Soal Induksi Elektromagnetik dan penyelesaiannya
Soal 1
Medan magnetik yang tegak lurus terhadap kumparan yang luasnya 5,0 cm2 dan terdiri dari 30 Loop berubah terhadap waktu menurun persamaan : B = 500 – 0,60t mT, dengan t dalam sekon. Berapakah GGL induksi antara ujung-ujung kumparan?
Jawab:
GGL induksi pada kumparan jika induksi magnetik berubah adalah
ε = –NAcos θ (dB/dt)
= –30 x (5,0 x 10-4 m2) x cos 00 x (– 0,6 x 10-3 T) = 9,0 µV
Soal 2
Sebuah kumparan dari 30 lilitan dan luas 30 x 10-2 m2 diletakkan dalam suatu medan magnetik berarah mendatar 10-2 T sehingga fluks magnetik melalui semua lilitan dalam arah normal selama 0,3 s. Selama kumparan memiliki hambatan 50 Ω. Hitung besar muatan rata-rata dalam mikrocoulomb (µC) melalui galvanometer ketika bidang kumparan : (a) berarah mendatar, dan (b) berbalik arah.
Jawab:
Fluks awal
Φ1 = BA cos θ = 10-2 T x (30 x 10-2 m2) cos 00 = 3,0 x 10-3 Wb
(a) ketika bidang kumparan berarah mendatar
Φ2 = BA cos θ = 10-2 T x (30 x 10-2 m2) cos 900 = 0, maka
ε = –N∆Φ/∆t
= –30 x (0 – 3,0 x 10-3 Wb)/0,3 s
ε = 0,3 V
besar muatan rata-rata melalui galvanometer diberikan oleh
Q = it = εt/R
Q = 0,3 V x 0,3 s/50 Ω = 1800 µC
(b) ketika bidang kumparan berbalik arah
Φ2 = BA cos θ = 10-2 T x (30 x 10-2 m2) cos 1800 = –3,0 x 10-3 Wb, maka
ε = –N∆Φ/∆t
= –30 x (–3,0 x 10-3 Wb – 3,0 x 10-3 Wb)/0,3 s
ε = 0,6 V
besar muatan rata-rata melalui galvanometer diberikan oleh
Q = it = εt/R
Q = 0,6 V x 0,3 s/50 Ω = 3600 µC
Soal 3
Medan magnetik berarah ke sumbu X, B = BX = –0,4 cos ῳt memotong sebuah loop datar dengan luas A dan hambatan R. Jika sudut antara vektor luas (arah normal bidang) dengan arah sumbu X adalah 600, tentukan : (a) GGL induksi antara ujung-ujung loop, (b) arus induksi yang melalui loop. (Nyatakan jawabanmu dalam ῳ, A, dan R)
Jawab:
(a) GGL induksi antara ujung-ujung loop,
ε = –NAcos θ dB/dt
= –A cos600 d(–0,4 cos ῳt)/dt
= –0,2Aω sin ωt
(b) arus induksi yang melalui loop
I = ε/R = –(0,2Aω/R) sin ωt
Soal 4
Dua loop kawat berdekatan satu sama lain dalam bidang yang sama, seperti ditunjukkan dalam gambar di samping. (a) Jika saklar S di tutup, apakah arus listrik mengalir dalam loop 2? Jika ya, dalam arah mana?, (b) Apakah arus dalam loop 2 mengalir hanya dalam waktu pendek, atau terus kontinu?, (c) Apakah ada gaya magnetik pada loop 2? Jika ya dalam arah mana? Dan (d) Apakah ada gaya magnetik pada loop 1? Jika ya dalam arah mana?
Jawab:
(a) Ketika saklar S di tutup, arus listrik akan mengalir melalui kawat searah jarum jam. Dengan menggunakan aturan tangan kanan kita dapatkan fluks magnetik yang menembus bidang kumparan 1 ke kiri (meninggalkan kumparan 2), sehingga menurut hukum Lenz, akan muncul fluks magnetik induksi yang menentang bertambahnya fluks magnetik utama (lihat gambar). Jadi fluks magnetik induksi berarah ke kiri maka arah arus induksi berlawanan jarum jam.
(b) arus dalam loop 2 mengalir hanya dalam waktu pendek. Penjelasannya: Ketika saklar ditutup arus naik dari nol sampai memiliki nilai tetap tertentu dalam kawat. Pada proses naiknya arus ada perubahan fluks magnetik utama sehingga muncul fluks magnetik induksi dan ketika arus mulai konstan tidak ada perubahan fluks magnetik utama sehingga tidak ada fluks magnetik induksi pada loop 2, oleh karena itu tidak ada arus induksi yang melalui kawat 2 (Iind = 0, ketika I = tetap).
(c) tidak ada gaya magnetik pada loop 2!
PENJELASANNYA → KLIK
Dan (d) tidak ada gaya magnetik pada loop 1!
PENJELASANNYA → KLIK
Soal 5
Suatu kumparan dengan lilitan 800 dan induktansi diri 50 mH mengalami perubahan arus listrik dari 10 ampere menjadi 4 ampere dalam waktu 0,1 detik. Hitung beda potensial antara ujung ujung kumparan!
Jawab:
Diketahui, N = 800, L = 50 mH = 0,05 H, ∆I = I2 – I1 = 4 A – 10 A = – 6 A, ∆t = 0,1 s, maka
Beda potensial antara ujung-ujung kumparan adalah
ε = –L∆I/∆t
ε = –0,05 H x (–6 A)/(0,1 s) = 3,0 V
Medan magnetik yang tegak lurus terhadap kumparan yang luasnya 5,0 cm2 dan terdiri dari 30 Loop berubah terhadap waktu menurun persamaan : B = 500 – 0,60t mT, dengan t dalam sekon. Berapakah GGL induksi antara ujung-ujung kumparan?
Jawab:
GGL induksi pada kumparan jika induksi magnetik berubah adalah
ε = –NAcos θ (dB/dt)
= –30 x (5,0 x 10-4 m2) x cos 00 x (– 0,6 x 10-3 T) = 9,0 µV
Soal 2
Sebuah kumparan dari 30 lilitan dan luas 30 x 10-2 m2 diletakkan dalam suatu medan magnetik berarah mendatar 10-2 T sehingga fluks magnetik melalui semua lilitan dalam arah normal selama 0,3 s. Selama kumparan memiliki hambatan 50 Ω. Hitung besar muatan rata-rata dalam mikrocoulomb (µC) melalui galvanometer ketika bidang kumparan : (a) berarah mendatar, dan (b) berbalik arah.
Jawab:
Fluks awal
Φ1 = BA cos θ = 10-2 T x (30 x 10-2 m2) cos 00 = 3,0 x 10-3 Wb
(a) ketika bidang kumparan berarah mendatar
Φ2 = BA cos θ = 10-2 T x (30 x 10-2 m2) cos 900 = 0, maka
ε = –N∆Φ/∆t
= –30 x (0 – 3,0 x 10-3 Wb)/0,3 s
ε = 0,3 V
besar muatan rata-rata melalui galvanometer diberikan oleh
Q = it = εt/R
Q = 0,3 V x 0,3 s/50 Ω = 1800 µC
(b) ketika bidang kumparan berbalik arah
Φ2 = BA cos θ = 10-2 T x (30 x 10-2 m2) cos 1800 = –3,0 x 10-3 Wb, maka
ε = –N∆Φ/∆t
= –30 x (–3,0 x 10-3 Wb – 3,0 x 10-3 Wb)/0,3 s
ε = 0,6 V
besar muatan rata-rata melalui galvanometer diberikan oleh
Q = it = εt/R
Q = 0,6 V x 0,3 s/50 Ω = 3600 µC
Soal 3
Medan magnetik berarah ke sumbu X, B = BX = –0,4 cos ῳt memotong sebuah loop datar dengan luas A dan hambatan R. Jika sudut antara vektor luas (arah normal bidang) dengan arah sumbu X adalah 600, tentukan : (a) GGL induksi antara ujung-ujung loop, (b) arus induksi yang melalui loop. (Nyatakan jawabanmu dalam ῳ, A, dan R)
Jawab:
(a) GGL induksi antara ujung-ujung loop,
ε = –NAcos θ dB/dt
= –A cos600 d(–0,4 cos ῳt)/dt
= –0,2Aω sin ωt
(b) arus induksi yang melalui loop
I = ε/R = –(0,2Aω/R) sin ωt
Soal 4
Dua loop kawat berdekatan satu sama lain dalam bidang yang sama, seperti ditunjukkan dalam gambar di samping. (a) Jika saklar S di tutup, apakah arus listrik mengalir dalam loop 2? Jika ya, dalam arah mana?, (b) Apakah arus dalam loop 2 mengalir hanya dalam waktu pendek, atau terus kontinu?, (c) Apakah ada gaya magnetik pada loop 2? Jika ya dalam arah mana? Dan (d) Apakah ada gaya magnetik pada loop 1? Jika ya dalam arah mana?
(a) Ketika saklar S di tutup, arus listrik akan mengalir melalui kawat searah jarum jam. Dengan menggunakan aturan tangan kanan kita dapatkan fluks magnetik yang menembus bidang kumparan 1 ke kiri (meninggalkan kumparan 2), sehingga menurut hukum Lenz, akan muncul fluks magnetik induksi yang menentang bertambahnya fluks magnetik utama (lihat gambar). Jadi fluks magnetik induksi berarah ke kiri maka arah arus induksi berlawanan jarum jam.
(b) arus dalam loop 2 mengalir hanya dalam waktu pendek. Penjelasannya: Ketika saklar ditutup arus naik dari nol sampai memiliki nilai tetap tertentu dalam kawat. Pada proses naiknya arus ada perubahan fluks magnetik utama sehingga muncul fluks magnetik induksi dan ketika arus mulai konstan tidak ada perubahan fluks magnetik utama sehingga tidak ada fluks magnetik induksi pada loop 2, oleh karena itu tidak ada arus induksi yang melalui kawat 2 (Iind = 0, ketika I = tetap).
(c) tidak ada gaya magnetik pada loop 2!
PENJELASANNYA → KLIK
Dan (d) tidak ada gaya magnetik pada loop 1!
PENJELASANNYA → KLIK
Soal 5
Suatu kumparan dengan lilitan 800 dan induktansi diri 50 mH mengalami perubahan arus listrik dari 10 ampere menjadi 4 ampere dalam waktu 0,1 detik. Hitung beda potensial antara ujung ujung kumparan!
Jawab:
Diketahui, N = 800, L = 50 mH = 0,05 H, ∆I = I2 – I1 = 4 A – 10 A = – 6 A, ∆t = 0,1 s, maka
Beda potensial antara ujung-ujung kumparan adalah
ε = –L∆I/∆t
ε = –0,05 H x (–6 A)/(0,1 s) = 3,0 V
Post a Comment for "Soal Induksi Elektromagnetik 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!