Gaya Lorentz pada Partikel

Pernah membayangkan menembakkan peluru, tapi alih-alih lurus, pelurunya malah melintir membentuk pegas atau tiba-tiba terlempar ke atas? Itulah keajaiban partikel bermuatan saat menembus medan magnet!

Coba perhatiin soal ini. Sebuah proton ditembakkan ke arah timur laut di dalam medan magnet yang mengarah ke utara.

Bayangkan mobil melaju ke timur laut. Artinya, dia bergerak ke utara dan ke timur sekaligus. Kecepatan proton ini kita pecah jadi dua: sejajar utara dan tegak lurus ke timur.

Kecepatan yang sejajar utara menarik proton lurus ke utara, sedangkan yang tegak lurus memaksanya berputar. Lurus ditambah berputar menghasilkan lintasan heliks dengan sumbu ke utara. Jadi jawabannya C!

Lanjut ke soal berikutnya! Ada kawat lurus dialiri arus lima ampere dari barat ke timur. Di atasnya, proton melaju ke timur. Pakai aturan tangan kanan untuk kawat: jempol searah arus ke timur, empat jari di atas kawat menunjuk ke utara.

Sekarang untuk gaya Lorentz-nya. Buka telapak tangan kananmu. Jempol untuk kecepatan ke arah timur, empat jari untuk medan magnet ke utara. Telapak tangan akan mendorong ke atas. Jawabannya D!

Hati-hati jebakan! Kalau yang ditembakkan elektron atau muatan negatif, kita pakai punggung tangan, arahnya jadi ke bawah. Karena ini proton yang positif, telapak tangan ke atas sudah mutlak benar!

Masuk ke hitungan real! Sebuah elektron berjarak lima sentimeter dari kawat berarus satu koma lima ampere, melaju sejuta meter per sekon. Berapa besar gayanya?

Kita hitung dulu kuat medan magnet kawatnya. B sama dengan mu nol I dibagi dua pi a. Masukkan angkanya, kita dapatkan B sebesar enam kali sepuluh pangkat minus enam Tesla.

Terakhir, gabungkan ke rumus gaya Lorentz. F sama dengan q v B. Kalikan muatan elektron, kecepatannya, dan medan magnet tadi. Hasilnya, sembilan koma enam kali sepuluh pangkat minus sembilan belas Newton. Jawabannya D!

Terbukti ya, medan magnet itu bagaikan jalur tak terlihat yang bisa memelintir, membelokkan, dan menolak peluru atom sesuai arah dan muatannya. Tetap semangat belajarnya!