan arahnya adalah …
A. 8 A dari S ke R
B. 8 A dari R ke S
C. 6 A dari S ke R
D. 6 A dari R ke S
E. 2 A dari R ke S
Pembahasan / penyelesaian soal
Soal ini jawabannya B.