Gaya Tolak Dua Kawat Sejajar: Contoh Soal & Pembahasan

Kalian pernah gak sih, guys, bertanya-tanya kenapa dua kabel yang dialiri listrik kadang bisa saling tarik atau malah saling dorong? Nah, fenomena ini menarik banget buat dibahas, apalagi kalau kita ngerti konsep fisika di baliknya. Kali ini, kita bakal kupas tuntas soal gaya tolak antara dua kawat sejajar yang dialiri arus listrik. Penasaran? Yuk, simak terus!

Memahami Konsep Gaya Magnetik Antara Dua Kawat Sejajar

Sebelum kita masuk ke contoh soal dan perhitungannya, penting banget buat kita paham dulu konsep dasar gaya magnetik yang terjadi antara dua kawat sejajar. Jadi gini, bro, setiap kawat yang dialiri arus listrik itu menghasilkan medan magnet di sekitarnya. Medan magnet ini punya arah yang bisa kita tentuin pake kaidah tangan kanan. Nah, kalau ada kawat lain yang berada di dalam medan magnet ini, dia bakal ngerasain gaya magnetik. Arah gayanya ini tergantung sama arah arus di kedua kawat.

Simpelnya gini: kalau arah arus di kedua kawat itu searah, mereka bakal saling tarik-menarik. Tapi, kalau arah arusnya berlawanan, mereka bakal saling tolak-menolak. Gaya tarik atau gaya tolak ini yang kita sebut sebagai gaya Lorentz atau gaya magnetik. Besarnya gaya ini juga dipengaruhi sama beberapa faktor, seperti kuat arus di masing-masing kawat, jarak antara kedua kawat, dan panjang kawat.

Gaya tolak-menolak terjadi ketika arus listrik pada kedua kawat mengalir dalam arah yang berlawanan. Bayangin aja dua orang yang lagi jalan saling membelakangi, pasti mereka menjauh kan? Nah, analoginya mirip kayak gitu. Medan magnet yang dihasilkan oleh masing-masing kawat saling berinteraksi dan menghasilkan gaya yang mendorong kedua kawat untuk menjauh satu sama lain. Besarnya gaya tolak ini sebanding dengan perkalian kuat arus di kedua kawat dan berbanding terbalik dengan jarak antara kedua kawat.

Rumus buat ngitung gaya magnetik per satuan panjang antara dua kawat sejajar itu kayak gini:

F/L = (μ₀ * I₁ * I₂) / (2π * d)

Keterangan:

• F/L: Gaya magnetik per satuan panjang (N/m)
• μ₀: Permeabilitas vakum (4π × 10⁻⁷ Wb/A.m)
• I₁: Kuat arus pada kawat 1 (A)
• I₂: Kuat arus pada kawat 2 (A)
• d: Jarak antara kedua kawat (m)

Dari rumus ini, kita bisa lihat kalau makin besar kuat arus di kedua kawat, makin besar juga gaya magnetiknya. Sebaliknya, makin jauh jarak antara kedua kawat, makin kecil gaya magnetiknya. Ini prinsip penting yang perlu kita pahami sebelum lanjut ke contoh soal.

Contoh Soal Gaya Tolak Dua Kawat Sejajar

Oke, sekarang kita coba bedah contoh soal yang tadi udah disebutin di awal. Biar makin kebayang, soalnya kita tulis ulang di sini ya:

Soal: Dua kawat dipasang sejajar dan berjarak 4 cm dialiri arus listrik I₁ = 200 mA dan I₂ = 300 mA. Jika μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Wb/A.m, bagaimana arah arus listrik agar kawat tolak-menolak dan tentukan besar gaya tolak tiap meter.

Langkah-langkah Penyelesaian

1. Menentukan Arah Arus Agar Kawat Tolak-Menolak

   Seperti yang udah kita bahas sebelumnya, guys, kawat bakal tolak-menolak kalau arah arusnya berlawanan. Jadi, jawaban buat bagian pertama soal ini adalah: arah arus listrik pada kedua kawat harus berlawanan.

2. Menghitung Besar Gaya Tolak Tiap Meter

   Nah, sekarang kita masuk ke bagian perhitungannya. Pertama, kita tulis dulu semua informasi yang kita punya dari soal:

   • I₁ = 200 mA = 0.2 A (Jangan lupa ubah satuan mA ke A)
   • I₂ = 300 mA = 0.3 A (Sama, ubah juga satuannya)
   • d = 4 cm = 0.04 m (Ubah satuan cm ke m)
   • μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Wb/A.m (Ini udah konstanta, jadi tinggal kita pake)

   Selanjutnya, kita masukin semua nilai ini ke rumus gaya magnetik per satuan panjang:

   F/L = (μ₀ * I₁ * I₂) / (2π * d) F/L = (4π × 10⁻⁷ Wb/A.m * 0.2 A * 0.3 A) / (2π * 0.04 m)

   Sekarang, tinggal kita hitung deh. Biar gampang, kita coret dulu 4π di bagian atas sama 2π di bagian bawah, jadi sisanya 2 di bagian atas:

   F/L = (2 × 10⁻⁷ Wb/A.m * 0.2 A * 0.3 A) / (0.04 m) F/L = (1.2 × 10⁻⁸ N) / (0.04 m) F/L = 3 × 10⁻⁷ N/m

   Jadi, besar gaya tolak tiap meter antara kedua kawat itu adalah 3 × 10⁻⁷ Newton per meter.

Pembahasan Tambahan

Dari perhitungan ini, kita bisa lihat kalau gaya tolaknya kecil banget ya, guys. Ini karena kuat arusnya juga relatif kecil dan jaraknya juga gak terlalu deket. Tapi, kalau kuat arusnya gede banget, misalnya kayak di kabel listrik tegangan tinggi, gaya magnetiknya juga bisa gede banget lho. Makanya, kabel-kabel tegangan tinggi itu biasanya dipasang agak berjauhan, biar gaya magnetiknya gak terlalu kuat dan gak ngebahayain.

Penerapan Gaya Magnetik dalam Kehidupan Sehari-hari

Ngomong-ngomong soal gaya magnetik, fenomena ini ternyata banyak banget penerapannya dalam kehidupan sehari-hari, lho. Salah satu contohnya yang paling umum itu di motor listrik. Motor listrik itu pake prinsip gaya magnetik buat muterin rotornya. Selain itu, gaya magnetik juga dipake di relai, speaker, dan bahkan di alat-alat kedokteran kayak MRI (Magnetic Resonance Imaging).

Jadi, fisika itu gak cuma teori doang ya, guys. Banyak banget konsep fisika yang kita pake sehari-hari tanpa kita sadari. Makanya, penting banget buat kita belajar fisika biar kita bisa lebih ngerti gimana dunia ini bekerja.

Kesimpulan

Nah, itu dia pembahasan lengkap tentang gaya tolak antara dua kawat sejajar yang dialiri arus listrik. Kita udah belajar tentang konsep dasarnya, cara ngitungnya, dan juga penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Semoga artikel ini bisa nambah wawasan kalian tentang fisika ya, guys! Kalau ada pertanyaan atau pengen diskusi lebih lanjut, jangan ragu buat tulis di kolom komentar di bawah. Sampai jumpa di artikel selanjutnya!