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

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:

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:

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:

Menghitung ggl induksi diri maksimum sebagai berikut:

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:

Maka ggl induksi yang ditimbulkan toroida dapat dihitung sebagai berikut:

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:

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:

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:



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:  



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 2024, tanya-tanya.com. All Rights Reserved

You cannot copy content of this page