Kalau muatan listrik bergerak di dalam medan magnet, muncul gaya yang bekerja pada muatan itu. Gaya inilah yang disebut gaya Lorentz, prinsip kerja di balik motor listrik dan alat ukur seperti galvanometer.
1. Gaya Lorentz pada Muatan Bergerak
Besar gaya Lorentz pada muatan q yang bergerak dengan kecepatan v dalam medan magnet B:
F = q · v · B · sinθ
dengan θ = sudut antara arah v dan B. Gaya maksimum saat v tegak lurus B (θ=90°), dan nol kalau v sejajar B (θ=0°). Arah gaya ditentukan aturan tangan kanan: jari menunjuk arah v, dibelokkan ke arah B, ibu jari menunjukkan arah F (untuk muatan positif; muatan negatif arahnya dibalik).
2. Gaya Lorentz pada Kawat Berarus
Kawat berarus dalam medan magnet juga mengalami gaya, karena arus adalah muatan yang bergerak:
F = B · I · L · sinθ
dengan L = panjang kawat dalam medan magnet, I = arus, θ = sudut antara arah arus dan B.
3. Dua Kawat Sejajar Berarus
Dua kawat sejajar berarus saling menghasilkan gaya: tarik-menarik kalau arus searah, tolak-menolak kalau arus berlawanan arah. Gaya per satuan panjang:
F/L = μ0 · I1 · I2 / (2πd)
dengan d = jarak antar kawat.
4. Gerak Melingkar Partikel Bermuatan
Kalau v tegak lurus B, gaya Lorentz berfungsi sebagai gaya sentripetal, membuat partikel bergerak melingkar dengan radius:
r = m · v / (q · B)
5. Penerapan
Gaya Lorentz jadi dasar kerja motor listrik (mengubah energi listrik jadi gerak), galvanometer, dan siklotron (akselerator partikel). Konsep medan magnet dan gaya magnet ini melengkapi pemahaman kelistrikan setelah rangkaian arus searah.
