Magnetisme dan Muatan Bergerak
Diperkenalkan| English | Makna |
|---|---|
| right-hand rule/raɪt hænd ruːl/ | aturan tangan kanan |
Magnet mengabaikan muatan diam tetapi mendorong muatan yang bergerak menyamping
- Tempatkan muatan yang diam di dekat magnet — tidak terjadi apa-apa.
- Biarkan ia melintasi medan tersebut — ia berbelok ke samping.
- Gaya magnet bekerja hanya pada muatan yang bergerak.
- Dan ia mendorong tegak lurus terhadap arah gerak, bukan sepanjangnya.
Medan magnet memberikan gaya pada muatan hanya ketika muatan tersebut:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Gaya magnetik $F = qvB$ membutuhkan kecepatan yang bukan nol.
Hukum gaya: F = qvB
- Gaya magnet adalah $F = qvB\sin\theta$, di mana $\theta$ adalah sudut antara $\vec v$ dan $\vec B$.
- Gaya ini maksimum ketika muatan bergerak melintasi medan ($\theta = 90^\circ$).
- Gaya ini nol ketika muatan bergerak sejajar dengan medan ($\theta = 0$).
- Muatan yang lebih cepat atau medan yang lebih kuat memberikan dorongan yang lebih besar.
Gaya pada arus
Atur arah medan dan arus serta gunakan aturan tangan kanan untuk memprediksi gaya.
Sebuah muatan $3\ \text{C}$ bergerak pada $4\ \text{m/s}$ melintasi medan $2\ \text{T}$ ($\theta = 90^\circ$). Temukan $F$ (dalam N).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$F = qvB = 3 \times 4 \times 2 = 24\ \text{N}$.
Muatan yang bergerak tepat sepanjang medan ($\theta = 0$) tidak merasakan gaya magnetik.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\sin 0 = 0$, sehingga $F = qvB\sin\theta = 0$.
Aturan tangan kanan menentukan arah
- Gaya tegak lurus terhadap keduanya, yaitu kecepatan dan medan.
- Arahkan jari-jari Anda searah $\vec v$, melengkungkan mereka menuju $\vec B$: ibu jari menunjukkan gaya (aturan tangan kanan).
- Untuk muatan negatif, arahnya berlawanan.
- Itulah sebabnya keduanya selalu tegak lurus terhadap arah gerak.
Arah gaya magnetik ditemukan dengan aturan tangan ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Aturan tangan kanan memberikan gaya pada muatan positif.
Gaya menyamping menyebabkan gerakan melingkar
- Gaya yang selalu tegak lurus terhadap $\vec v$ hanya dapat mengubah arah muatan, bukan menambah kecepatannya.
- Jadi muatan dalam medan seragam bergerak dalam lingkaran.
- Jari-jarinya adalah $r = \dfrac{mv}{qB}$ — semakin cepat atau berat berarti lingkaran yang lebih lebar.
- Inilah cara spektrometer massa dan akselerator partikel membengkokkan berkas.
Pilih semua pernyataan benar tentang gaya magnetik pada muatan.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Memerlukan gerakan, tegak lurus, tanpa usaha. Ini tidak pernah mempercepat muatan.
Gaya magnet tidak melakukan usaha
- Karena $\vec F \perp \vec v$, gaya ini tidak pernah menambah kecepatan.
- Gaya ini hanya mengubah arah gerak, bukan energi kinetiknya.
- Jadi medan magnet dapat mengarahkan muatan tetapi tidak pernah membuatnya lebih cepat.
- Mempercepat membutuhkan medan listrik, bukan medan magnet.
Gaya magnetik pada muatan yang bergerak:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Karena $F \perp v$, gaya ini tidak melakukan usaha — hanya arah yang berubah.
Sebuah muatan $2\ \text{C}$ bergerak dengan kecepatan $3\ \text{m/s}$ melintasi medan $0.5\ \text{T}$ ($\theta = 90^\circ$).
- $F = qvB = 2 \times 3 \times 0.5 = 3\ \text{N}$.
- Gayanya tegak lurus terhadap kecepatan, sehingga muatan melengkung.
Gaya magnet melakukan tidak ada usaha — ia hanya membengkokkan lintasan, tidak pernah mengubah kecepatan. Jadi "medan magnet mempercepat muatan" selalu salah. Dan muatan yang bergerak sejajar dengan medan ($\theta = 0$) sama sekali tidak merasakan gaya.
Medan magnet hanya mendorong muatan yang bergerak: $F = qvB\sin\theta$, tegak lurus terhadap kedua $\vec v$ dan $\vec B$ (aturan tangan kanan). Gaya ini tidak melakukan usaha, sehingga membengkokkan lintasan menjadi lingkaran berjari-jari $r = mv/qB$ tanpa mengubah kecepatan.