2. Sebuah muatan listrik q bergerak dengan kecepatan Vi menghasilkan

Berikut ini adalah pertanyaan dari nindriani817 pada mata pelajaran Matematika untuk jenjang Sekolah Menengah Atas

2. Sebuah muatan listrik q bergerak dengan kecepatan Vi menghasilkan induksi magnetik B yaitu Ho V₁ x f B = 91 4π Dimana adalah vektor satuan dari qı ke titik dimana induksi magnetik B diukur (hukum Biot dan Savart). a. Tunjukkan bahwa gaya magnetik yang dihasilkan oleh qı pada muatan kedua qz yang bergerak dengan kecepatan v₂ adalah dihasilkan hasil triple vector product yaitu Holiz. 4r² Ę= V₂ X V₁ XP b. Tuliskanlah rumus yang bersesuaian untuk gaya magnetik F₁ yang dihasilkan oleh q2 pada muatan pertama q₁. Bagaimana jika dibandingkan antara F₁ dan F₂?. c. Hitunglah F₁ dan F₂ jika kedua muatan bergerak sejajar satu dengan lainnya?​

Jawaban dan Penjelasan

Berikut ini adalah pilihan jawaban terbaik dari pertanyaan diatas.

A. Gaya magnetik yang dihasilkan oleh muatan q₁ pada muatan q₂ yang bergerak dengan kecepatan v₂ dapat dihitung menggunakan rumus gaya magnetik Lorentz F = q₂ (v₂ x B). Dalam kasus ini, induksi magnetik B dihasilkan oleh q₁ yang bergerak dengan kecepatan v₁. Oleh karena itu, kita harus menghitung vektor cross product dari v₂ dan v₁ terlebih dahulu untuk mendapatkan arah B. Berdasarkan informasi yang diberikan, arah B adalah perpendicular ke vektor satuan dari q₁ ke titik di mana B diukur, sehingga dapat dituliskan sebagai B = Ho (v₁ x f). Kemudian, gaya magnetik pada q₂ dapat dituliskan sebagai F = q₂ (v₂ x B) = q₂ (v₂ x Ho (v₁ x f)).

Dengan menerapkan triple vector product (a x (b x c) = b(a.c) - c(a.b)) pada rumus di atas, kita dapat menyederhanakan menjadi F = q₂ [Ho (v₂.f)] (v₁ - (v₁.f)).

B. Gaya magnetik F₁ yang dihasilkan oleh q₂ pada q₁ dapat dihitung dengan rumus yang sama seperti pada bagian a, yaitu F₁ = q₁ (v₁ x B), dengan B yang dihasilkan oleh q₂ yang bergerak dengan kecepatan v₂. Berdasarkan informasi yang diberikan, arah B dalam hal ini adalah perpendicular ke vektor satuan dari q₂ ke titik di mana B diukur, sehingga dapat dituliskan sebagai B = Ho (v₂ x f). Maka F₁ = q₁ (v₁ x Ho (v₂ x f)).

Dalam kasus ini, jika kedua muatan memiliki kecepatan dan arah yang sama, maka arah dari gaya magnetik yang dihasilkan akan berbeda. F₂ akan berlawanan arah dengan gerakan q₁ karena vektor cross product antara v₁ dan B, sementara F₁ akan searah dengan gerakan q₂ karena vektor cross product antara v₂ dan B. Namun, jika kedua muatan memiliki kecepatan dan arah yang sama, maka kedua gaya magnetik tersebut akan seimbang dan tidak ada gerakan netto pada kedua muatan.


C.
Jika kedua muatan bergerak sejajar satu dengan yang lain, maka vektor satuan f akan sejajar dengan vektor satuan v₂, karena kedua muatan bergerak sejajar. Oleh karena itu, dapat dituliskan B = Ho (v₂ x f) = Ho (v₂ x v₂) = 0, sehingga tidak ada gaya magnetik yang dihasilkan oleh muatan q₁ pada q₂. Sebaliknya, B yang dihasilkan oleh q₂ pada q₁ dapat dituliskan sebagai B = Ho (v₁ x f) = Ho (v₁ x v₂) yang tidak sama dengan nol, sehingga ada gaya magnetik yang dihasilkan oleh q₂ pada q₁.

Dengan menggunakan rumus gaya magnetik F₁ = q₁ (v₁ x B), maka dapat dihitung F₁ = q₁ (v₁ x Ho (v₂ x f)) = q₁ (v₁ x Ho (v₁ x v₂)). Karena kedua muatan bergerak sejajar, maka arah dari F₁ akan sebalik dengan arah gerakan q₁. Oleh karena itu, jika kedua muatan memiliki kecepatan dan arah yang sama, maka F₁ akan seimbang dengan gaya magnetik F₂ yang dihasilkan oleh q₂ pada q₁ dan tidak ada gerakan netto pada kedua muatan. Namun, jika kecepatan dan arah kedua muatan berbeda, maka kedua gaya magnetik tersebut akan tidak seimbang dan akan ada gerakan netto pada kedua muatan.

Semoga dengan pertanyaan yang sudah terjawab oleh yoga19902 dapat membantu memudahkan mengerjakan soal, tugas dan PR sekolah kalian.

Apabila terdapat kesalahan dalam mengerjakan soal, silahkan koreksi jawaban dengan mengirimkan email ke yomemimo.com melalui halaman Contact

Last Update: Thu, 22 Jun 23