FISIKA Kelas 12 - Gaya Magnetik | GIA Academy
Summary
TLDRThis YouTube video from Gia Akademi explores the concept of magnetic force, also known as the Lorentz force. Discovered by Dutch physicist Hendrik Antoon Lorentz, it's the force exerted by a magnetic field on an electric current. The video explains how to determine the direction of the Lorentz force using the right-hand rule and discusses its applications in various scenarios, including a current-carrying wire in a magnetic field, a charged particle moving in a magnetic field, and parallel wires carrying current. It also covers the calculations for the force's magnitude and direction, providing examples and solving problems to deepen understanding.
Takeaways
- 🔊 The script introduces the concept of magnetic force, also known as Lorentz force, which is generated by a magnetic field on an electric current.
- 🧲 Lorentz force is named after the Dutch physicist Hendrik Antoon Lorentz, who defined it as the force exerted by a magnetic field on an electric current.
- ✋ The direction of the Lorentz force can be determined using the right-hand rule, where the thumb indicates the direction of the electric current, the index finger shows the direction of the magnetic field, and the middle finger points in the direction of the force.
- 💡 The Lorentz force can be generated by a current-carrying wire in a magnetic field, a charged particle moving in a magnetic field, or a current-carrying wire parallel to another current-carrying wire.
- 📐 The formula for Lorentz force on a current-carrying wire in a magnetic field is \( F = B \cdot I \cdot L \cdot \sin(\theta) \), where \( F \) is the force, \( B \) is the magnetic field, \( I \) is the current, \( L \) is the length of the wire, and \( \theta \) is the angle between the field and the current.
- 🚫 If the magnetic field is parallel to the electric current, the Lorentz force is zero, indicating no force is exerted on the wire.
- 🌀 For a charged particle moving in a magnetic field, the Lorentz force can cause the particle to move in a circular path, with the force providing the centripetal force necessary for this motion.
- 🔗 The magnitude of the Lorentz force between two parallel current-carrying wires depends on the direction of the currents; parallel currents attract each other, while anti-parallel currents repel.
- 📚 The script provides several examples and problems to illustrate the calculation of Lorentz force in different scenarios, helping viewers to understand and apply the concept.
- 🎓 The video concludes with a summary and an invitation to watch more videos on the channel, emphasizing continuous learning and engagement.
Q & A
What is the Lorentz force?
-The Lorentz force, also known as the magnetic Lorentz force, is the combination of electric and magnetic force on a charged particle moving through a magnetic field. It is given by the equation F = q(E + v × B), where q is the charge, E is the electric field, v is the velocity of the particle, and B is the magnetic field.
Who discovered the Lorentz force?
-The Lorentz force was discovered by the Dutch physicist Hendrik Antoon Lorentz.
How can you determine the direction of the Lorentz force using the right-hand rule?
-Using the right-hand rule, if you point your thumb in the direction of the electric current (I), your index finger in the direction of the magnetic field (B), then your middle finger will point in the direction of the Lorentz force (F).
What is the formula for calculating the Lorentz force on a current-carrying wire in a magnetic field?
-The formula for calculating the Lorentz force (F) on a current-carrying wire of length (l) in a magnetic field (B) with current (I) is F = B * I * l * sin(θ), where θ is the angle between the direction of the current and the magnetic field.
What happens when a charged particle moves through a uniform magnetic field?
-When a charged particle with charge (Q) moves with velocity (V) through a uniform magnetic field (B), it experiences a Lorentz force that is perpendicular to both the velocity and the magnetic field, causing the particle to move in a circular path.
What is the relationship between the radius of the path of a charged particle in a magnetic field and the Lorentz force?
-The radius (r) of the path of a charged particle in a magnetic field is related to the Lorentz force by the equation r = m * v / (q * B), where m is the mass of the particle, v is its velocity, q is its charge, and B is the magnetic field strength.
How can you calculate the force between two parallel current-carrying wires in a magnetic field?
-The force (F) between two parallel current-carrying wires carrying currents I1 and I2, separated by a distance a in a magnetic field, can be calculated using the formula F = (μ0 * I1 * I2 * l) / (2π * a), where μ0 is the permeability of free space.
What is the significance of the angle between the direction of the current and the magnetic field in the Lorentz force?
-The angle between the direction of the current (I) and the magnetic field (B) is significant because the Lorentz force is maximized when this angle is 90 degrees (sin(90) = 1) and is zero when the current and magnetic field are parallel (sin(0) = 0).
How does the sign of the charge affect the direction of the Lorentz force?
-The sign of the charge affects the direction of the Lorentz force. For a positive charge, the force is in the direction of the cross product of the velocity and magnetic field, while for a negative charge, the force is in the opposite direction.
What is the formula for calculating the magnetic field strength if the Lorentz force, charge, velocity, and angle are known?
-If the Lorentz force (F), charge (Q), velocity (V), and angle (θ) are known, the magnetic field strength (B) can be calculated using the formula B = F / (Q * V * sin(θ)).
Outlines
🔊 Understanding Magnetic Force
This paragraph introduces the concept of magnetic force, specifically Lorentz force, which is generated by a magnetic field on an electric current. It explains that the force can be determined using the right-hand rule, with the thumb indicating the direction of the electric current, the index finger showing the direction of the magnetic field induction, and the middle finger pointing towards the force direction. The paragraph also discusses the Lorentz force on a current-carrying wire in a magnetic field, the force on a moving charge in a magnetic field, and the dependence of the Lorentz force on the type of charge, whether positive or negative.
🧲 Calculating Lorentz Force in Magnetic Fields
This segment delves into the mathematical calculations of the Lorentz force on a current-carrying wire within a magnetic field. It provides formulas for determining the force when the wire is parallel or perpendicular to the magnetic field and introduces the concept of the force on a moving charge within a homogeneous magnetic field. The description includes the use of the right-hand rule to determine the direction of the force and the implications of the force on the trajectory of charged particles, such as electrons, within a magnetic field.
🔗 Analyzing Lorentz Force on Parallel Currents
This paragraph discusses the Lorentz force between two parallel wires carrying electric current. It explains how the force can be attractive or repulsive depending on the direction of the currents and provides a formula for calculating the force between the wires. The explanation includes the concept of permeability of free space and its role in the force calculation. The paragraph also presents a problem-solving approach to determine the direction and magnitude of the Lorentz force in given scenarios.
🎥 Summary and Conclusion on Magnetic Forces
The final paragraph serves as a conclusion to the discussion on magnetic forces. It summarizes the key points covered in the video and encourages viewers to continue watching for more educational content. The paragraph ends with a call to action for viewers to stay engaged with the channel for upcoming videos.
Mindmap
Keywords
💡Speaker
💡Electromagnetic Force
💡Lorentz Force
💡Right-Hand Rule
💡Magnetic Field
💡Electric Current
💡Charged Particle
💡Magnetic Induction
💡Tesla
💡Ampere
💡Permeability
Highlights
Introduction to the concept of magnetic force and its application in speakers to convert electrical energy into sound.
Definition of magnetic force, also known as Lorentz force, discovered by Dutch physicist Hendrik Antoon Lorentz.
Explanation of how the direction of the Lorentz force can be determined using the right-hand rule.
Discussion on the generation of Lorentz force by a current-carrying wire in a magnetic field.
Formula for calculating the Lorentz force on a current-carrying wire in a magnetic field: F = B * I * L * sin(θ).
Explanation of how the Lorentz force is zero when the magnetic field is parallel to the electric current.
Analysis of the Lorentz force on a moving electric charge in a homogeneous magnetic field.
Formula for the Lorentz force on a moving charge: F = B * Q * V * sin(θ).
Description of the trajectory of a charged particle in a magnetic field and the resulting centripetal force.
Calculation of the radius of the trajectory of a charged particle using the Lorentz force.
Discussion on the Lorentz force between parallel current-carrying wires in a magnetic field.
Formula for the force between two parallel current-carrying wires: F = (μ₀ * I1 * I2 * L) / (2π * a).
Practical example of determining the direction of the Lorentz force on a current-carrying wire in a magnetic field.
Problem-solving approach to finding the magnitude and direction of the Lorentz force on a wire in a magnetic field.
Explanation of the direction of the Lorentz force on a negatively charged particle moving through a homogeneous magnetic field.
Calculation of the magnetic field strength using the Lorentz force experienced by a moving electron.
Determination of the velocity of a charged particle moving perpendicular to a magnetic field using the Lorentz force.
Analysis of the force experienced by two parallel current-carrying wires and the conditions for attraction or repulsion.
Final problem involving the calculation of the current in a wire based on the force between two wires in a magnetic field.
Conclusion and invitation to watch more videos on the channel for further understanding of magnetic forces.
Transcripts
[Musik]
[Tepuk tangan]
[Musik]
Halo teman-teman selamat datang kembali
di channel YouTube Gia Akademi Semoga
teman-teman selalu sehat dan terus
semangat Pernahkah teman-teman
menggunakan pengeras suara atau speaker
speaker dapat mengubah energi listrik
menjadi energi bunyi untuk menghasilkan
bunyi speaker menerapkan konsep gaya
magnetik tahukah teman-teman Apa itu
gaya magnetik apa saja yang bisa
menghasilkan gaya magnetik kita akan
membahasnya secara lengkap di video kali
ini jadi di video ini kita akan belajar
tentang gaya magnetik simak terus
videonya
ya teman-teman gaya magnet
yang dikenal juga dengan gaya lorence
ditemukan oleh Henrik Anton lawence
seorang Fisikawan Belanda Lawrence
mendefinisikan gaya magnetik sebagai
gaya yang ditimbulkan oleh medan
magnetik pada arus
listrik arah gaya lorence dapat
ditentukan dengan menggunakan kaidah
tangan kanan berikut ibu jari menyatakan
arah arus listrik yaitu I jari telunjuk
menyatakan arah induksi magnet yaitu B
dan jari tengah menyatakan arah gaya
lorence yaitu
F selain menggunakan tiga jari arah gaya
lorence juga dapat ditentukan dengan
menggunakan kaidah tangan kanan lainnya
ibu jari menyatakan arah arus listrik
yaitu i empat jari lainnya menyatakan
arah induksi magnetik yaitu B telapak
tangan menyatakan arah gaya lorence
yaitu F teman-teman bisa memili milh
salah satunya ya Nah gaya lorens dapat
ditimbulkan oleh kawat berarus yang
berada dalam medan magnetik muatan
listrik yang bergerak dalam medan
magnetik dan kawat sejajar berarus
listrik kita akan membahasnya satu
persatu pertama kita bahas gaya lorens
pada kawat berarus yang berada dalam
medan magnetik jika kawat penghantar
berarus berada dalam Medan magnetk
arah arus dan arah medan magnetik
membentuk sudut Teta maka akan
dihasilkan gaya lorens yang dirumuskan
dengan persamaan f = b * i * l * Sin
Teta dengan F gaya lorence satuannya
Newton B induksi magnetik satuannya
Tesla I kuat arus listrik satuannya
amper l panjang kawat penghantar ya
meter dan Teta sudut antara B dengan I
ingat ya teman-teman jika B sejajar
dengan I gaya lorens bernilai
0 selanjutnya gaya lorens pada muatan
listrik yang bergerak dalam medan
magnetik jika muatan listrik sebesar Q
bergerak dengan kecepatan V dalam sebuah
medan magnet homogen B dengan arah V dan
arah B membentuk sudut t
maka akan dihasilkan gaya lorens yang
dirumuskan dengan persamaan f = b * Q *
V * Sin Teta dengan F gaya Loren
satuannya Newton B induksi magnetik
satuannya Tesla Q muatan listrik yang
bergerak satuannya coulom V kecepatan
gerak muatan listrik satuannya
met/s dan Teta sudut antara B dengan V
arah gaya lorens pada muatan listrik
yang bergerak dalam medan magnetik ini
bergantung pada jenis muatan partikelnya
jika muatan Q adalah muatan positif maka
arah V akan sejajar dengan I sedangkan
jika muatan Q adalah muatan negatif maka
arah V berlawanan dengan
I jika arah medan magnet B tegak lurus
dengan arah kecepatan V nilai Teta 90
derajat menyebabkan lintasan muatan
berbentuk lingkaran sehingga muatan
mengalami gaya sentripetal yang besarnya
sama dengan gaya Loren F = FS B * Q * V
* Sin 90 derajat = m * v² / r sehingga
besar jari-jari lintasan muatan dapat
ditentukan dengan persamaan R sama = m *
v / b * Q dengan F gaya lorens dan FS
gaya sentripetal keduanya dalam satuan
Newton B induksi magnetik satuannya
Tesla Q muatan partikel satuannya coulom
V kecepatan gerak muatan satuannya
meter/s m massa partikel muatan
satuannya kilogram dan r jari-jari
lintasan muatan satuannya
meter terakhir gaya lorence pada kawat
sejajar berarus listrik jika ada dua
buah kawat yang memiliki panjang l
kemudian dialiri arus listrik sebesar i
dan kedua kawat tersebut diletakkan pada
medan magnetik b maka akan terjadi gaya
loret jika arah arus searah terjadi gaya
tarikmenarik yang sama besar sehingga
bentuk kawat akan cekung jika arah arus
berlawanan terjadi gaya tolak-menolak
yang sama besar sehingga bentuk kawat
akan
cembung besar gaya lorens pada kawat
sejajar berarus listrik dapat ditentukan
dengan persamaan F1 = F2 = 0 * I1 * I2 *
l / 2P * a dengan F1 dan F2 gaya lorens
pada masing-masing kawat satuannya
Newton I1 dan I2 kuat arus listrik pada
masing-masing kawat satuannya amper mi0
permeabilitas dalam ruang hampa nilainya
4P *
10^-7 weber/ AMPM l panjang
masing-masing kawat satuannya meter dan
a Jarak antara kedua kawat satuannya
meter sampai di sini teman-teman paham
ya agar teman-teman semakin paham Mari
kita selesaikan contoh soal
berikut soal pertama diberikan gambar
sepotong kawat berarus listrik searah
sumbu zat positif berada dalam medan
magnetik homogen searah sumbu y positif
kita diminta menentukan arah gaya Loren
untuk menjawab soal ini kita bisa
menggunakan kaidah tangan kanan ibu jari
menunjukkan arah arus se arah sumbu z
positif yaitu ke atas empat jari lain
menunjukkan arah medan magnetik searah
sumbu y positif yaitu ke kanan maka arah
gaya lorens ditunjukkan oleh arah
telapak tangan searah sumbu x negatif
yaitu masuk
bidang soal kedua diberikan gambar kawat
PQ yang panjangnya l = 1,5 m dialiri
Arus sebesar i = 3 AMP menembus medan
magnetik B = 200 m Tesla kita diminta
menentukan besar dan arah gaya lorens
pada kawat PQ untuk menentukan besar
gaya lorens kita bisa menggunakan
persamaan gaya lorens pada kawat berarus
yang berada dalam medan magnetik yaitu f
= b * i * l * Sin Teta kita masukkan
nilainya 2 * 10^-1
* 3 * 1,5
* 1 =
0,9 n untuk menentukan arah gaya lorence
kita dapat menggunakan kaidah tangan
kanan ibu jari menunjukkan arah arus I
yaitu ke kanan jari telunjuk menunjukkan
arah medan magnetik B yaitu masuk bidang
maka jari tengah menunjukkan arah gaya
lorence X F yaitu ke atas jadi
jawabannya
B soal selanjutnya diberikan gambar
partikel bermuatan negatif yang bergerak
melintasi medan magnet homogen karena
muatan Q negatif dan arah kecepatan
geraknya ke kanan maka arah arus I
berlawanan dengan kecepatan V sehingga
arah arus I ke kiri medan magnet homogen
B diberi tanda silang berarti arahnya
masuk bidang kita diminta menentukan
arah gaya magnetik partikel tersebut
untuk menyelesaikan soal ini kita
gunakan kaidah tangan kanan ibu jari
menunjukkan arah I yaitu ke kiri empat
jari lain menunjukkan arah B yaitu masuk
bidang maka arah telapak tangan
menunjukkan arah F yaitu ke bawah maka
Jawabannya
d soal keempat diketahui Sebuah elektron
bergerak dengan kecepatan V =
4,5
m/s berada di dalam medan magnet dengan
arah lintasan elektron dan arah medan
magnet membentuk sudut Teta 30 derajat
Jika besar muatan elektron Q = 1,6 *
10^-19 coulom dan mengalami gaya lorens
F sebesar 5 n kita di minta menentukan
besar medan magnet B yang dihasilkan
untuk menjawab soal ini kita gunakan
persamaan gaya lorens pada muatan yang
bergerak dalam medan magnet yaitu f = b
* Q * V * Sin Teta sehingga b = f / Q *
V * Sin Teta kita masukkan nilainya dan
kita lakukan perhitungan kita peroleh
nilai Medan magnet yang dihasilkan
sebesar
1,39 * 10^ 19 Tesla jawabannya
B soal berikutnya Diketahui suatu muatan
bermassa M = 9 *
10^-28 kg bergerak memotong secara tegak
lurus medan magnetik b = 2 Tesla jika
muatan Q I = 3 *
10^-9 coulom dan jari-jari lintasannya r
= 3 cm kita diminta menentukan besar V
kecepatan muatan tersebut untuk menjawab
soal ini kita gunakan persamaan
jari-jari lintasan muatan r = m * v / b
* Q sehingga v = r * b * Q / M = 3 *
10^-2
* 2 * 3 * 10^-9
/ dengan 9 *
10^-28 v = 2 * 10^ 17
m/s Jawabannya
a soal keen diberikan gambar dua buah
kawat 1 dan 2 masing-masing panjangnya l
= 50 cm dialiri arus listrik
masing-masing I1 = 4 AMP dan I2 = 5 AMP
jika kedua kawat terpisah sejauh 10 cm
dan nilai permeabilitas ruang hampa mi0
= 4P *
10^-7 weber/ AMPM kita diminta
menentukan besar dan jenis Gaya yang
dialami oleh kedua kawat untuk menjawab
soal ini kita bisa menggunakan persamaan
gaya lorens pada kawat sejajar berarus
listrik yaitu F = 0 * I1 * I2 * l / 2pi
* a kita masukkan nilainya dan kita
lakukan perhitungan kita peroleh nilai F
= 200 * 10 -7 n = 2 *
10^-5 n karena arah arus pada kedua
kawat sama-sama ke atas maka jenis Gaya
yang dialami kedua kawat adalah gaya
tarik
menarik soal terakhir diberikan gambar
dua kawat lurus sejajar berjarak a = 20
cm Apabila I1 = 6 AMP dan kedua kawat
mengalami gaya tolak-menolak pers satuan
panjang f/l sebesar
4,8 * 10^ -5
n/m dan nilai permeabilitas ruang hampa
mi0 = 4pi *
10^-7 weber/ AMPM kita diminta
menentukan besar dan arah arus I2 untuk
menjawab soal ini kita gunakan persamaan
F = 0 * I1 * I2 * l / 2π * a atau f/l =
0 * I1 * I2 / 2P * a kita masukkan
nilainya dan kita lakukan perhitungan
kita peroleh nilai I2 = 8 AMP karena
gaya yang terjadi adalah gaya
tolakmenolak maka arah arus di kedua
kawat berlawanan ini berarti arah arus
I2 adalah ke bawah atau dari D ke c
Oke teman-teman demikianlah pembahasan
kita tentang gaya magnetik jangan lupa
tonton terus video-video terbaru di
channel kita ya sampai jumpa di video
[Tepuk tangan]
berikutnya
تصفح المزيد من مقاطع الفيديو ذات الصلة
Фізика 9. Розв'язування задач за темою "Магнітне поле струму. Правило свердлика". Презентація 9 клас
Working Principle of DC Generator | [Electric Machine #1]
Ampere's circuital law (with examples) | Moving charges & magnetism | Physics | Khan Academy
Cara Kerja Motor Listrik DC
Working Principle of DC Motor (animation of elementary model)
Get Amped Up: The Science of Galvanometer Current Detection
5.0 / 5 (0 votes)