INDUKSI ELEKTROMAGNETIK (soal dan pembahasan)

Soal dan pembahasan fisika sma BAB induksi elektromagnetik sub bab: GGL INDUKSI, HUKUM FARADAY, AZAS LENTZ, generator AC dan DC, transformator

1.        diantara faktor - faktor berikut:

(1) jumlah lilitan kumparan

(2) laju perubahan fluks magnet

(3) arah medan magnet

yang mempengaruhi GGL induksi pada kumparan adalah...

A.    1 dan 3 B. 1 dan 2 C. 2 saja D. 2 dan 3 E. 3 saja

Jawaban: B

Rumus hukum faraday

Berdasarkan persamaan di atas, untuk mempebesar GGL induksi dengan cara memperbesar laju perubahan fluks magnetik dan memperbanyak jumlah lilitan.

2. Suatu generator menghasilkan tegangan GGL induksi sebesar Ɛ. Jika generator tersebut kumparannya dirubah sehingga jumlah lilitannya menjadi dua kali lipat dari semula, dan laju fluksnya menjadi tiga kali semula, besar perbandingan GGL sekarang dan GGL mula – mula adalah.....

A. 1 : 6     B. 1 : 3     C. 2 : 3     D 3 : 2      E. 6 : 1

Jawaban: E

pembahasan:
Ditanyakan: Ɛ₁ : Ɛ₂

Ɛ₁ : Ɛ₂  = 1 : 6

3.        Sebuah kumparan diletakkan pada medan magnetik homogen. Dalam waktu 30 detik terjadi perubahan fluks sehingga GGL menjadi ε₁. Jika dalam waktu 20 sekon terjadi perubahan fluks yang sama sehingga GGL yang dihasilkan adalah ε₂, maka perbandingan ε₁ dan ε₂ adalah ….

A.    1:2

B.     1:3

C.     2:3

D.    2:5

E.     3:4

Jawaban: C

GGL pada kumparan dapat ditentukan dengan persamaan / rumus Hukum faraday sebagai berikut.

Ɛ = - N [ΔΦ/Δt]

Berdasarkan persamaan di atas, GGL berbanding terbalik dengan perubahan waktu sehingga perbandingan antara ε₁ dan ε₂ dapat ditentukan melalui perhitungan sebagai berikut:

Jadi, perbandingan antara ε₁ dan ε₂ adalah 2:3

4.        Di antara pernyataan di bawah ini:

(1)   banyaknya lilitan

(2)   kuat arus yang melalui kumparan

(3)   luas bidang kumparan

(4)   hambatan kumparan

Faktor-faktor yang memengaruhi besarnya GGL induksi generator adalah ….

A.    (1), (2), (3), dan (4)

B.     (1), (2), dan (4)

C.     (1) dan (3) saja

D.    (2) dan (4) saja

E.     (4) saja

Jawaban: C

Besar GGL pada generator dirumuskan melalui persamaan berikut.

Ɛ = NBAω sinωt

Berdasarkan persamaan tersebut, besar GGL pada generator dipengaruhi oleh jumlah lilitan (N), luas bidang kumparan (A), kuat medan magnet (B), dan kecepatan putar (ω). Oleh karena itu, jawaban yang tepat adalah C.

5.        Kumparan kawat luasnya A terdiri dari N lilitan. Kumparan tersebut berputar dengan kecepatan sudut ω dalam medan magnet homogen yang memiliki rapat fluks magnetnya B sehingga menghasilkan GGL induksi maksimum ε. jika GGL maksimum menjadi 6 kali semula, maka ….

A.    ω diperbesar 2 kali dan A diperbesar 3 kali

B.     N diperbanyak 3 kali dan kecepatan sudutnya diperbesar 3 kali

C.     N dan kecepatan sudutnya diperbesar 2 kali

D.    A diperkecil 1/3 kali dan kecepatan sudut diperbesar 4 kali

E.     N dan luas kumparan diperkecil 1/6 kali

Jawaban: A

GGL induksi maksimum dirumuskan dengan persamaan 

Ɛ = NBAω sinωt

GGL maksimum menjadi 6 kali semula jika ω diperbesar 2 kali dan A diperbesar 3 kali. Apabila dituliskan dalam bentuk persamaan sebagai berikut.

6.        sebuah bidang datar yang berada dalam medan magnetik membentuk sudut 60° dengan arah magnet. Jika fluks yang menembus bidang tersebut 0,9 miliWeber dan luas bidang tersebut 3 cm², tentukan besar medan magnetnya!

Pembahasan:

φ = B   . A . cos Ө 

0,9 . 10^-3 = B.  3 . 10^-6 . ½ 

B = 6 . 10² Tesla

7.        Pada suatu kumparan yang terdiri dari 300 lilitan terjadi perubahan fluks magnetik dari 0,5 Wb menjadi 0,2 Wb dalam waktu 5 sekon. Tentukan besar GGL induksi yang terjadi!

Pembahasan:

Δφ = 0,5 – 0,2 = 0,3

Ɛ = -N.[Δφ/Δt] = -300 . [0,3/5] = 18 Volt

8.        Fluks magnetik yang menembus melalui bidang berubah terhadap waktu menurut persamaan ɸ = (4t² + 5t + 2) Weber. Tentukanlah GGL induksi saat t = 4 sekon jika kumparan mempunyai 100 lilitan!

Jawab :

Turunan -----> dφ/dt = 8t + 5 = 8.4 + 5 = 37

Ɛ = -N [dφ/dt] = -100 .37 = 3700 V

9.        Perhatikan gambar berikut!

Kawat AB terletak pada medan magnet 0,5 T. Bila kawat digeser ke kanan dengan kecepatan 4 m/s, tentukan besar GGL induksi yang terjadi dan arah arusnya!

Jawab :

Ɛ = B l v = 0,5 T . 05 m . 4 = 1 Volt 

10.    Perhatikan gambar!

Batang konduktor OP yang panjangnya 40 cm berputar dengan frekuensi 4 Hz di dalam medan magnetik 0,3 T. Tentukan besar GGL induksi yang terjadi pada batang konduktor OP!

Jawab :

Ɛ = B l v = B . l . (ω . l) = B . l² . 2πf = 0,3 . 0,4² . 2π.4 =  0,384π Volt

11.    Sebuah generator listrik terdiri dari sebuah loop persegi 10 lilitan dengan rusuk 50 cm. Loop kemudian diputar dengan 60 putaran/sekon. Tentukan besar induksi magnetik yang diperlukan untuk menghasilkan GGL induksi maksimum sebesar 270 V!

Jawab :

N = 10 lilitan

s = 0,5 m

A = s² = 0,25 m²

ω = 60 putaran/s = 60 . 2π = 120π rad/s

Ɛ = 170 V

Rumus generator

Ɛ = N B A ω

170 = 10 . B . 0,25 . 120 π

B = 270/300π = 0,9 /π Tesla

12.    Besar kuat arus listrik yang mengalir pada suatu kumparan berubah dari 10 Ampere menjadi 1 Ampere dalam waktu 0,4 detik. Jika GGL induksi yang terjadi 45 V, tentukan induktansi kumparannya!

Jawab :

ΔI = 10 – 1 = 9Ampere

Δt = 0,4 detik

Ɛ = 45 V

Rumus Hukum lentz

Ɛ = - L [ΔI/Δt]

45 = - L [9/0,4]

L = 2 Henry

Tanda min tidak ikut perhitungan karena menunjukan arah azas lentz

13.    Sebuah induktor dengan induktansi diri 0,2 H dialiri arus yang besarnya bertambah menurut persamaan I = (2t³ + t² -2t + 1) A. Tentukan GGL induksi yang timbul pada saat t = 1 s!

Jawab :

Turunan --------> dl/dt = 6t² + 2t -2 = 6.1 + 2.1 - 2 = 6

Ɛ = - L [dI/dt] = 0,2 . 6 = 1,2 V
untuk soal dan pembahasan induksi elektro magnetik selanjutnya sub bab transformator bisa klik Next >>>>>