Contoh soal Hukum Lenz dan penyelesaiannya
Soal 1
Fluks magnetik melalui loop yang ditunjukkan pada gambar meningkat sesuai dengan hubungan φ = 6,0t2 + 7,0t , dengan φ dalam Wb dan t dalam sekon. (a) Berapa besar ggl induksi dalam loop ketika t = 2,00 s? Dan (b) ke manakah arah arus melalui R?
Jawab;
(a) Besar ggl induksi ε dihitung dengan persamaan
ε = –N(dφ/dt) = –1 d/dt[6,0t2 + 7t]
= –(12t + 7,0)
ε (t = 2,0 s) = –[12(2,0 s) + 7,0] = –31 volt
(b) Tanda negatif pada ε menyatakan bahwa arah fluks magnetik induksi, φind, berlawanan dengan arah fluks magnetik utama, φU. Karena arah φU sesuai dengan arah B, yaitu keluar bidang kertas (ditunjukkan oleh tanda titik), maka arah φind adalah masuk bidang kertas silang (x). Arah arus induksi iind melalui R ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan pertama.
Soal 4
Dengan menggunakan hukum Lenz, tentukan arah arus listrik dalam resistor ab pada gambar di atas, ketika; (a) sklar S dari keadaan tertutup selama beberapa menit dibuka, (b) kumparan Q dibawa mendekati kumparan P dengan saklar dalam keadaan tertutup, dan (c) hambatan R dikurangi sementara saklar tetap tertutup.
Jawab;
Di sini fluks magnetik utama dihasilkan oleh kumparan P yang dialiri arus dari baterai. Arah arus utama i dalam kumparan P adalah ke luar dari kutub positif baterai melalui kumparan P dan akhirnya kembali ke kutub negatif baterai (lihat gambar di bawah ini). Arus i akan menghasilkan fluks magnetik utama φU. Dengan menggunakan kaidah tangan kanan pertama, diperleh bahwa untuk arus i searah jarum jam (dilihat dari pengamat A), maka arah fluks utama φU adalah ke kiri.
(a) Saklar S dari keadaan tertuutup dibuka fluks utama φU akan berkurang dari harga tertentu menjadi nol, timbul fluks induksi φind yang harus searah dengan φU. Oleh karena itu arah φind adalah ke kiri. Dalam kumparan Q, fluks induksi φind akan memberikan arus induksi iind. Untuk φind berarah ke kiri, kaidah tangan kanan pertama memberikan arah arus induksi, iind adalah searah jarum jam (menurut pengamat di A). Arah arus listrik dalam resistor ab adalah dari a ke b.
(b) Kunparan Q dibawa mendekati kumparan P, fluks utama kumparan P yang menembus kumparan Q akan bertambah, timbul fluks induksi φind yang harus berlawanan arah dengan φU. Oleh karena itu, arah φind adalah ke kanan. Dengan menggunakan kaidah tangan kanan pertama, akan anda peroleh arus listrik dalam resistor ab berarah dari a ke b.
(c) hambatan R dikurangi sesuai dengan hukum Ohm, i = q/R, arus utama i dalam kumparan P bertambah, fluks utama φU, bertambah sedangkan φind harus berlawanan arah dengan φU. Perjelasan selanjutnya seperti pada (b), diperoleh arus listrik dalam resistor ab berarah dari b ke a
Fluks magnetik melalui loop yang ditunjukkan pada gambar meningkat sesuai dengan hubungan φ = 6,0t2 + 7,0t , dengan φ dalam Wb dan t dalam sekon. (a) Berapa besar ggl induksi dalam loop ketika t = 2,00 s? Dan (b) ke manakah arah arus melalui R?
(a) Besar ggl induksi ε dihitung dengan persamaan
ε = –N(dφ/dt) = –1 d/dt[6,0t2 + 7t]
= –(12t + 7,0)
ε (t = 2,0 s) = –[12(2,0 s) + 7,0] = –31 volt
(b) Tanda negatif pada ε menyatakan bahwa arah fluks magnetik induksi, φind, berlawanan dengan arah fluks magnetik utama, φU. Karena arah φU sesuai dengan arah B, yaitu keluar bidang kertas (ditunjukkan oleh tanda titik), maka arah φind adalah masuk bidang kertas silang (x). Arah arus induksi iind melalui R ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan pertama.
Arah jempol tangan kanan. Anda sesuai dengan arah φind, yaitu masuk bidang kertas, maka Anda peroleh arah putaran keempat jari lain yang dirapatkan adalah searah jarum jam. Arah putaran keempat jari yang dirapatkan menunjukkan arah arus induksi. Dengan demikian arah arus induksi dalam loop adalah searah jarum jam, dan untuk resistor R, arus melalui R berarah dari Q ke P (lihat gambar di atas).
Soal 4
Dengan menggunakan hukum Lenz, tentukan arah arus listrik dalam resistor ab pada gambar di atas, ketika; (a) sklar S dari keadaan tertutup selama beberapa menit dibuka, (b) kumparan Q dibawa mendekati kumparan P dengan saklar dalam keadaan tertutup, dan (c) hambatan R dikurangi sementara saklar tetap tertutup.
Di sini fluks magnetik utama dihasilkan oleh kumparan P yang dialiri arus dari baterai. Arah arus utama i dalam kumparan P adalah ke luar dari kutub positif baterai melalui kumparan P dan akhirnya kembali ke kutub negatif baterai (lihat gambar di bawah ini). Arus i akan menghasilkan fluks magnetik utama φU. Dengan menggunakan kaidah tangan kanan pertama, diperleh bahwa untuk arus i searah jarum jam (dilihat dari pengamat A), maka arah fluks utama φU adalah ke kiri.
(b) Kunparan Q dibawa mendekati kumparan P, fluks utama kumparan P yang menembus kumparan Q akan bertambah, timbul fluks induksi φind yang harus berlawanan arah dengan φU. Oleh karena itu, arah φind adalah ke kanan. Dengan menggunakan kaidah tangan kanan pertama, akan anda peroleh arus listrik dalam resistor ab berarah dari a ke b.
(c) hambatan R dikurangi sesuai dengan hukum Ohm, i = q/R, arus utama i dalam kumparan P bertambah, fluks utama φU, bertambah sedangkan φind harus berlawanan arah dengan φU. Perjelasan selanjutnya seperti pada (b), diperoleh arus listrik dalam resistor ab berarah dari b ke a
Post a Comment for "Contoh soal Hukum Lenz dan penyelesaiannya"
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!