Penerapan gaya Lorentz dalam Teknologi

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.