PENERAPAN GAYA LORENTZ / MEDAN MAGNET PADA ALAT-ALAT

DI KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Penerapan Gaya Lorentz pada alat-alat di kehidupan sehari-hari dapat di jumpai pada

alat seperti :

1. Motor Listrik

2. Pengeras Suara

Berikut ini merupakan penjelasan dari alat tersebut dan hubungannya dengan gaya

Lorentz :

A. Motor Listrik

Motor Listrik merupakan suatu contoh alat untuk penerapan Gaya Lorentz.

Dimana diektahui bahwa,Prinsip kerja motor listrik yang sesuai hukum gaya Lorentz

dan kaidah tangan kiri Flemming, yang menyatakan bahwa apabila sebatang

konduktor yang dialiri arus listrik ditempatkan di dalam medan magnet, maka

konduktor tersebut akan mengalami gaya. Arah dari gaya yang dialami oleh

konduktor tersebut ditunjukkan oleh kaidah tangan kiri Flemming. Gaya tersebut

dialami oleh setiap batang konduktor pada rotor sehingga menghasilkan putaran

dengan torsi yang cukup untuk memutarkan beban yang dikopel dengan motor.

Hal-hal penting yang perlu diketahui pada motor listrik antara lain sebagai

berikut:

1. Torsi, yaitu besarnya gaya yang dihasilkan pada konduktor yang dialiri listrik

arus dan berada dalam medan magnet yang dinyatakan dengan persamaan :

F = B . I . L

2. Gaya Gerak Listrik (GGL) lawan yaitu gaya gerak listrik yang arahnya

melawan arah dari gaya gerak listrik yang timbul akibat rotor yang berputar.

3. Daya Output Motor yaitu daya output yang diperlukan untuk menghasilkan

torsi satu putaran adalah :

P = ω . T

Berikut ini merupakan penjelasan prinsip kerja motor listrik.

1. Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.

Gambar Arus listrik dalam medan magnet

2. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran atau

loop maka kedua sisi loop yaitu pada sudut kanan medan magnet akan

mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.

Gambar Pembengkokan kawat berarus listrik dan gaya yang diakibatkan medan magnet.

3. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar atau torque untuk memutar

kumparan.

Gambar Torsi pada motor

4. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan

tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh

susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

Untuk lebih jelasnya,

Pada saat sakelar on maka akan mengalir arus dari sumber tegangan menuju

cincin komutator selanjutnya melalui sikat karbon arus mengalir ke kumparan (loop).

Sehingga di dalam loop akan ada aliran elektron yang berada di dalam medan

magnet. Elektron yang terdapat pada loop akan mendapat gaya lorentz yang besarnya

sama tetapi dengan arah yang berlawanan pada masing-masing sisi loop. Sehingga

keseimbangan loop terganggu dan loop akan berputar secara terus menerus. Fungsi

komutator pada motor listrik adalah untuk mengatur agar arus tetap mengalir ke satu

arah. Motor listrik mengubah energi listrik menjadi gerak.

Adapun kerabat dekat dari motor listrik yaitu Galvanometer. Galvanometer

digunakan untuk mengukur arus listrik yang kecil. Prinsip kerjanya sama dengan

motor listrik, yaitu berputarnya kumparan karena munculnya dua gaya Lorente sama

besar tetapi berlawanan arah, yang bekerja pada dua sisi kumparan yang saling

berhadapan. Kawat tembaga dililitkan pada inti besi lunak berbentuk silinder

membentuk statu kumparan, dan diletakkan diantara diantara kutub-kutub sebuah

magnet hermanen. Arus listrik memasuki dan meninggalkan kumparan melalui pegas

spiral yang terpasang di atas dan di bawah kumparan. Maka sisi kumparan yang dekat

dengan kutub utara dan kutub selatan mengalami gaya Lorente yang sama tetapi

berlawanan arah, yang akan menyebebkan kumparan berputar. Putaran kumparan

ditahan oleh kedua pegas spiral, sehingga kumparan hanya akan berputar dengan

sudut tertentu. Putaran dari kumparan diteruskan oleh sebuah jarum untuk menunjuk

pada skala tertentu. Angka yang ditunjukkan oleh skala menyatakan besar arus listrik

yang diukur.

Jenis Motor Listrik

Motor listrik berdasarkan jenis sumber tegangannya dibagi menjadi dua yaitu;

1. Motor arus bolak balik (motor AC).

2. Motor arus searah (motor DC)

Motor AC

Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya

secara teratur pada rentang waktu tertentu. Motor listrik memiliki dua buah bagian

dasar listrik yaitu stator dan rotor. Stator merupakan komponen listrik statis. Rotor

merupakan komponen listrik berputar untuk memutar as motor. Keuntungan utama

motor DC terhadap motor AC adalah kecepatan motor AC lebih sulit dikendalikan.

Untuk mengatasi kerugian ini, motor AC dapat dilengkapi dengan penggerak

frekuensi variabel untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus menurunkan

dayanya. Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri karena

kehandalannya dan lebih mudah perawatannya. Motor induksi AC cukup murah

(harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan

rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC).

Motor DC

Motor arus searah sebagaimana namanya,menggunakan arus langsung yang

tidak langsung atau direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan

khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap

untuk kisaran kecepatan yang luas. Motor DC yang memiliki tiga komponen utama

yaitu;

1. Kutub medan.

Iinteraksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC.

Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan

bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub

medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi

bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau

lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik

dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.

2. Dinamo.

Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet.

Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan

beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet

yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti

lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan

selatan dinamo.

3. Commutator.

Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah

untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator juga membantu

dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.

B. Pengeras Suara

Contoh lain dari alat yang menggunakan prinsip gaya lorentz adalah alat Pengeras

Suara atau yang lebih dikenal dengan sebutan Speaker. Pengeras suara bekerja

berdasarkan prinsip gaya lorentz. Spekaren ini terdiriti atas omponen dasar pengeras

suara terdiri yang terdiri dari tiga bagian yaitu sebuah krucut yertas yang

bersambungan dengan sebuah kumparan suara atau silinder yang dikitari oleh kawat

tembaga dan sebuah magnet hermanen berbentuk silinder atau kutub utara di tengah

dan dikelilingi kutub selatan.

Pada saat arus dilewatkan pada lilitan kumparan , maka padanya akan bekerja

gaya lorentz yang disebabkan oleh magnet permanen. Besar kecilnya gaya

bergantung pada arua yang dihasilkan oleh terminal pengeras suara sehingga akan

menyebabkan maju mundurnya kerucut kertas yang menumbuk udara sehingga

dihasilkan gelombang-gelombang bunyi sesuai dengan frekuensi pengeras suara. akan

mengalir arus dari terminal pengeras suara menuju kumparan suara , sehingga

didalam kumparan akan ada aliran elektron yang berada di dalam medan magnet.

Sehingga elektron yang berada di medan magnet akan mengalami gaya lorentz

yang dapat menimbulkan maju atau mundurnya kerucut kertas, sehingga elektron-

elektron yang ada disekitar kerucut bertumbukan dengan udara, sehingga dengan

kejadian atau peristiwa tersebut maka dihasilkanlah gelombang bunyi oleh alat ini.

DAFTAR PUSTAKA

http://prasetyomanan.blogspot.com/2013/10/pemanfaatan-gaya-lorentz-dalam.html

http://lustyyahulfa.blogspot.com/2011/02/motor-listrik.html