Rangkuman, 40 Contoh Soal Induksi Magnet & Pembahasan

Rangkuman Materi Induksi Magnet Kelas 12

Medan Magnet

Medan magnet merupakan ruang disekitar magnet yang masih dapat dirasakan adanya gaya magnetnya. Pada tahun 1820 seorang ilmuwan Denmark, Hans Christian Oersted (1777-1857) menemukan suatu gejala yang menarik. Saat jarum kompas diletakkan di sekitar kawat berarus ternyata jarum kompas menyimpang. Kemudian disimpulkan bahwa di sekitar kawat berarus timbul medan magnet. Medan magnet oleh kawat berarus inilah yang dinamakan induksi magnet.
in1
Sumber gambar :Buku Fisika Kelas 3 Sri Handayani

Induksi magnet merupakan besaran vektor arahnya dapat ditentukan dengan menggunakan kaedah tangan kanan
in2
Sumber gambar :Buku Fisika Kelas 3 Sri Handayani

Lambang cros (x) artinya masuk bidang sedangkan dot (•) artinya keluar bidang

Medan Magnet Pada Kawat Lurus Berarus

in3
Besarnya medan pada titik P adalah
in4
Keterangan :
a : Jarak titik p ke kawat
μo : permiabilitas hampa (4π. 10-7 wb/Am)
i = kuat arus listrik (A)
B = Induksi magnetik di titik P (wb/m2)

LIHAT JUGA : Video Pembelajaran Induksi Magnetik

Medan Magnet pada Kawat Melingkar

Pusat Lingkaran Pada Titik O
in5
Jika terdiri dari N lilitan maka besar induksi magnet di pusat lingkaran
in6
Keterangan:
B = Induksi Magnet
N = banyak lilitan.
I = Kuat Arus
a = jarak pusat lingkaran ke kawat
μo : permiabilitas hampa (4π. 10-7 wb/Am)

Medan Magnet Pada Solenoida Berarus

Merupakan kumparan yang dipanjangkan.
in7
Sumber gambar :Buku Fisika Kelas 3 Sri Handayani

Menentukan Induksi Magnet

  • Dipusat Solenoida (P)
    in8
  • Di Ujung Solenoida
    in9

Keterangan :
N : Jumlah lilitan
L : Panjang Soleneida(meter)
μo : permiabilitas hampa (4π. 10-7 wb/Am)
i = kuat arus listrik (A)
B = Induksi magnetik di titik P (wb/m2)I = Kuat Arus

Medan Magnet Pada Toroida

in10
Rumusan Menentukan Induksi Magnet
in10
Keterangan :
N : Jumlah lilitan
a = rata-rata jari2 dalam dan jari-jari luar toroida dengan satuan meter (m) = (R1 + R2)
μo : permiabilitas hampa (4π. 10-7 wb/Am)
i = kuat arus listrik (A)
B = Induksi magnetik di pusat (wb/m2)

Gaya Lorentz

Gaya yang ditimbulkan oleh medan magnet timbul bila ada interaksi dua medan magnet. Gaya Lorentz antara lain dapat terjadi pada:

  1. Gaya Lorentz pada kawat Berarus di Dalam Medan Magnet
    in11
    Aturan tangan kanan digunakan untuk menentukkan arah gaya
    in12
    Secara matematis dapat dituliskan dengan persamaan:
    Fl = B I l sinθ
    Keterangan:
    Fl = gaya Lorentz (N)
    B = besarnya medan magnet (T)
    I = Kuat arus yang dialirkan (A)
    l = panjang kawat penghantar (m)
    θ = sudut antara arus i dan medan magnet B
  2. Kawat sejajar berarus
    in13
    Secara matematis besar gaya lorenz pada kawat sejajar dapat ditulis sebagai berikut:
    in14
    Keterangan :
    F12 = F21 = gaya lorentz pada kawat kedua kawat (N)
    μo = permeabilitas ruang hampa = 4π.10-7 Wb\Am
    I1 = arus pada kawat pertama (A)
    I2 = arus pada kawat kedua (A)
    I = panjang kawat (m)
    a = jarak kedua kawat (m)
  3. Gaya Lorentz Pada Muatan Yang Bergerak Dalam Medan Magnet Muatan bergerak dapat disamakan dengan arus listrik.
    Berarti saat ada muatan bergerak dalam medan magnet juga akan timbul gaya Lorentz. Arus listrik adalah muatan yang bergerak dan muatan yang dimaksud adalah muatan positif.
    in15
    Secara matematis besarnya gaya magnet pada muatan bergerak dapat dinyatakan dengan persamaan berikut
    F = B q v sin θKeterangan :
    F = gaya lorentz (N)
    B = medan magnet (T)
    q = besarnya muatan listrik (C)
    v = kecepatan muatan (m/s)
    θ = sudut antara medan magnet B dan kecepatan muatan v
    Adanya sudut antara medan magnet dan kecepatan muatan listrik mengakibatkan muatan memiliki lintasan yang berbeda pada saat berada di dalam medan magnet.

    1. Arah kecepatan muatan positif sejajar dengan medan magnet (θ = 02) maka F = 0
      in16
    2. Arah medan magnet dan kecepatan muatan positif membentuk sudut θ (02 < θ < 10˚)spiral
      in17
    3. Muatan positif tegak lurus dengan medan magnet (θ = 90˚) maka Florenz = fsentripetal sehingga lintasan berbentuk lingkaran
      in18
      Jari-jari lintasan (R) dapat ditentukan dengan persamaan berikut
      in19Keterangan:
      R = jari-jari lintasan
      m = massa muatan listrik (kg)
      B = Induksi Magnet
      q = besarnya muatan listrik (C)
      v = kecepatan muatan (m/s)

Contoh Soal Induksi Magnetik & Pembahasan Kelas 12

Informasi berikut digunakan untuk menjawab soal nomor 1 dan 2.
Partikel bermuatan +q yang bergerak dengan kecepatan v memasuki daerah bermedan magnetik konstan B melalui titik O seperti ditunjukkan gambar. Arah medan magnetik B ke bawah.
Soal No.1 (UTBK 2019)
Sesaat setelah melewati titik O, gaya yang bekerja pada partikel sama dengan …
  1. nol
  4. qvB

PEMBAHASAN :
FL = B q v sin θ dengan v = kecepatan muatan (m/s), θ = sudut yang dibentuk B dan v
FL = B q v sin 60
FL = B q v

Jawaban C

Soal No.2 (UTBK 2019)
Di daerah bermedan magnetik, partikel bergerak dalam lintasan berbentuk …
  1. solenoida dengan sumbu melengkung
  2. toroida dengan sumbu sejajar v
  3. spiral dengan ukuran penampang mengecil
  4. solenoida dengan sumbu sejajar medan magnetik
  5. spiral dengan ukuran membesar

PEMBAHASAN :
Ada beberapa catatan berkaitan dengan lintasan yang ditempuh muatan yang memasuki medan magnet

  1. Arah gaya lorentz dipengaruhi jenis muatan yang bergerak. Jika muatan positif (dianalogikan arah arus) maka penentuan arah aturan sesuai dengan kaidah tangan kanan. Tetapi, jika muatan negatif maka arah berlawanan v dianalogikan arah arus maka penentuan arah aturan sesuai dengan kaidah tangan kanan.
  2. Lintasan partikel bermuatan:
    • Bila v // B maka F = 0, partikel bergerak lurus
    • v B maka F = Bqv, partikel bergerak melingkar maka berlaku FL = Fsp
    • v dan B membentuk sudut ≠ 0o, 90o, 180o, 270o (B dengan v tidak tegak lurus atau tidak sejajar) lintasan yang terbentuk heliks/spiral.

Untuk kasus soal di atas

komponen kecepatan v di bagi dua yaitu vx dan vy,

  • vx tegak lurus dengan B akibatnya , sesuai dengan kaidah tangan kanan,menghasilkan gaya lorent FX yang arahnya masuk bidang (arah Fz negatif .Gaya ini berfungsi sebagai gaya sentripetal, sehingga muatan akan bergerak lingkaran, dengan letak lingkaran sejajar dengan bidang XOZ.
  • Vy sejajar B sehingga tidak menghasilkan gaya lorentz sehingga muatan akan lurus searah B
  • Perpaduan dua gerak ini (vx dan vy) menghasilkan lintasan yang berbentuk spiral (mirip solenoida) dengan ukuran penampang tetap dan arah searah medan magnet B

Jawaban D

Soal No.3 (SBMPTN 2018)
Dua buah kawat konduktor yang sejajar dan berjarak L = 1 m dipasang membentuk sudut θ = 300 terhadap bidang horizontal. Ujung bawah kedua kawat terhubung dengan sebuah resistor R = 3Ω. Sebuah batang konduktor dengan massa m bergeser turun di sepanjang rel, tanpa kehilangan kontak dengan rel sehingga rel dan batang membentuk suatu rangkaian tertutup. Pada daerah tersebut terdapat medan magnetik seragang yang besarnya B = 2T dan verarah horizontal. Jika batang turun dengan laju konstan v = 3 m/s, massa batang m adalah….
  1. 0,2 kg
  2. 0,4 kg
  3. 0,6 kg
  4. 0,8 kg
  5. 1,0 kg

PEMBAHASAN :
B’ = B sin θ
B’ = 2 sin 30
B = 2 . (1/2)
B = 1 T
Hubungan antara GGL ε, medan magnet B , panjang kawat L dan kecepatan kawat v sebagai berikut.
ε = B L v
Untuk situasi di atas
ε = B’ L v
IR = B’ L v


I = 1 ampere

Dari gambar :
m g sin θ = FL
m g sin θ = B’ i L
m . 10 .(1/2) = 1 . 1 . 1
m = 1/5
m = 0,2 kg
Jawaban A

Soal No.4 (UMPTN 1996)
Dua kawat panjang a dan b diletakkan sejajar pada jarak 8 cm satu sama lain (gambar disamping). Tiap kawat dilalui arus sebesar 20 A. Jika µo = 4π 10-7 Tm/A maka induksi magnet di titik P yang terletak di antara kedua kawat pada jarak 2 cm dari kawat A adalah… (dalam militesla).
  1. 0,1
  2. 0,13
  3. 0,2
  4. 0,25
  5. 0,3

PEMBAHASAN :

Jawaban : B

Soal No.5 (UN 2012)
Perhatikan gambar berikut !
U =Kutub utara magnet
S =kutub selatan magnet
Jika arus listrik 1 dialirkan pada kawat AB maka arah gaya magnetik yang di alami kawat AB adalah…
  1. Ke arah B
  2. Ke kiri
  3. Ke kanan
  4. Tegak lurus masuk bidang keras
  5. Tegak lurus keluar bidang keras

PEMBAHASAN :

Jawaban : E

Soal No.6 (SNMPTN 2008)
Gambar dibawah ini menunjukkan sebuah konduktor RS sepanjang 2 m dialiri arus yang diletakkan secara tegak lurus medan magnet dengan rapat flux 0,5 T. Jika gaya yang dialami oleh konduktor adalah 1 N dengan arah masuk bidang kertas. Maka besar dan arah arus pada konduktor adalah…
  1. 1 A dari R ke S
  2. 1 A dari S ke R
  3. 2 A dari R ke S
  4. 2 A dari S ke R
  5. 5 A dari R ke S

PEMBAHASAN :

Jawaban : B

Soal No.7 (UN 2013)
Selembar kawat berarus listrik di lengkungkan seperti pada gambar. Jika jari-jari kelengkungan sebesar 50 cm maka besarnya induksi magnetik di pusat lengkungan adalah….(μo = 4π.10-7 WB A-1m-1)
  1. 1/3π. 10-7 T
  2. 1. 10-7 T
  3. π.10-7 T
  4. 2.10-7 T
  5. 2π.10-7 T

PEMBAHASAN :

Jawaban : E

Soal No.8 (UM-UGM 2002)
Spektrometer massa digunakan untuk memisahkan dua jenis ion bermuatan sama (q1 = q2), tetapi dengan massa berbeda (m1 ¹ m2). Setelah dipercepat dengan beda potensial V ion-ion tadi bergerak memasuki daerah bermedan magnet seragram B secara tegak lurus sehingga mereka mengikuti lintasan gerak berbentuk lingkaran dengan jari-jari R. Anggaplah bahwa pada saat memasuki daerah bermedan magnet B kecepatan kedua massa adalah v1 danv2, serta jari-jari lintasan keduanya adalah R1 dan R2. Bila m2 = 4m1 dan v1 = 2v2 maka berlaku…
  1. R1 = 0.25 R2
  2. R1 =0.5 R2
  3. R1 = R2
  4. R1 = 2 R2
  5. R1 = 4 R2

PEMBAHASAN :

Jawaban : C

Soal No.9 (UN 2014)
Kawat P di aliri arus listrik 6A dengan arah ke atas seperti pada gambar berikut:
Jika μo = 4π.10-7 Wb/Am dan terjadi gaya tolak-menolak persatuan panjang antara kawat P da Q sebesar 1,2.10-5 N/m maka besar dan arah arus listrik pada kawat Q adalah….
  1. 1 A ke atas
  2. 1 B ke bawah
  3. 10 A ke atas
  4. 10 A ke bawah
  5. 20 A ke atas

PEMBAHASAN :

Jawaban : D

Soal No.10 (SNMPTN 2012)
Perhatikan susunan kawat yang dialiri arus seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini.
Jika arus yang dialirkan sama kuat maka pasangan kawat yang mempunyai medan magnet di titik pusat lingkaran yang sama besar tetapi berlawanan arah adalah…
  1. 1 dan 2
  2. 1 dan 3
  3. 1 dan 4
  4. 2 dan 4
  5. 2 dan 3

PEMBAHASAN :
Untuk menentukan arah medan gunakan aturan tangan kanan. Pada gambar 1 merupakan 2 kawat yang masing-masing berbentuk setengah lingkaran maka arah medan magnetnya searah yakni keluar. Sedangkan, pada kawat 3 merupakan satu lingkaran dengan arah medan masuk kedalam bidang. Besarnya medan magnet pada gambar 1 sama dengan gambar 3 namun arahnya berlawanan.
Jawaban : B

Soal No.11 (UN 2014)
Dua kawat sejajar Ldan M terpisah 2 cm satu sama lain (lihat gambar).
Pada kawat M di aliri arus 4 A dan kedua kawat mengalami tolak –menolak persatuan panjang sebesar 6 x Nm-1, besar dan arah kuat arus pada kawat L adalah… (μo= 4π.10-7 Wb.A-1 m-1)
  1. 1,2 A searah dengan arus pada kawat M
  2. 1,2 A berlawanan arah dengan arus pada kawat M
  3. 1,5 A searah dengan arus pada kawat M
  4. 1,5 A berlawanan arah denganarus pada kawat M
  5. 2,4 A searah dengan arus pada kawat M

PEMBAHASAN :

Jawaban : D

Soal No.12 (UMPTN 2000)
Jari-jari lintasan gerak proton di dalam sebuah sikrotron proton adalah 120 m. Jika energi proton sebesar 1,6 x 10-9 J maka induksi medan magnet yang diperlukan besarnya (dalam T)…
  1. 0,2
  2. 0,28
  3. 1,20
  4. 1,60
  5. 2,50

PEMBAHASAN :

Jawaban : C

Soal No.13 (UN 2013)
Perhatikan gambar berikut!
Q adalah muatan positif, v adalah kecepatan muatan, B adalah medan magnet dan F adalah gaya. Agar di hasilkan medan magnet F yang arahnya keluar bidang gambar, maka gambar yang tepat adalah…

PEMBAHASAN :
Dengan menggunakan kaidah tangan agar di peroleh F yang arahnya keluar bidang gambar,maka arah v dan b tidak keluar atau masuk bidang gambar. Jawaban yang paling tepat adalah E


Jawaban : E

Soal No.14 (UN 2014)
Gambar berikut menunjukan arah induksi magnet yang benar akibat kawat penghantar berarus I adalah…

PEMBAHASAN :

Jawaban : A

Soal No.15 (UN 2004)
Kawat lurus yang sangat panjang hampir bersinggungan dengan sebuah kawat melingkar yang berpusat di P.
Jika i1 = i2 = 5 ampere dan jari-jari lingkaran =10 cm maka besar dan arah induksi magnetik di P adalah…
  1. 2,14 x 10-5 tesla, arah ke dalam
  2. 2,14 x 10-5 tesla, arah ke luar
  3. 2,14 x 10-7 tesla, arah ke dalam
  4. 2,14 x 10-7 tesla, arah ke luar
  5. Nol

PEMBAHASAN :

Jawaban : A

Soal No.16 (SPMB 2005)
Kumparan bentuk segi empat dengan panjang 12 cm dan lebar 10 cm terdiri atas 40 lilitan dan di aliri arus 2 A. Kumparan berada pada medan magnet 0,25 T. Besar torsi yang dialami kumparan adalah ….
  1. 0.06 Nm
  2. 0.10 Nm
  3. 2,14 x 10-7 tesla, arah ke dalam
  4. 2,14 x 10-7 tesla, arah ke luar
  5. Nol

PEMBAHASAN :
Perhatikan gambar !

Diketahui:
F1 = F2 = BiL
L = 12 cm = 0,12 m
r = ½ lebar = ½ x 10 cm = 5 cm = 0,05 m
Menentukan torsi
τ = F1 r + F2 r
τ = BiLr + BiLr
τ = 2BiLr
τ = 2(0,25)(2)(0,12)(0,05) = 0.06 Nm
Jawaban : A

Soal No.17
Tentukan jarak suatu partikel terhadap kawat yang dialiri arus listrik 10 A yang merasakan medan magnet sebesar 0,05 T (μo = 4π x 10-7 Wb/Am)

PEMBAHASAN :
Diketahui:
I = 10 A
B = 0,05 T
Menentukan jarak partikel terhadap kawat

Soal No.18
Tentukan kuat arus yang mengalir pada solenoida yang panjangnya 50 cm dan memiliki 1000 lilitan. Jika diketahui medan magnet di ujung solenoida adalah 0,02 T.(μo = 4π x 10-7 Wb/Am)

PEMBAHASAN :
Diketahui:
l = 50 cm = 0,5 m
N = 1000 lilitan
B = 0,02 T
Menentukan kuat arus yang mengalir di solenoida

Soal No.19
Suatu partikel yang bermassa 6 x 10-27 kg dan memiliki muatan 2,1 x 10-18 C bergerak dalam lintasan setengah lingkaran. Partikel tersebut bergerak karena diberi tegangan V dan bergerak memotong medan magnet sebesar 0,002 T yang arahnya tegak lurus medan magnet. Tentukan waktu yang diperlukan partikel tersebut untuk menempuh lintasan tersebur. (π = 3,14)

PEMBAHASAN :
Diketahui:
m = 6 x 10-27 kg
q = 2,1 x 10-18 C
B = 2 x 10-3 T
Periode yang diperlukan untuk menempuh satu lingkaran penuh:

dengan R adalah panjang jari-jari lintasan dengan rumusan

Maka waktu/periode yang ditempuh untuk setengah lingkaran adalah

Soal No.20
Jika dua kawat dipasang secara vertikal dengan jarak x. Kawat pertama diketahui dialiri arus listrik sebesar i ke arah atas. Jika titik y terletak di antara kedua kawat tersebut dengan jarak ¼d dari kawat kedua. Besarnya induksi magnetik di titik y adalah 0, tentukan arus yang mengalir pada kawat kedua.

PEMBAHASAN :
Diketahui:
jarak antar kawat = x
Arus pada kawat pertama = i (arah ke atas)
Jarak titik y = ¼ dari kawat kedua
B di titik y = 0
Jika digambarkan sebagai berikut

Medan magnet di titik Y = 0, maka
BY = B1 – B2 = 0
B1 = B2


a = i (arah ke atas)

Soal No.21
Partikel bermuatan listrik bergerak masuk ke dalam magnet dengan lintasan membentuk lingkaran dengan jari-jari 4 cm. Sedangkan partikel lain bergerak dengan kecepatan 1,5 kali dari partikel pertama dan membentuk lintasan lingkaran dengan jari-jari 14 cm. Tentukan perbandingan massa per muatan antara partikel pertama dan kedua

PEMBAHASAN :
Diketahui:
R1 = 4 cm = 4 x 10-2 m
R2 = 14 cm = 14 x 10-2 m
V2 = 1.5V1
Menentukan perbandingan massa/muatan dapat diperoleh dari rumusan
q.B.R = m.v

maka perbandingannya

Karena pada medan magnet yang sama, maka B dapat dicoret

Soal No.22
Suatu partikel memiliki massa 6 x 10-25 kg dan muatan 1,6 x 10-19 C disimpan di dalam tabung spektrometer massa dan diberi tegangan 5 V. Setelah keluar dari celah. Partikel tersebut menuju medan magnet sebsar 0,04 T yang arahnya tegak lurus. Tentukan jari-jari lintasan partikel dalam medan magnet tersebut

PEMBAHASAN :
Diketahui:
m = 6 x 10-25 kg
V = 5 V
q = 1,6 x 10-19 C
B = 4 x 10-2 T
Partikel bergerak memiliki energi kinetik
Ek = q. V = ½.m.v2
maka:


Menentukan jari-jari lintasan partikel
dari rumusan:
q. B. R = m. v

Soal No.23
Suatu partikel bergerak memasuki medan magnet yang tegak lurus dengan medan listrik. Jika diketahui besar induksi magnet adalah 0,4 T dan kuat medan listrik 4 x 103 V/m. Tentukan laju partikel tersebut

PEMBAHASAN :
Diketahui:
B = 0,4 T
E = 4 x 103 V/m
Menentukan laju partikel

Soal No.24
Jika diketahui toroida memiliki jari-jari 20 cm diberi arus listrik 1,2 A. Induksi magnetik di sumbu toroida sebesar 3,2 x 10-3 T. Tentukan banyaknya lilitan pada toroida tersebut.

PEMBAHASAN :
Diketahui:
Jari-jari (a) = 20 cm = 0,2 m
I = 1,2 A
B = 1,2 x 10-3 T
Menentukan banyaknya lilitab pada toroida

Soal No.25
Jika dua buah kawat sejajar dialiri arus listrik yang sama, sehingga timbul gaya = 4 x 10-6 N/m. Jika jarak antar kawat tersebut adalah 1,5 m. tentukan arus masing-masing kawat.

PEMBAHASAN :
Diketahui:
F = 4 x 10-6 N/m
d = 1,5 m
i1 = i2
Menentukan arus listrik kawat
Dari rumusan gaya Lorentz

karena i1 = i2 ,maka:
, sehingga:

Soal No.26
Sebuah proton dan sebuah deutron sama – sama dipercepat melalui beda potensial yang sama dan memasuki medan magnetik melalui garis yang sama. Bila proton bergerak melingkar dengan jari – jari r, Tentukan jari – jari deutron

PEMBAHASAN :

Soal No.27
Sebuah bidang memiliki luas 40 cm2 berada dalam medan magnet dan membentuk sudut 600 dengan arah normal, dan menimbulkan fluks magnetik sebesar 7,2 x 10-3 Wb. Maka kuat medan magnet yang mempengaruhi bidang tersebut adalah …
  1. 2,4 T
  2. 3,6 T
  3. 4,2 T
  4. 5,6 T
  5. 6,2 T

PEMBAHASAN :
Diketahui:
A = 40 cm2 = 4 x 10-3 m2
Sudut a = 600
Φ = 7,2 x 10-3 Wb

Maka kuat medan magnet dapat dihitung sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas
Jawaban : B

Soal No.28
Sebuah benda memiliki luas permukaan 160 cm2 diletakkan dalam medan magnetik sebesar 0,8 T dan menghasilkan fluks magnetik 8 x 10-3 Wb. Maka besar sudut yang terbentuk antara benda dengan arah medan magnet adalah …
  1. 39,50
  2. 28,90
  3. 45,60
  4. 38,70
  5. 29,40

PEMBAHASAN :
Diketahui:
A = 160 cm2 = 1,6 x 10-2 m2
B = 0,8 T
Φ = 8 x 10-3 Wb

Maka sudut yang terbentuk antara permukaan benda yang tertembus medan magnet dengan arah garis medan magnet dapat dihitung sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas
arc sin (0,625) = 38,70
Jawaban : D

Soal No.29
Suatu fluks magnetik pada sebuah kumparan mula-mula dari 0,6 weber menjadi 0,2 weber dalam waktu 5 detik, dengan kumparan memiliki 200 lilitan dan besar hambatan 3 Ω. Maka besar kuat arus listrik yang mengalir melalui kumparan tersebut adalah …
  1. 5,3 A
  2. 4,8 A
  3. 6,1 A
  4. 4,5 A
  5. 8 A

PEMBAHASAN :
Diketahui:
ΔΦ = 0,6 – 0,2 = 0,4 Wb
t = 5 s
N = 200 lilitan
R = 3 Ω

Menghitung Ggl induksi yang dihasilkan sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas
Ket. tanda negatif (-) menunjukkan perubahan fluks induksi yang berlawanan arah dengan fluks magnetik utama.

Maka arus listrik yang mengalir melalui kumparan dapat dihitung sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas
Jawaban : A

Soal No.30
Terdapat sebuah kumparan memiliki luas penampang 150 cm2, besar hambatan 6 Ω, jumlah lilitan dalam medan magnetik 500 lilitan (sejajar dengan sumbu kumparan). Jika besar induksi magnetik berubah-ubah menurut persamaan B = 10-4 sin 1000 t. Maka besar kuat arus induksi maksimum yang timbul pada kumparan tersebut adalah …
  1. 125 A
  2. 200 mA
  3. 125 mA
  4. 100 A
  5. 150 mA

PEMBAHASAN :
Diketahui:
A = 150 cm2 = 1,5 x 10-2 m2
R = 6 Ω
N = 500 lilitan
Persamaan perubahan induksi magnetik B = 10-4 sin 1000 t

Menghitung perubahan induksi terhadap waktu sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas

Menghitung kuat arus induksi maksimum pada kumparan dapat dihitung sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas

Maka arus listrik mencapai maksimal (Imaks) dengan cos 1000t = 1 dapat dihitung sebagai berikut:
Imaks = – 0,125 A . cos 1000t
= – 0125 . 1
= 0,125 A
= 125 mA
Jawaban : C

Soal No.31
Terdapat kawat PQ yang panjangnya 30 cm memiliki hambatan 0,2 Ω, kemudian digerakkan ke kanan dengan kecepatan 40 m/s dan memotong tegak lurus induksi magnet 3 x 10-2 T. Maka besar gaya Lorentz pada kawat PQ adalah …
  1. 1,42 x 10-2 N
  2. 1,72 x 10-5 N
  3. 0,62 x 10-4 N
  4. 2,12 x 10-3 N
  5. 1,62 x 10-2  N

PEMBAHASAN :
Diketahui:
l = 30 cm = 0,3 m
v = 40 m/s
R = 0,2 W
B = 3 x 10-2 T
a = 900

Menghitung Ggl induksi kumparan sebagai berikut:
ε = B .  l . v . sin α
= 3 x 10-2 T . 0,3 m . 40 m/s . sin 900
= 0,36 Tm2 /s . 1
= 0,36 V

Menghitung kuat arus yang mengalir pada kawat PQ sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas

Maka besar  gaya Lorentz pada kawat PQ dapat dihitung sebagai berikut:
FL = B . i . l . sin α
= 3 x 10-2 T . 1,8 A . 0,3 m . sin 900
= 1,62 x 10-2  . 1
= 1,62 x 10-2  N
Jawaban : E

Soal No.32
Sebuah hambatan pada kawat logam besarnya 4 Ω terletak dalam medan magnet sebesar 3 T. Jika terdapat batang logam yang panjangnya 40 cm digerakkan sehingga arus listrik mengalir 500 mA pada kawat, maka kecepatan gerak kawat tersebut adalah …
  1. 1,8 m/s
  2. 2,3 m/s
  3. 3,1 m/s
  4. 1,67 m/s
  5. 4,12 m/s

PEMBAHASAN :
Diketahui:
l = 40 cm = 0,4 m
B = 3 T
R = 4 Ω
I = 500 mA = 0,5 A
Ω = 900

Menghitung Ggl induksi kumparan sebagai berikut:
ε = I . R
= 0.5 A . 4 Ω
= 2 V
Maka kecepatan gerak kawat tersebut dapat dihitung sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas
Jawaban : D

Soal No.33
Jika arus yang mengalir melalui kumparan dapat dinyatakan dengan I = 2 sin ω t dengan frekuensi arus 80 Hz dan induktansi diri kumparan 6 H. Maka ggl induksi diri maksimum antara ujung-ujung kumparan adalah …
  1. 1830 π V
  2. 1920 π V
  3. 1580 π V
  4. 1720 π V
  5. 1520 π V

PEMBAHASAN :
Diketahui:
I = 2 sin ω t
f = 80 Hz
L = 6 H

Menghitung kecepatan angular arus listrik sebagai berikut:
ω = 2 π f
= 2π . 80 Hz
= 160π rad/s

Menghitung laju perubahan kuat arus listriknya sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas

Menghitung ggl induksi diri maksimum sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas

Maka ggl induksi diri maksimum bisa tercapai jika cos 160 π t = 1 dapat dihitung sebagai berikut:
εmaks = – 1920 π . 1
= 1920 π V
Jawaban : B

Soal No.34
Terdapat sebuah toroida yang memiliki 2000 lilitan, jari-jari 0,8 m, luas penampang lintangnya 2 x 10-4 m2 , dan arus listrik yang mengalir pada kawat toroida berubah dari 4 A menjadi 8 A dalam waktu 3 detik. Maka ggl induksi yang ditimbulkan toroida adalah … (Permeabilitas vakum = μ0 = 4π x 10-7 Wb/Am)
  1. 2,45 x 10-4 V
  2. 2,57 x 10-4 V
  3. 3,66 x 10-4 V
  4. 1,77 x 10-4 V
  5. 2,67 x 10-4 V

PEMBAHASAN :
Diketahui:
N = 2000 lilitan
r = 0,8 m
A = 2 x 10-4 m2
I1 = 4 A
I2 = 8 A
ΔI = 8 A – 4 A = 4 A
t = 3 s
μ0 = 4π x 10-7 Wb/Am

Menghitung induksi diri toroida sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas

Maka ggl induksi yang ditimbulkan toroida dapat dihitung sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas
Jawaban : E

Soal No.35
Terdapat sebuah solenoida yang terbuat dari kumparan kawat terdiri dari 150 lilitan, panjang solenoida 60 cm, luas penampang 30 cm2 dan kuat arus listrik yang mengalir melalui solenoida sebesar 6 A. Maka rapat energi magnetik yang terjadi adalah …
  1. 0,45p J/m3
  2. 0,40p J/m3
  3. 0,55p J/m3
  4. 0,69p J/m3
  5. 0,46p J/m3

PEMBAHASAN :
Diketahui:
N = 150 lilitan
l = 60 cm = 0,6 m
A = 30 cm2 = 3 x 10-3 m2
I = 6 A

Menghitung rapat energi magnetiknya sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas
Jawaban : A

Soal No.36
Jika sebuah generator armaturnya berbentuk bujur sangkar dengan panjang sisi 6 cm, banyak lilitan 1500 lilitan, dan berada dalam medan magnet 0,8 T. Maka frekuensi putarnya agar menimbulkan tegangan maksimum 50 V adalah … (π = 3,14)
  1. 10 Hz
  2. 2,5 Hz
  3. 1,84 Hz
  4. 1,56 Hz
  5. 3,3 Hz

PEMBAHASAN :
Diketahui:
N = 1500 lilitan
B = 0,8 T
e = 50 V
A = s x s = 6 x 6 = 36 cm2 = 36 x 10-4 m2
π = 3,14
Maka frekuensi putar Ketika tegangan maksimum dapat dihitung sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas
Jawaban : C

Soal No.37
Sebuah toroida dengan jari-jari efektif 10 cm, jumlah lilitan 10, dan dialiri arus sebesar 4 A. Maka besar induksi magnet pada sumbu toroida adalah … (μ0 = 4π x 10-7 Wb/ A.m).
  1. 80 x 10-4 Wb/m2
  2. 40 x 10-4 Wb/m2
  3. 60 x 10-4 Wb/m2
  4. 50 x 10-4 Wb/m2
  5. 100 x 10-4 Wb/m2

PEMBAHASAN :
Diketahui:
a = 10 cm = 10-3 m
N = 10 lilitan
i = 4A
μ0 = 4π x 10-7 Wb/ A.m
Maka induksi magnet pada sumbu toroida dapat dihitung sebagai berikut:
Berlaku rumus: magnet 1
magnet 2
magnet 3
magnet 4
Jawaban : A

Soal No.38
Sebuah kawat lurus panjang berarus dialiri arus sebesar 3 A. Maka besar induksi magnet pada titik P yang berjarak 3 cm dari kawat tersebut adalah … (μ0 = 4π x 10-7 Wb/ A.m).
  1. 5 x 10-5 Wb/m2
  2. 4 x 10-4 Wb/m2
  3. 6 x 10-3 Wb/m2
  4. 2 x 10-5 Wb/m2
  5. 10 x 10-4 Wb/m2

PEMBAHASAN :
Diketahui:
a = 3 cm = 3 x 10-2 m
i = 3 A
μ0 = 4π x 10-7 Wb/ A.m
Maka besar induksi magnet pada titik P dapat dihitung sebagai berikut:
Berlaku rumus:  magnet 5
magnet 5
magnet 7
magnet 8
Jawaban : D

Soal No.39
Medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik disebut induksi magnet. Benda yang tidak termasuk hasil induksi magnet adalah …
  1. Kawat lurus berarus
  2. Kawat melingkar berarus
  3. Magnet batang
  4. Selenoida
  5. Toroida

PEMBAHASAN :
Terdapat 4 bentuk kawat penghantar yang menjadi medan magnet dengan bantuan arus listrik yaitu kawat lurus, kawat melingkar, selenoida, dan toroida.
Jawaban : C

Soal No.40
Induksi magnet pertama kali ditemukan pada abad ke-19 oleh …
  1. Hans Christian Oersted
  2. Andr-Marie Ampere
  3. Blaise Pascal
  4. Robert Hooke
  5. Sir Isaac Newton

PEMBAHASAN :
Hubungan arus listrik dan medan magnet pertama kali dikemukakan oleh Hans Christian Oersted pada abad ke-19. H.C Oersted menemukan adanya perubahan medan magnet pada jarum kompas ketika berada di sekitar kawat berarus listrik.
Jawaban : A

TagContoh Soal Fisika Induksi Magnet Pembahasan Soal Fisika Rangkuman Materi Fisika

Sebelumnya Rangkuman, Contoh Soal & Pembahasan Fisika Modern
Selanjutnya Rangkuman, 40 Contoh Soal Listrik Statis Jawaban & Pembahasannya

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Kebijakan Privasi | Syarat & Ketentuan
© Copyright 2023, tanya-tanya.com. All Rights Reserved