Soal Essay dan Jawaban Fisika Induksi Elektromagnetik

Hallo kawan-kawan, berikut ini akan disajikan Soal Essay dan Jawaban Fisika tentang Induksi Elektromagnetik. Mudah-mudahan Soal Essay dan Jawaban Fisika tentang Induksi Elektromagnetik ini memberikan manfaat yang banyak buat kita semua.

Pengertian induksi elektromagnetik adalah proses ketika konduktor yang diletakkan di suatu medan magnet yang bergerak/berubah (atau konduktornya yang digerakkan melewati medan magnet yang diam) menyebabkan terproduksinya voltase disepanjang konduktor. Proses induksi elektromagnetik ini menghasilkan arus listrik.

Soal No. 1) Sebuah kumparan memiliki jumlah lilitan 1000 mengalami perubahan fluks magnetik dari 3 x 10−5 Wb menjadi 5 x 10− 5 Wb dalam selang waktu 10 ms. Tentukan ggl induksi yang timbul!

Jawaban
Data dari soal :
Jumlah lilitan N = 1000
Selang waktu Δ t = 10 ms = 10 x 10−3 sekon
Selisih fluks Δ φ = 5 x 10− 5− 3 x 10− 5 = 2 x 10− 5 Wb

Soal No. 2) Sebuah kumparan dengan induktansi 5 mH mengalami perubahan kuat arus yang mengalir dari 0,2 A menjadi 1,0 A dalam waktu 0,01 sekon. Tentukan besarnya tegangan yang timbul akibat peristiwa tersebut!

Jawaban:
Data dari soal :
Induktansi kumparan L = 5 mH = 5 x 10−3 H
Perubahan arus Δ i = 1,0 − 0,2 = 0,8 A
Selang waktu Δ t = 0,01 sekon

Soal No. 3) Sebuah generator listrik AC menghasilkan tegangan sesuai persamaan berikut:

Tentukan:
a) Frekuensi sumber listrik
b) Tegangan maksimum yang dihasilkan
c) Nilai tegangan efektif sumber

Jawaban:
a) Frekuensi sumber listrik

b) Tegangan maksimum yang dihasilkan

c) Nilai tegangan efektif sumber

Soal No. 4) Sebuah kumparan memiliki jumlah lilitan 1000 mengalami perubahan fluks magnetik dari 3 x 10−5 Wb menjadi 5 x 10− 5 Wb dalam selang waktu 10 ms. Tentukan ggl induksi yang timbul!

Jawaban
Data dari soal :
Jumlah lilitan N = 1000
Selang waktu Δ t = 10 ms = 10 x 10−3 sekon
Selisih fluks Δ φ = 5 x 10− 5− 3 x 10− 5 = 2 x 10− 5 Wb

Soal No. 5) Kumparan dengan 10 lilitan mengalami perubahan fluks magnetik dengan persamaan:
φ = 0,02 t3 + 0, 4 t2 + 5
dengan φ dalam satuan Weber dan t dalam satuan sekon. Tentukan besar ggl induksi saat t = 1 sekon!

Jawaban:

Soal No. 6) Sebuah solenoida yang mempunyai 500 lilitan, dialiri arus searah sehingga timbul fluks magnet sebesar 2 . 10–3 weber. Jika induktansi solenoida 0,4 henry maka arus yang mengalir besarnya..

Jawaban
Data
Solenoida
N = 500
Δ φ = 2 . 10–3 weber
L = 0,4 H
I =….

Soal No. 7). Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus listrik sebesar $40 \text{ A}$ . Jika permeabilitas vakum sebesar $4\pi \cdot 10^{-7} \text{ Wb/Am}$ .Besarnya induksi magnet pada sebuah titik yang jaraknya $10 \text{ cm}$ dari pusat kawat tersebut adalah…

Jawaban:

Berdasarkan rumus kuat medan magnet $B=\frac{\mu_oI}{2\pi a}$
Arus listrik sebesar $40 \text{ A}$
Jarak titik sebesar $10 \text{ cm}$
Maka

$\begin{aligned}B&=\frac{\mu_oI}{2\pi a}\\B&=\frac{4\pi \cdot 10^{-7}(40)}{2\pi (0,1)}\\B&=\frac{4 \cdot10^{-7}(40)}{0,2}\\B&=800\cdot10^{-7}\\B&=8\cdot10^{-5}\text{ Tesla}\end{aligned}$

Soal No. 8). Suatu generator AC sederhana memiliki luas kumparan sebesar $1000\text{ cm}^2$ yang terdiri atas $111\text{ lilitan}$ diletakkan dalam suatu medan magnet dengan induksi magnet sebesar $1,1\text{ Wb/m}^2$ kemudian kumparan tersebut diputar. Waktu yang dibutuhkan kumparan untuk berputar dalam satu periode sebesar $1\text{ detik}$ . Selama kumparan berputar terjadi perubahan orientasi bidang terhadap medan magnet. Tentukan besar gaya gerak listrik saat $t=11\text{ detik}$ !

Jawaban

Nilai ggl pada generator AC selalu berubah setiap saat

$\varepsilon=\varepsilon_{maks}sin\text{ }\omega t$

Berdasarkan rumus ggl magnet $\varepsilon_{maks}=NBA\text{ }\omega$
Kecepatan sudut terhadap periode berlaku $\omega=\frac{2\pi}{T}$
Maka

$\begin{aligned}\varepsilon_{maks}&=NBA\text{ }\omega\\\varepsilon_{maks}&=NBA\text{ }(\frac{2\pi}{T})\\\varepsilon_{maks}&=(111)(1,1)(0,1)(\frac{2(3,14)}{1})\\\varepsilon_{maks}&=(111)(1,1)(0,1)(6,28)\\\varepsilon_{maks}&=76,67\text{ volt}\\\varepsilon&=\varepsilon_{maks}sin\text{ }\omega t\\\varepsilon&=(76,67)sin\text{ }(6,28\cdot 11 )\\\varepsilon&=(76,67)sin\text{ }(69)\\\varepsilon&=(76,67)(0,93)\\\varepsilon&=71,33\text{ volt}\end{aligned}$

Soal N0. 9). Kawat PQ panjang 50 cm digerakkan tegak lurus sepanjang kawat AB memotong medan magnetik serba sama 0,02 Tesla seperti pada gambar.

Tentukan :
a) besar ggl induksi
b) kuat arus yang mengalir pada kawat PQ
c) arah kuat arus pada kawat PQ
d) potensial yang lebih tinggi antara titik P dan Q
e) besar gaya Lorentz pada PQ
f) arah gaya Lorentz pada PQ
g) daya yang diserap hambatan R = 0,02 Ω

Jawaban:

a) besar ggl induksi
Catatan : Tanda (−) di rumus dihilangkan untuk mempermudah perhitungan, nilai mutlak yang dihasilkan tetap sama.

b) kuat arus yang mengalir pada kawat PQ

c) arah kuat arus pada kawat PQ
Kaidah tangan kanan untuk arah arus induksi :

4 jari = arah medan magnetik (B)
ibu jari = arah gerak kawat (v)
telapak tangan = arah arus induksi (i)

Arah arus dari P ke Q ( atau dari Q ke P melalui hambatan R)

d) potensial yang lebih tinggi antara titik P dan Q
Potensial P lebih tinggi dari Q karena arus listrik mengalir dari potensial lebih tinggi ke rendah.

e) besar gaya Lorentz pada PQ

f) arah gaya Lorentz pada PQ
Kaidah tangan kanan untuk menentukan arah gaya Lorentz (gaya magnetik) :

– 4 jari = arah kuat medan magnet (B)
– ibu jari = arah arus listrik (i)
– telapak tangan = arah gaya (F)
Arah gaya F ke kiri (berlawanan dengan arah gerak v)

g) daya yang diserap hambatan R = 0,02 Ω

Soal No. 10). Sebuah kumparan memiliki jumlah lilitan 1000 mengalami perubahan fluks magnetik dari 3 x 10⁻⁵Wb menjadi 5 x 10^{− 5}Wb dalam selang waktu 10 ms. Tentukan ggl induksi yang timbul!

Jawaban

Data dari soal :
Jumlah lilitan N = 1000
Selang waktu Δ t = 10 ms = 10 x 10⁻³ sekon
Selisih fluks Δ φ = 5 x 10^{− 5}− 3 x 10^{− 5} = 2 x 10^{− 5} Wb