induksi magnetik

 Induksi magnetik.

                Sebuah medan listrik E dikaitkan dengan gaya listrik FE pada sebuah muatan q. Gaya listrik ini diberikan oleh Fe = q E, ia tidak tergantung pada gerak dari partikel dan arahnya sejajar denganE. Keberadaan medan magnet B juga dapat dikaitkan dengan gaya pada sebuah muatan q, yang dikenal dengan gaya magnetik Fb. Gaya ini bergantung pada kecepatan partikel v, dan arahnya tegak lurus terhadap v dan B. Gaya magnetik diberikan oleh
                     Fb  = q v x B ……………………….………….…...(pers-1)
B disebut induksi magnetik. Dalam SI satuan dari B adalah tesla ( T ) atau weber/m2.
Jadi secara umum sebuah partikel bermuatan yang berada di dalam ruangan yang
memiliki medan listrik dan medan magnet adalah
                    FL = q ( E + v x B )…………………...………… (pers-2)
Persamaan ini dikenal dengan Persamaan Lorentz. F disebut gaya Lorentz.
                Usaha atau kerja yang dilakukan oleh sebuah gaya F didefinisikan oleh :
 W = ∫ F . dS. Jadi usaha yang dilakukan oleh gaya magnet adalah
                 W = ∫ Fb . dS = q ∫ (v x B ) . dS ……………………………….(pers-3)
Dimana v = dS/dt, karena Fb tegak lurus pada v, dan v sejajar dengan dS maka usaha yang dilakukan oleh gaya magnet selalu nol. Ini berarti bahwa gaya magnetik tidak mengubah energi kinetik partikel atau dengan kata lain tidak mengubah laju partikel. Akan tetapi gaya magnetik dapat mengubah arah dari gerak partikel.
                Pandang sebuah partikel bermassa m, dan bermuatan q  yang bergerak di dalam medan magnet B yang serbasama. Untuk mudahnya kita ambil kecepatan v tegak lurus B. Gaya Fb = q v x Byang bekerja pada partikel akan mengubah arah (tapi lajunya tetap) dari gerak partikel tersebut. Partikel akan mengikuti lintasan yang berbentuk lingkaran dengan jari-jari r, seperti gambar (5.1). Andaikan gerakan tersebut terjadi pada bidang datar tanpa gesekan (pengaruh gravitasi bumi diabaikan), maka diperoleh                                      
                  q v B = m v2/r    atau       r = mv/qB ……………..(pers-4)
r dikenal dengan jari-jari siklotron, karena v/r = ω (kecepatan angular) maka diperoleh
                  ω = ( qB/m) …………………...…………………..(pers-5)
ω dikenal dengan frekuensi siklotron. Jika B diketahui, ω hanya bergantung pada ratio antara muatan dan massa dari partikel.