15 Contoh Soal Gaya Lorentz Kelas 9 SMP beserta Rumus dan Jawabannya
15 Contoh Soal Gaya Lorentz Kelas 9 SMP beserta Rumus dan Jawabannya – Belajar mengenai materi gaya Lorentz akan lebih mudah jika langsung menggunakan contoh soal, lho.
Selain membuatmu terbiasa untuk menerapkan rumus, mengerjakan soal juga akan melatih pemecahan masalah.📝
Oleh sebab itu, di artikel ini tersedia 15 contoh soal Gaya Lorentz kelas 9 SMP yang dapat kamu pergunakan sebagai bahan belajar di rumah.📖
Rumus Gaya Lorentz
Gaya Lorentz adalah gaya yang bekerja pada muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet. Gaya tersebut sering muncul dalam fenomena elektromagnetik, seperti pada motor listrik atau partikel bermuatan di laboratorium fisika.
Gaya Lorentz akan mencapai nilai maksimal ketika muatan bergerak tegak lurus terhadap medan magnet (θ = 90°). Sebaliknya, gaya ini akan bernilai nol jika muatan bergerak sejajar dengan medan magnet (θ = 0°).
Ada dua situasi utama di mana rumus gaya Lorentz digunakan, nih, yaitu untuk muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet dan untuk kawat berarus listrik dalam medan magnet.
Berikut rumus gaya Lorentz:
1. Untuk Muatan Listrik Bergerak dalam Medan Magnet
F = q × v × B × sin θ
Keterangan:
- F = Gaya Lorentz (Newton)
- q = Besar muatan listrik (Coulomb)
- v = Kecepatan muatan (meter per detik)
- B = Kuat medan magnet (Tesla)
- θ = Sudut antara arah gerak muatan dan medan magnet
2. Untuk Kawat Berarus Listrik dalam Medan Magnet
F = I × L × B × sin θ
Keterangan:
- F = Gaya Lorentz (Newton)
- I = Kuat arus listrik (Ampere)
- L = Panjang kawat dalam medan magnet (meter)
- B = Kuat medan magnet (Tesla)
- θ = Sudut antara arus listrik dan medan magnet
Kumpulan Contoh Soal Gaya Lorentz Kelas 9 SMP
Kamu bisa mengerjakan 15 contoh soal gaya Lorentz kelas 9 SMP di bawah ini dengan rumus yang sudah Mamikos paparkan di bagian sebelumnya, ya.
Jangan khawatir karena contoh soal gaya Lorentz kelas 9 SMP tersebut sudah disertai dengan pembahasan cara pengerjaannya. Jadi, kamu bisa sekaligus belajar menerapkan rumus!
Soal 1
Sebuah kawat lurus dialiri arus listrik sebesar 5 A berada dalam medan magnet homogen dengan induksi magnetik 0,4 T.
Jika panjang kawat yang berada dalam medan magnet adalah 0,3 meter dan posisi kawat sejajar dengan arah medan magnet, berapa besar gaya Lorentz yang bekerja pada kawat tersebut?
Pembahasan:
B = 0,4 T
I = 5 A
L = 0,3 meter
Sudut (θ) = 0°
Masukkan ke dalam rumus, yaitu:
F = B × I × L × sin(θ)
F = 0,4 × 5 × 0,3 × sin(0°)
F = 0 N
Jadi, besar gaya Lorentz adalah 0 N.
Soal 2
Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 2 × 10⁶ m/s dalam medan magnet 0,2 T yang arahnya tegak lurus terhadap gerakan elektron. Berapakah besar gaya Lorentz yang dialami elektron? (Gunakan muatan elektron e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C).
Diketahui:
Kecepatan (v) = 2 × 10⁶ m/s
B = 0,2 T
Muatan elektron (e) = 1,6 × 10⁻¹⁹ C
Sudut (θ) = 90°
Besaran gaya Lorentz adalah..
F = q × v × B × sin(θ)
F = 1,6 × 10⁻¹⁹ × 2 × 10⁶ × 0,2 × sin(90°)
F = 6,4 × 10⁻¹⁴ N
Besar gaya Lorentz adalah 6,4 × 10⁻¹⁴ N.
Soal 3
Kawat sepanjang 0,5 meter dialiri arus listrik sebesar 8 A berada dalam medan magnet homogen 0,25 T. Jika sudut antara kawat dan medan magnet adalah 30°, hitung besar gaya Lorentz yang bekerja!
Diketahui:
L = 0,5 meter
I = 8 A
B = 0,25 T
θ = 30°
Rumus menghitung besar gaya Lorentz:
F = B × I × L × sin(θ)
F = 0,25 × 8 × 0,5 × sin(30°)
F = 0,25 × 8 × 0,5 × 0,5
F = 0,5 N
Maka jawabannya adalah 0,5 N.
Soal 4
Sebuah partikel bermuatan positif sebesar 3 × 10⁻⁶ C bergerak dengan kecepatan 1 × 10⁴ m/s memasuki medan magnet 0,1 T yang arahnya tegak lurus terhadap gerakan partikel. Hitung besar gaya Lorentz yang dialami partikel tersebut!
Diketahui:
Muatan (q) = 3 × 10⁻⁶ C
Kecepatan (v) = 1 × 10⁴ m/s
B = 0,1 T
θ = 90°
F = q × v × B × sin(θ)
F = 3 × 10⁻⁶ × 1 × 10⁴ × 0,1 × sin(90°)
F = 0,03 N
Jadi, besar gaya Lorentz yang terjadi adalah 0,03 N.
Soal 5
Jika sebuah kawat sepanjang 2 meter dialiri arus listrik 10 A berada dalam medan magnet 0,5 T dan sudut antara kawat serta medan magnet adalah 45°, hitung besar gaya Lorentz yang terjadi!
Diketahui:
L = 2 meter
I = 10 A
B = 0,5 T
θ = 45°
Jawaban:
F = B × I × L × sin(θ)
F = 0,5 × 10 × 2 × sin(45°)
F ≈ 7,07 N
Maka besar gaya Lorentz yang terjadi yaitu 7,07 N.
Soal 6
Sebuah kawat penghantar sepanjang 1 meter dialiri arus listrik sebesar 4 A dan berada dalam medan magnet homogen dengan induksi magnetik 0,3 T. Jika kawat membentuk sudut 60° terhadap arah medan magnet, hitung besar gaya Lorentz yang terjadi!
Diketahui:
L = 1 meter
I = 4 A
B = 0,3 T
θ = 60°
Rumus:
F = B × I × L × sin(θ)
F = 0,3 × 4 × 1 × sin(60°)
F ≈ 0,3 × 4 × 0,866
F ≈ 1,04 N
Jawabannya adalah 1,04 N.
Soal 7
Partikel bermuatan positif sebesar 5 × 10⁻⁶ C bergerak dengan kecepatan 3 × 10³ m/s memasuki medan magnet homogen sebesar 0,2 T dengan sudut 90° terhadap arah medan magnet. Hitung besar gaya Lorentz yang dialami partikel tersebut!
Diketahui:
q = 5 × 10⁻⁶ C
v = 3 × 10³ m/s
B = 0,2 T
θ = 90°
maka
F = q × v × B × sin(θ)
F = 5 × 10⁻⁶ × 3 × 10³ × 0,2 × sin(90°)
F = 0,003 N
Jadi besar gaya Lorentz adalah 0,003 N.
Soal 8
Sebuah kawat sepanjang 0,8 meter dialiri arus sebesar 6 A berada di dalam medan magnet 0,5 T yang arahnya tegak lurus terhadap kawat. Hitung besar gaya Lorentz yang bekerja pada kawat tersebut!
Diketahui:
L = 0,8 meter
I = 6 A
B = 0,5 T
θ = 90°
Jawaban:
F = B × I × L × sin(θ)
F = 0,5 × 6 × 0,8 × sin(90°)
F = 2,4 N
Soal 9
Jika sebuah partikel bermuatan negatif sebesar 1 × 10⁻⁶ C bergerak dengan kecepatan 2 × 10⁵ m/s dalam medan magnet 0,15 T yang membentuk sudut 45° dengan arah gerak partikel, hitung besar gaya Lorentz yang dialami partikel tersebut!
Diketahui:
q = 1 × 10⁻⁶ C
v = 2 × 10⁵ m/s
B = 0,15 T
θ = 45°
Jawaban:
F = q × v × B × sin(θ)
F = 1 × 10⁻⁶ × 2 × 10⁵ × 0,15 × sin(45°)
F ≈ 0,0212 N
Soal 10
Kawat penghantar sepanjang 3 meter dialiri arus listrik sebesar 5 A dan berada dalam medan magnet homogen sebesar 0,25 T. Jika sudut antara kawat dan medan magnet adalah 0°, hitung besar gaya Lorentz yang bekerja pada kawat tersebut!
Diketahui:
L = 3 meter
I = 5 A
B = 0,25 T
θ = 0°
Substitusikan ke dalam rumus gaya Lorentz:
F = B × I × L × sin(θ)
F = 0,25 × 5 × 3 × sin(0°)
F = 0 N
Jadi, besar gaya Lorentz adalah 0 N karena kawat sejajar dengan medan magnet.
Soal 11
Sebuah proton dengan muatan +1,6 × 10⁻¹⁹ C bergerak dengan kecepatan 4 × 10⁶ m/s memasuki medan magnet sebesar 0,3 T yang membentuk sudut 60° terhadap arah gerak proton. Hitung besar gaya Lorentz yang bekerja pada proton tersebut!
Diketahui:
q = 1,6 × 10⁻¹⁹ C
v = 4 × 10⁶ m/s
B = 0,3 T
θ = 60°
Rumus:
F = q × v × B × sin(θ)
F = 1,6 × 10⁻¹⁹ × 4 × 10⁶ × 0,3 × sin(60°)
F ≈ 1,66 × 10⁻¹³ N
Jadi, besar gaya Lorentz adalah 1,66 × 10⁻¹³ N
Soal 12
Sebuah loop kawat berbentuk persegi panjang memiliki panjang sisi 2 meter dan dialiri arus sebesar 10 A. Jika loop ini berada dalam medan magnet 0,5 T yang arahnya tegak lurus terhadap loop, hitung besar gaya Lorentz total yang bekerja pada sisi-sisi loop!
Diketahui:
L = 2 meter
I = 10 A
B = 0,5 T
θ = 90°
Masukkan ke dalam rumus:
F = B × I × L × sin(θ)
F tiap sisi = 0,5 × 10 × 2 × sin(90°)
F tiap sisi = 10 N
Namun, karena gaya pada sisi berlawanan saling meniadakan maka gaya total adalah 0 N.
Soal 13
Sebuah partikel bermuatan +2 × 10⁻⁶ C bergerak dengan kecepatan 1,5 × 10⁵ m/s memasuki medan magnet homogen 0,4 T yang sejajar dengan gerak partikel. Berapa besar gaya Lorentz yang dialami partikel tersebut?
Diketahui:
q = 2 × 10⁻⁶ C
v = 1,5 × 10⁵ m/s
B = 0,4 T
θ = 0°
Rumus:
F = q × v × B × sin(θ)
F = 2 × 10⁻⁶ × 1,5 × 10⁵ × 0,4 × sin(0°)
F = 0 N
Karena sudut 0°, besar gaya Lorentz adalah 0 N.
Soal 14
Kawat sepanjang 0,4 meter dialiri arus sebesar 7 A berada dalam medan magnet homogen sebesar 0,6 T. Jika sudut antara kawat dan medan magnet adalah 45°, berapa besar gaya Lorentz yang bekerja pada kawat tersebut?
Diketahui:
L = 0,4 meter
I = 7 A
B = 0,6 T
θ = 45°
Penyelesaiannya adalah
F = B × I × L × sin(θ)
F ≈ 0,6 × 7 × 0,4 × sin(45°)
F ≈ 1,2 N
Maka besar gaya Lorentz yang terjadi adalah 1,2 N.
Soal 15
Sebuah elektron (muatan −1,6 × 10⁻¹⁹ C) bergerak dengan kecepatan 5 × 10⁷ m/s dalam medan magnet sebesar 0,2 T yang tegak lurus dengan gerakan elektron. Hitung besar gaya Lorentz yang dialami elektron tersebut!
Diketahui:
q = −1,6 × 10⁻¹⁹ C
v = 5 × 10⁷ m/s
B = 0,2 T
θ = 90°
Rumus:
F = q × v × B × sin(θ)
F = 1,6 × 10⁻¹⁹ × 5 × 10⁷ × 0,2 × sin(90°)
F = 1,6 × 10⁻¹² N
Jadi, besar gaya Lorentz adalah 1,6 × 10⁻¹² N.
Penutup
Kumpulan contoh soal gaya Lorentz kelas 9 SMP di atas bisa kamu kerjakan bersama teman maupun kelompok belajar, lho. Kamu dan temanmu bisa saling membantu apabila ada rumus yang tidak dimengerti.📘
Selain itu, masih banyak artikel yang memuat contoh soal untuk kelas 9 SMP di blog Mamikos. Jadi, jangan lupa mampir, ya.📲
Referensi:
Induksi Magnet dan Gaya Lorentz serta Contoh Soal [Daring]. Tautan: https://mediaindonesia.com/humaniora/718013/induksi-magnet-dan-gaya-Lorentz-serta-contoh-soal
Contoh Soal Dan Pembahasan Materi Gaya Lorentz [Daring]. Tautan: https://id.scribd.com/document/496324333/Contoh-Soal-dan-Pembahasan-Materi-Gaya-Lorentz
Klik dan dapatkan info kost di dekat kampus idamanmu: