Gaya
Lorentz dimanfaatkan pada galvanometer, motor listrik, relay, dan kereta
maglev.
1. Galvanometer
Galvanometer berperan sebagai komponen dasar pada
beberapa alat ukur, antara lain amperemeter, voltmeter, serta ohmeter. Alat ini
digunakan untuk mendeteksi dan mengukur arus listrik lemah.
Galvanometer berupa kumparan bergerak, terdiri atas
sebuah kumparan dari kawat tembaga dan dapat berputar pada sumbunya yang
mengelilingi sebuah inti besi lunak tetap yang berada di antara kutub-kutub
suatu magnet permanen. Interaksi antara medan magnet permanen dengan sisi-sisi
kumparan akan dihasilkan bila arus mengalir melaluinya, sehingga akan
mengakibatkan torsi pada kumparan. Kumparan bergerak memiliki tongkat penunjuk
atau cermin yang membelokkan berkas cahaya ketika bergerak; tingkat pembelokan
tersebut merupakan ukuran kekuatan arus. Dewasa ini, peralatan elektronik
digital semakin banyak digunakan menggantikan jenis kumparan bergerak.
2. Motor listrik
Motor listrik merupakan alat untuk mengubah energi
listrik menjadi energi mekanik. Mesin ini tidak bising, bersih, dan memiliki
efisiensi tinggi (sekitar 75%-95%. Motor listrik bekerja dengan prinsip bahwa
arus yang mengalir melalui kumparan di dalam medan magnet akan mengalami gaya
yang digunakan untuk memutar kumparan. Induksi arus bolak-balik diberikan pada
kumparan tetap (stator) yang menimbulkan medan magnet sekaligus menghasilkan
arus di dalam kumparan berputar (rotor) yang mengelilinginya.
Keuntungan motor jenis ini adalah arus tidak harus
diumpankan melalui komutator ke bagian mesin yang bergerak. Pada motor
serempak, arus bolak balik yang hanya diumpankan pada stator, akan menghasilkan
medan magnet yang berputar dan terkunci dengan medan rotor. Dalam hal ini,
magnet bebas sehingga menyebabkan rotor berputar dengan kelajuan yang sama
dengan putaran medan stator. Rotor dapat berupa magnet permanen atau magnet
listrik yang diumpani arus searah melalui cincin geser.
Pada motor universal, arus diberikan pada stator dan
rotot melalui komutator. Pada motor dengan gulungan-shunt keduanya terhubung
paralel, sedangkan pada motor dengan gulungan seri, keduanya terhubung seri. Motor-motor
ini dapat digunakan dengan arus bolak-balik atau arus searah, namun beberapa
motor kecil menggunakan magnet permanen sebagai stator dan memerlukan arus
searah untuk rotor.
3. Relay
Relay adalah alat untuk memutuskan atau
menghubungkan suatu rangkaian. Hampir sama seperti saklear, hanya saja relay
bekerja otomatis dan dapat dipakai sebagai alat kontrol jarak jauh. Relay
merupakan komponen elektronika yang dapat mengimplementasikan logika switching. Relay yang digunakan sebelum
tahun 70-an, merupakan ‘otak’ rangkaian pengendali. Setelah tahun 70-an
digantikan posisinya oleh PLC, Programmable
Logic Controller. PLC adalah sebuah rangkaian elektronik yang dapat
mengerjakan berbagai fungsi-fungsi kontrol pada level-level yang kompleks.
Relay yang paling sederhana yaitu relay elektromekanis yang memberikan
pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listik.
Relay terdiri atas coil dan contact. Coil adalah
kumparan yang mendapat arus listrik, sedangkan contact adalah sejenis sakelar yang pergerakannya tergantung dari
ada tidaknya arus listrik di coil. Jika
kumparan yang berinti besi dialiri arus listrik, relay akan bekerja. Setelah
kumparan dialiri arus listrik, timbullah gaya magnet yang akan menggerakan
sakelar. Seandainya arus listrik yang mengaliri kumparan terlalu kecil atau
bahkan tidak ada sama sekali, maka relay akan memutuskan arus listrik.
4. Kereta Maglev
Kata ‘Maglev’ berarti magnetic levitation.
Maglev merupakan kereta api yang menerapkan konsep
magnet dan listrik untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Kereta
Maglev adalah alat transportasi yang berjalan melayang di lintasan dengan
menggunakan kekuatan elektromagnetik antara magnet superkonduktor yang terdapat
di kertea dan ciol yang berada di lintasan.
Berikut ini adalah penjelasan umum dari prinsip
levitasi magnetik, kumparan levitasi dipasang pada dinding samping lintasan. Ketika
magnet superkonduktro lewat dengan kecepatan tinggi sekitar beberapa centimeter
di bawah pusat kumparan, arus listrik diinduksi dalam kumparan yang kemudian
bertindak sebagai elektromagnet sementara. Akibatnya ada kekuatan yang
mendorong dan yang menarik secara bersamaan, sehingga kereta maglev melayang.
DAFTAR PUSTAKA
Isaacs, Alan (Ed). 1994. Kamus Lengkap Fisika
(Terj). Erlangga: Jakarta
Nugroho,
Aris Prasetyo; Indrati; dan Naila Hilmiyana Syifa. 2016. Buku Siswa: Fisika
Untuk SMA/MA XII. Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam. Mediatama:
Surakarta.
