Gerak Siklotron (Cyclotron Motion)

Salah satu contoh gerak partikel bermuatan q di dalam sebuah medan magnet B adalah gerak cyclotron. Gerak partikel tersebut merupakan gerak melingkar dengan gaya magnet sebagai gaya sentripetal. Persamaan geraknya akan menjadi:

qvB=mv²/R

Keterangan:
q = muatan (C)
v = kecepatan (m/s)
B = Induksi Magnetik (T)
R = jari - jari siklotron (m)

Persamaan di atas sering disebut dengan cyclotron formula. Dari persamaan tersebut dapat kita peroleh nilai v adalah qBR/m. Ini adalah besar kecepatan gerak cyclotron. Dari nilai ini kita dapat mencari besar energi kinetik partikel tersebut yaitu sebesar 1/2 mv²

Gerak Siklotron

Pada gambar di atas terlihat bahwa arah medan magnet selalu tegak lurus dengan arah vektor kecepatan. Arah vektor gaya ini selalu menuju pusat lingkaran, sehingga gaya ini juga berlaku sebagai gaya sentripetal( F_s = mv²/R).

Untuk lebih jelasnya, silahkan jalankan program simulasi di bawah ini dengan menset variabel (ikon $ pada menu) yaitu semua variabel kita beri nilai nol, kecuali v0(x) dan B(z)

Penjelasan:
Pada kondisi awal arah vektor kecepatan elektron adalah pada sumbu x. Karena ada medan magnet pada arah sumbu z, maka sesuai aturan tangan kanan arah vektor hasil perkalian vxB adalah pada sumbu y negatif, tetapi karena muatan negatif, maka arah vektor gaya adalah sebaliknya yaitu y positif. Akibatnya elektron akan dibelokkan ke atas. Kemudian seterusnya arah gaya magnet akan selalu tegak lurus dengan v, sehingga gerak elektron membentuk lingkaran.
Anda dapat mencoba dengan mengganti muatan menjadi positif dan lihat perubahan yang terjadi!
Cobalah perbesar medan magnet dan lihat apa yang akan terjadi! Jika anda berpikir bahwa jari-jari lingkaran akan ikut membesar, maka anda salah. Ketika medan magnet diperbesar, maka jari-jari siklotron akan mengecil, ini karena gaya sentripetal yang semakin besar sehingga lingkaran menjadi lebih kecil. Silahkan bereksperimen dan selamat mencoba
Silahkan klik menu help (?) untuk penjelasan penggunaan media.