KEMAGNETAN dan INDUKSI ELEKTROMAGNETIK SMP
Soal 1-40 KEMAGNETAN dan INDUKSI ELEKTROMAGNETIK dengan Pembahasan
1. Daerah pada magnet yang gaya magnetnya terkuat disebut ....
a. magnet
b. medan magnet
c. kutub magnet
d. garis gaya magnet
Jawaban: c. kutub magnet
Pembahasan:
Kutub magnet adalah daerah pada magnet yang memiliki gaya magnet terkuat. Pada magnet batang, kutub magnet terletak di ujung-ujungnya. Kutub magnet terdiri dari kutub utara dan kutub selatan.
2. Daerah di sekitar magnet yang terdapat gaya-gaya magnet disebut ....
a. kutub magnet
b. medan magnet
c. garis gaya magnet
d. magnet elementer
Jawaban: b. medan magnet
Pembahasan:
Medan magnet adalah daerah di sekitar magnet yang masih dipengaruhi oleh gaya magnet. Medan magnet dapat digambarkan dengan garis-garis gaya magnet yang keluar dari kutub utara dan masuk ke kutub selatan.
3. Jika magnet batang dipotong menjadi tiga bagian, maka bagian yang tengah ....
a. tidak bersifat magnet
b. hanya memiliki kutub utara
c. hanya memiliki kutub selatan
d. memiliki kutub utara dan selatan
Jawaban: d. memiliki kutub utara dan selatan
Pembahasan:
Setiap bagian magnet yang dipotong akan menjadi magnet baru yang lengkap dengan kutub utara dan selatannya sendiri. Bagian tengah magnet batang yang dipotong menjadi tiga bagian akan memiliki kedua kutub magnet.
4. Perhatikan gambar di bawah ini.
Sifat magnet batang yang benar ditunjukkan gambar ....
a. ii dan iii
b. ii dan iv
c. i dan ii
d. i dan iv
Jawaban: d. i dan iv
Pembahasan:
Sifat magnet yang benar adalah kutub sejenis tolak-menolak dan kutub tidak sejenis tarik-menarik. Gambar i menunjukkan kutub utara-utara yang tolak-menolak, dan gambar iv menunjukkan kutub utara-selatan yang tarik-menarik.
5. Peristiwa timbulnya arus listrik akibat perubahan medan magnet disebut ....
a. induksi elektromagnetik
b. elektromagnetik
c. transformator
d. generator
Jawaban: a. induksi elektromagnetik
Pembahasan:
Induksi elektromagnetik adalah peristiwa timbulnya arus listrik akibat perubahan medan magnet. Fenomena ini ditemukan oleh Michael Faraday dan menjadi dasar kerja generator listrik.
6. Generator dapat dipandang sebagai kebalikan dari ....
a. galvanometer
b. transformator
c. motor listrik
d. elektromagnet
Jawaban: c. motor listrik
Pembahasan:
Generator mengubah energi mekanik menjadi energi listrik, sedangkan motor listrik mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Dengan demikian, generator dapat dipandang sebagai kebalikan dari motor listrik.
7. Sebelum arus listrik PLN dari jaringan transmisi memasuki rumahmu, arus tersebut melalui ....
a. komutator
b. transformator step up
c. transformator step down
d. voltmeter
Jawaban: c. transformator step down
Pembahasan:
Transformator step down berfungsi menurunkan tegangan listrik dari jaringan transmisi (yang memiliki tegangan tinggi) ke tegangan yang aman untuk digunakan di rumah (220V di Indonesia).
8. Alat-alat di bawah ini menggunakan prinsip kerja elektromagnetik, kecuali ....
a. bel listrik
b. telepon
c. relai
d. setrika listrik
Jawaban: d. setrika listrik
Pembahasan:
Setrika listrik bekerja berdasarkan prinsip pemanasan oleh hambatan listrik (efek Joule), bukan prinsip elektromagnetik. Bel listrik, telepon, dan relai menggunakan prinsip elektromagnetik dalam cara kerjanya.
9. Sebuah transformator dihubungkan dengan tegangan 120 volt. Jika lilitan primernya 40 dan lilitan sekundernya 160, maka besar tegangan sekunder adalah ....
a. 30 volt
b. 160 volt
c. 480 volt
d. 640 volt
Jawaban: c. 480 volt
Pembahasan:
Menggunakan rumus transformator: Vp/Vs = Np/Ns
120/Vs = 40/160
120/Vs = 1/4
Vs = 120 × 4 = 480 volt
Karena jumlah lilitan sekunder lebih banyak daripada primer, maka transformator ini adalah step-up yang menaikkan tegangan.
10. Gaya Lorentz yang terjadi pada kawat lurus berarus listrik dapat diperbesar dengan cara ....
a. memperpendek kawat
b. memperbesar kuat arus
c. diberi magnet yang lemah
d. memperbesar diameter kawat
Jawaban: b. memperbesar kuat arus
Pembahasan:
Gaya Lorentz sebanding dengan kuat arus listrik (I), panjang kawat (L), dan kuat medan magnet (B). Rumusnya: F = B × I × L. Dengan memperbesar kuat arus listrik, gaya Lorentz akan meningkat.
11. Berdasarkan gambar di bawah ini, dapat ditentukan bahwa ...
jika baterai diganti dengan arus AC
a. X menjadi kutub selatan magnet tetap
b. Y menjadi kutub selatan magnet sementara
c. Y menjadi kutub selatan magnet tetap
d. X menjadi kutub selatan magnet sementara
Jawaban: d. X menjadi kutub selatan magnet sementara
Pembahasan:
berdasarkan azas lentz pada awalnya menjadi kutub induksi magnet selatan . Namun karena ini adalah magnet sementara (elektromagnet), polaritasnya dapat berubah tergantung arah arus listrik.
12. Suatu ruang berupa medan magnet jika dalam ruang tersebut ...
a. magnet lain mengalami suatu gaya
b. suatu kumparan mendapat induksi magnet
c. sepotong besi dapat menjadi magnet tetap
d. suatu benda dapat bermuatan listrik
Jawaban: a. magnet lain mengalami suatu gaya
Pembahasan:
Medan magnet didefinisikan sebagai ruang di sekitar magnet dimana magnet lain atau benda magnetik akan mengalami gaya magnet. Ini adalah definisi fundamental dari medan magnet.
13. Perhatikan gambar berikut ini!
Berdasarkan gambar di atas, arah gaya magnet yang betul adalah ...
a. 1 dan 3
b. 2 dan 4
c. 3 dan 4
d. 1 dan 2
Jawaban: b. 2 dan 4
Pembahasan:
Arah gaya Lorentz dapat ditentukan menggunakan kaidah tangan kanan: ibu jari = arah arus listrik (I), jari telunjuk = arah medan magnet (B), jari tengah = arah gaya Lorentz (F). Gambar 2 dan 4 menunjukkan arah yang sesuai dengan kaidah ini.
14. Elektromagnet dibuat dengan cara ...
a. besi dililit dengan kawat penghantar listrik
b. besi dililit dengan kawat yang berarus listrik
c. memasukkan batang besi ke dalam kumparan
d. mengalirkan arus listrik pada batang besi
Jawaban: b. besi dililit dengan kawat yang berarus listrik
Pembahasan:
Elektromagnet dibuat dengan melilitkan kawat berarus listrik pada inti besi lunak. Ketika arus listrik mengalir melalui kawat, timbul medan magnet yang mengakibatkan inti besi menjadi magnet sementara.
15. Bila pada sebuah transformator tegangan primer 220 V, kuat arus primer 4 A dan kuat arus sekunder 2 A, maka besar tegangan sekunder ...
a. 55 V
b. 110 V
c. 440 V
d. 880 V
Jawaban: c. 440 V
Pembahasan:
Menggunakan rumus daya transformator (diasumsikan efisiensi 100%):
Pp = Ps
Vp × Ip = Vs × Is
220 × 4 = Vs × 2
880 = 2Vs
Vs = 880 ÷ 2 = 440 V
Transformator ini adalah step-up karena menaikkan tegangan dari 220V menjadi 440V.
16. Pada saat arus listrik mengalir dalam rangkaian jarum galvanometer bergerak ke kiri. Berdasarkan konsep tersebut gambar gerak jarum galvanometer pada saat kutub magnet digerakkan ke dalam atau keluar, yang benar adalah ...
Jawaban: [Tergantung gambar yang dimaksud]
Pembahasan:
Berdasarkan hukum Lenz, arah arus induksi selalu sedemikian rupa sehingga melawan perubahan yang menyebabkannya. Jika magnet utara dimasukkan ke kumparan, akan timbul kutub utara pada ujung kumparan yang menghadap magnet untuk menolak masuknya magnet.
17. Serbuk besi yang ditaburkan pada sebuah magnet batang hanya melekat pada ujung-ujungnya saja sebab ...
a. medan magnet batang lemah
b. magnet batang memiliki 2 kutub
c. bagian tengah magnet netral
d. penaburan serbuk besi kurang merata
Jawaban: b. magnet batang memiliki 2 kutub
Pembahasan:
Serbuk besi hanya melekat pada ujung-ujung magnet karena daerah kutub magnet memiliki medan magnet terkuat. Setiap magnet selalu memiliki dua kutub (utara dan selatan) yang terletak di ujung-ujungnya, dimana garis-garis gaya magnet paling rapat.
18. Cara yang benar untuk memperkuat elektromagnet adalah ...
a. menggunakan kawat berpenampang kecil
b. mengganti inti besi dengan kuningan
c. mengubah arus listrik yang mengalir
d. memperbesar arus listrik yang mengalir
Jawaban: d. memperbesar arus listrik yang mengalir
Pembahasan:
Kekuatan elektromagnet dapat diperkuat dengan:
- Memperbesar arus listrik yang mengalir
- Menambah jumlah lilitan kawat
- Menggunakan inti besi yang lebih baik
- Memperbesar penampang kawat (bukan memperkecil)
19. Sebuah transformator dipasang pada tegangan 120 V. Jika banyaknya lilitan primer 800 dan lilitan sekunder 1.600, berapakah tegangan yang dihasilkan trafo itu?
a. 2 V
b. 60 V
c. 240 V
d. 1.600 V
Jawaban: c. 240 V
Pembahasan:
Menggunakan rumus transformator:
Vp/Vs = Np/Ns
120/Vs = 800/1600
120/Vs = 1/2
Vs = 120 × 2 = 240 V
Karena jumlah lilitan sekunder lebih banyak, transformator ini adalah step-up yang menaikkan tegangan dari 120V menjadi 240V.
20. Berat sebuah benda di kutub lebih besar daripada di khatulistiwa sebab lebih dekat ke ...
a. magnet bumi
b. poros bumi
c. pusat bumi
d. magma bumi
Jawaban: c. pusat bumi
Pembahasan:
Berat benda di kutub lebih besar karena:
- Kutub lebih dekat ke pusat bumi (jari-jari bumi di kutub lebih kecil)
- Bumi berbentuk pepat di kutub dan menggembung di khatulistiwa
- Gaya gravitasi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak, sehingga semakin dekat ke pusat bumi, gaya gravitasi semakin besar
21. Prinsip kerja generator dapat dianggap sebagai kebalikan dengan ....
a. galvanometer
b. transformator
c. motor listrik
d. elektromagnetik
Jawaban: c. motor listrik
Pembahasan:
Generator dan motor listrik memiliki prinsip kerja yang berlawanan:
- Generator: Mengubah energi mekanik → energi listrik (induksi elektromagnetik)
- Motor listrik: Mengubah energi listrik → energi mekanik (gaya Lorentz)
Kedua alat ini menggunakan prinsip elektromagnetisme tetapi dengan arah konversi energi yang berlawanan.
22. Jika garis gaya magnet yang memotong kawat diperkecil, arus induksi akan menjadi ....
a. tetap
b. tidak dapat diperkirakan
c. naik
d. turun
Jawaban: d. turun
Pembahasan:
Berdasarkan Hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik:
Dimana:
- ε = GGL induksi
- N = jumlah lilitan
- ΔΦ = perubahan fluks magnetik
- Δt = selang waktu
Jika garis gaya magnet (fluks magnetik) yang memotong kawat diperkecil, maka perubahan fluks magnetik (ΔΦ) berkurang, sehingga GGL induksi dan arus induksi yang dihasilkan juga akan turun.
23. Alat yang mengubah besar tegangan bolak-balik adalah ....
a. galvanometer
b. transformator
c. motor listrik
d. elektromagnetik
Jawaban: b. transformator
Pembahasan:
Transformator (trafo) adalah alat yang khusus dirancang untuk mengubah tegangan listrik bolak-balik (AC).
Jenis transformator:
- Step-up: Menaikkan tegangan (Nsekunder > Nprimer)
- Step-down: Menurunkan tegangan (Nsekunder < Nprimer)
Transformator hanya bekerja pada arus bolak-balik karena membutuhkan perubahan fluks magnetik.
24. Menghasilkan arus listrik dengan menggerakkan kawat melalui medan magnet adalah ....
a. kemagnetan
b. transmisi tegangan
c. induksi elektromagnetik
d. elektromagnetik
Jawaban: c. induksi elektromagnetik
Pembahasan:
Induksi elektromagnetik adalah fenomena timbulnya arus listrik pada suatu penghantar akibat:
- Menggerakkan kawat dalam medan magnet
- Mengubah kuat medan magnet yang memotong kawat
- Memutar kumparan dalam medan magnet
Prinsip ini ditemukan oleh Michael Faraday dan menjadi dasar kerja generator listrik.
25. Alat yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik adalah ....
a. galvanometer
b. transformator
c. motor listrik
d. generator
Jawaban: d. generator
Pembahasan:
Generator adalah alat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik melalui prinsip induksi elektromagnetik.
Jenis generator:
- Generator AC: Menghasilkan arus bolak-balik
- Generator DC: Menghasilkan arus searah (dengan komutator)
Energi mekanik dapat berasal dari turbin air, turbin uap, turbin angin, atau mesin diesel.
26. Roda besar yang memperoleh energi dari berbagai macam sumber dan memberi energi mekanis ke generator adalah ....
a. generator
b. transformator
c. motor listrik
d. turbin
Jawaban: d. turbin
Pembahasan:
Turbin adalah roda besar yang berputar dan mengubah berbagai bentuk energi menjadi energi mekanik rotasi:
- Turbin air: Energi potensial air → energi mekanik
- Turbin uap: Energi panas uap → energi mekanik
- Turbin angin: Energi kinetik angin → energi mekanik
- Turbin gas: Energi pembakaran gas → energi mekanik
Turbin kemudian memutar generator untuk menghasilkan listrik.
27. Sebuah transformator yang menurunkan tegangan adalah ....
a. transformator hambatan
b. transformator step-down
c. transformator step-up
d. motor tegangan
Jawaban: b. transformator step-down
Pembahasan:
Transformator step-down adalah trafo yang menurunkan tegangan listrik.
Ciri-ciri transformator step-down:
- Jumlah lilitan sekunder < jumlah lilitan primer (Ns < Np)
- Tegangan sekunder < tegangan primer (Vs < Vp)
- Arus sekunder > arus primer (Is > Ip)
Digunakan untuk menurunkan tegangan tinggi menjadi tegangan rendah yang aman untuk penggunaan rumah tangga.
28. Pada transformator step-down, jumlah lilitan kawat lebih banyak di kumparan .... daripada di kumparan ...., dan tegangan .... lebih besar daripada tegangan ....
a. sekunder, primer, input, output
b. sekunder, primer, output, input
c. primer, sekunder, input, output
d. primer, sekunder, output, input
Jawaban: c. primer, sekunder, input, output
Pembahasan:
Pada transformator step-down:
- Jumlah lilitan primer > jumlah lilitan sekunder (Np > Ns)
- Tegangan input (primer) > tegangan output (sekunder) (Vp > Vs)
- Arus input < arus output (Ip < Is)
Rumus transformator: Vp/Vs = Np/Ns = Is/Ip
29. Sebelum tegangan pada jala-jala listrik memasuki rumahmu, ia harus melewati ....
a. transformator step-up
b. transformator step-down
c. komutator
d. voltmeter
Jawaban: b. transformator step-down
Pembahasan:
Alur distribusi listrik:
- Pembangkit listrik: Menghasilkan listrik ~20 kV
- Transformator step-up: Menaikkan ke 150-500 kV untuk transmisi jarak jauh
- Jaringan transmisi: Mengalirkan listrik tegangan tinggi
- Transformator step-down: Menurunkan ke 20 kV untuk distribusi
- Transformator step-down lagi: Menurunkan ke 220V untuk rumah tangga
Transformator step-down di tiang listrik menurunkan tegangan dari 20 kV menjadi 220V yang aman untuk rumah.
30. Gaya magnet terkuat terletak di .....
a. kutub utara dan selatan
b. kutub selatan
c. kutub utara
d. di tengah-tengah
Jawaban: a. kutub utara dan selatan
Pembahasan:
Gaya magnet terkuat terletak pada kedua kutub magnet (utara dan selatan).
Alasan:
- Garis-garis gaya magnet paling rapat di daerah kutub
- Kerapatan garis gaya magnet berbanding lurus dengan kuat medan magnet
- Daerah tengah magnet memiliki medan magnet yang lebih lemah
- Serbuk besi akan terkumpul paling banyak di ujung-ujung (kutub) magnet
Kedua kutub memiliki kekuatan magnet yang sama, hanya polaritasnya yang berbeda.
31. Arah garis gaya magnet yang betul adalah ...
Jawaban: A
Pembahasan:
Arah garis gaya magnet yang benar adalah:
- Keluar dari kutub utara magnet
- Masuk ke kutub selatan magnet
- Tidak pernah saling berpotongan
- Semakin rapat garis gaya, semakin kuat medan magnetnya
Garis gaya magnet membentuk lintasan tertutup dari kutub utara ke selatan di luar magnet dan dari selatan ke utara di dalam magnet.
32. Dari gambar di atas, pernyataan yang benar adalah ...
a. Y = kutub selatan, X = kutub utara bila X ditolak
b. Y = kutub selatan, X = kutub utara bila X ditarik
c. Y = kutub utara, X = kutub selatan bila X ditolak
d. Y = kutub utara, X = kutub selatan bila X netral
Jawaban: a. Y = kutub selatan, X = kutub utara bila X ditolak
Pembahasan:
Berdasarkan hukum kutub magnet:
- Kutub sejenis → tolak-menolak
- Kutub tidak sejenis → tarik-menarik
Jika X ditolak oleh Y, maka X dan Y memiliki kutub yang sama. Jika Y adalah kutub selatan, maka X juga harus kutub selatan, tetapi karena X ditolak, berarti X adalah kutub utara (berlawanan dengan Y).
33. Gambar di samping ini menunjukkan cara membuat magnet dengan jalan gosokan. Bila baja PQ menjadi magnet, maka ...
a. P = kutub selatan, Q = kutub utara magnet tetap
b. P = kutub selatan, Q = kutub utara magnet sementara
c. P = kutub utara, Q = kutub selatan magnet tetap
d. P = kutub utara, Q = kutub selatan magnet sementara
Jawaban: a. P = kutub selatan, Q = kutub utara magnet tetap
Pembahasan:
Pada pembuatan magnet dengan cara menggosok:
- Ujung terakhir yang digosok akan memiliki kutub yang berlawanan dengan kutub magnet penggosok
- Baja bersifat magnet keras → menjadi magnet tetap
- Besi bersifat magnet lunak → menjadi magnet sementara
Jika magnet utara menggosok dari P ke Q, maka Q akan menjadi kutub utara dan P menjadi kutub selatan.
34. Rangkaian di bawah ini yang menimbulkan elektromagnet paling kuat adalah ...
Jawaban: C
Pembahasan:
Faktor yang memperkuat elektromagnet:
- Arus listrik yang besar
- Jumlah lilitan yang banyak
- Inti besi lunak yang baik
- Penampang kawat yang besar
- Lilitan yang rapat dan teratur
Rangkaian dengan arus terbesar dan lilitan terbanyak akan menghasilkan elektromagnet terkuat.
35. Yang merupakan transformator penurun tegangan listrik adalah ...
a. 1 dan 2
b. 3 dan 4
c. 1 dan 3
d. 2 dan 4
Jawaban: d. 2 dan 4
Pembahasan:
Ciri transformator step-down (penurun tegangan):
- Lilitan primer > lilitan sekunder
- Tegangan input > tegangan output
- Arus input < arus output
- Digunakan di gardu listrik untuk menurunkan tegangan ke level rumah tangga
36. Yang bekerja berdasarkan prinsip kerja elektro-magnetik adalah ...
a. 2 dan 3
b. 3 dan 6
c. 5 dan 10
d. 7 dan 8
Jawaban: c. 5 dan 10
Pembahasan:
Alat yang bekerja berdasarkan prinsip elektromagnetik: AVO meter dan dinamo sepeda
37. Nomor 1, 2, dan 3 secara berurutan pada simbol transistor di bawah ini adalah ...
a. basis-emitor-kolektor
b. basis-kolektor-emitor
c. emitor-basis-kolektor
d. kolektor-basis-emitor
Jawaban: d. kolektor-basis-emitor
Pembahasan:
Pada simbol transistor:
- Kolektor (C): Mengumpulkan pembawa muatan
- Basis (B): Mengontrol aliran arus
- Emitor (E): Memancarkan pembawa muatan
Urutan standar: Kolektor - Basis - Emitor
38. Di bawah ini faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya arus induksi, kecuali ...
a. jumlah gulungan solenoid
b. besar arus listrik
c. arah arus listrik
d. kekuatan magnet
Jawaban: c. arah arus listrik
Pembahasan:
Faktor yang mempengaruhi besar arus induksi:
- Jumlah lilitan kumparan (N)
- Kuat medan magnet (B)
- Kecepatan perubahan fluks magnetik (dΦ/dt)
- Luas penampang kumparan (A)
- Sudut antara medan magnet dan normal bidang
Arah arus listrik hanya menentukan polaritas arus induksi (Hukum Lenz), bukan besarnya.
39. Nomor 1, 2, dan 3 secara berurutan pada simbol transistor di bawah ini adalah ...
a. basis-emitor-kolektor
b. basis-kolektor-emitor
c. emitor-basis-kolektor
d. kolektor-basis-emitor
Jawaban: d. kolektor-basis-emitor
Pembahasan:
Soal ini sama dengan soal nomor 37. Pada simbol transistor standar:
- 1 = Kolektor (Collector)
- 2 = Basis (Base)
- 3 = Emitor (Emitter)
Transistor bekerja berdasarkan prinsip semikonduktor, bukan elektromagnetik murni.
40. Pada sebuah transformator, jumlah lilitan primer dan sekunder masing-masing 1000 lilitan dan 250 lilitan. Jika kuat arus primer 0,5 A, maka besar kuat arus sekunder adalah ...
a. 5 A
b. 4 A
c. 3 A
d. 2 A
Jawaban: d. 2 A
Pembahasan:
Diketahui:
- Np = 1000 lilitan
- Ns = 250 lilitan
- Ip = 0,5 A
Rumus transformator (diasumsikan efisiensi 100%):
Mencari Is:
Is/0,5 = 1000/250
Is/0,5 = 4
Is = 4 × 0,5 = 2 A
Transformator ini adalah step-down karena Ns < Np, sehingga tegangan turun tetapi arus naik.
COMMENTS