10 Soal & Pembahasan Induksi Elektromagnetik (bagian 2) ǀ Pilihan Ganda

 

Sebelumnya, kita telah membahas 10 soal induksi elektromagnetik (bagian 1). Kita akan lanjutkan 10 soal induksi elektromagnetik (bagian 2). Berikut soal dan pembahasannya.

 

Baca sebelumnya : 10 Soal & Pembahasan Induksi Elektromagnetik (bagian 1) ǀ Pilihan Ganda

 

Pilihlah jawaban yang tepat dari pilihan di bawah ini.

11. Perhatikan faktor-faktor berikut ini!

(1) Jumlah lilitan kumparan

(2) Frekuensi sudut putar

(3) Hambatan luar

Yang mempengaruhi besar ggl induksi kumparan ditunjukkan nomor . . .

   A. 1 dan 3

   B. 1 dan 2

   C. 2 saja

   D. 2 dan 3

   E. 3 saja

Pembahasan :

ε = NABω

ε = NAB(2πf)

Jadi, besar ggl induksi dipengaruhi oleh lilitan, luas permukaan, medan magnet, frekuensi sudut atau kecepatan sudut, frekuensi. Jawaban B.

 

12. Perhatikan pernyataan berikut ini!

(1) Jumlah lilitan dijadikan empat kali semula dan frekuensi putar dijadikan dua kali semula

(2) Jumlah lilitan dijadikan seperempat kali semula sedangkan frekuensi tetap

(3) Luas penampang kumparan dijadikan enam belas kali semula dan frekuensinya dijadikan setengah kali semula

(4) Jumlah lilitan, luas penampang, dan frekuensi putar dijadikan empat kali semula

Pernyataan yang benar untuk memperbesar ggl induksi pada generator menjadi delapan kali semula adalah . . .

   A. 1,2, dan 3

   B. 1 dan 3

   C. 2 dan 4

   D. 4 saja

   E. 1,2,3, dan 4

Pembahasan :

ε = NABω

ε = NAB(2πf)

 

*Jika lilitan 4 kali semula dan frekuensi putar 2 kali semula

ε = 4NAB2ω

ε = 8NABω

 

*Jika lilitan 1/4 kali semula dan frekuensi putar tetap

ε = 1/4NABω

ε = 1/4NABω

 

*Jika luas penampang 16 kali semula dan frekuensi putar 1/2 kali semula

ε = N(16A)B(1/2ω)

ε = 8NABω

Jadi, agar mendapat besar ggl 8 kali semula lilitan harus 4 kali semula dan frekuensi putar adalah 2 kali semula atau luas penampang 16 kali semula dan frekuensi sudut putar 1/2 kali semula. Jawaban B.

 

13. Tongkat konduktor yang panjangnya 2 m berputar dengan kecepatan sudut tetap sebesar 10 rad/s di dalam daerah ber-medan magnet homogeny B = 0,1 T. Sumbu putaran tersebut melalui salah satu ujung tongkat dan sejajar arahnya dengan arah garis-garis medan magnet. Ggl yang ter-induksi antara ujung-ujung tongkat adalah . . .

   A. 0,5 V

   B. 1,0 V

   C. 1,5 V

   D. 2,0 V

   E. 2,5 V

Pembahasan :

ε = 1/2(BωL2)

ε = 1/2((0,1)(10)(2)2)

ε = 2,0 V

Jawaban D.

 

14. Kawat persegi panjang ditempatkan di dekat kawat lurus panjang seperti pada gambar.

Jika arus listrik I pada kawat lurus mengalir ke kanan, maka arus listrik induksi pada kawat persegi panjang ketika digerakkan

Jika arus listrik I pada kawat lurus mengalir ke kanan, maka arus listrik induksi pada kawat persegi panjang ketika digerakkan dengan kecepatan v menjauhi kawat lurus akan . . .

   A. Mengalir searah jarum jam dan mengecil

   B. Mengalir searah jarum jam dan membesar

   C. Mengalir berlawanan arah jarum jam dan membesar

  D. Mengalir berlawanan arah jarum jam dan mengecil

   E. Mengalir berlawanan arah jarum jam dan konstan

Pembahasan :

Kita dapat menggunakan kaidah tangan kanan model B,v konduktor, I. Bagian loop 1, v ke atas dan B keluar, maka I ke kanan. Jadi, arah arus berlawanan arah jarum jam mengecil karena menjauhi sumber medan magnet. Jawaban D.

 

15. Kawat sepanjang L digerakkan dalam medan magnet homogen B dengan kecepatan v sehingga menghasilkan ggl induksi sebesar ε. Jika kecepatan v dibuat setengah kali semula, medan magnet B dijadikan 2 kali semula, maka ggl induksi yang dihasilkan sekarang adalah . . .

   A. 0,5ε

  B. 1,0ε

   C. 1,5ε

   D. 2,0ε

   E. 2,5ε

Pembahasan :

*Persamaan ggl

ε = BLv

 

*Persamaan pada kedua kondisi

ε1 = ε2

B1L1v1 = B2L2v2

BLv = (2B)(L)(1/2v)

ε = 1,0 ε. Jawaban B.

 

16. Perhatikan gambar percobaan bawah ini!

Beda potensial listrik yang terjadi pada titik X dan Y

Beda potensial listrik yang terjadi pada titik X dan Y adalah . . .

   A. Lebih tinggi di Y dan akan semakin berkurang

   B. Lebih tinggi di Y dan akan semakin bertambah

   C. Lebih tinggi di X dan akan semakin berkurang

   D. Lebih tinggi di X dan akan semakin bertambah

   E. Sama dengan nol

Pembahasan :

Kumparan akan melawan arah medan magnet luar dengan memunculkan medan magnet tandingan. Seolah-olah kumparan menciptakan kutub magnet yang melawan kutub magnet eksternal. Sehingga, arah arus induksi mengalir dari Y ke X berdasarkan kaidah tangan kanan dengan arah B ke kanan. Kita simpulkan bahwa beda potensal di Y lebih besar dari potensial di X. Jawaban A.

 

17. Kumparan berbentuk segiempat dengan panjang 10 cm dan lebar 8 cm terdiri atas 20 lilitan. Kumparan dilalui arus 2A. Kumparan berada dalam medan magnet 0,25 T seperti pada gambar di bawah ini.

Kumparan berbentuk segiempat dengan panjang 10 cm dan lebar 8 cm terdiri atas 20 lilitan. Kumparan dilalui arus 2A

Besar momen kopel yang terjadi pada kumparan adalah . . .

   A. 0,06 Nm

   B. 0,08 Nm

   C. 0,10 Nm

   D. 0,12 Nm

   E. 0,14 Nm

Pembahasan :

Momen kopel adalah perkalian antara gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah dengan jarak antara keduanya. Misal, F1 = F dan F2 = -F dipisahkan dengan jarak L, maka momen kopelnya adalah M = F.L

 

Pada loop berarus (berlawanan jarum jam) yang bergerak dalam medan magnet homogen ke kanan, kita tahu bahwa ia akan berputar. Arah putarnya akan keluar-masuk bidang gambar atau searah jarum jam jika dilihat dari angle lain.

 

Kawat loop yang sejajar medan magnet tidak timbul gaya. Sedangkan, kawat yang tegak lurus lah yang timbul gaya. Arah F kawat 2 ke atas dan arah F kawat 4 ke bawah sama besar dan dipisahkan sejauh b.

 

*Besar gaya F2 dan F4

F2 = F4 = N(IL x B)

F2 = F4 = N(Ia x B)

F2 = F4 = 20(2)(0,1)(0,25)

F2 = F4 = 1 N

 

*Momen kopel

M = F.b

M = 1.0,08 = 0,08 Nm

Jawaban B.

 

18. Kawat tertutup berbentuk persegi dengan luas 0,02 m2 diletakkan pada bidang datar. Medan magnet homogen diberikan pada bidang tersebut dengan arah menembus ke dalam bidang secara tegak lurus menjauhi pembaca. Medan magnet tersebut diturunkan dengan laju tetap 2 x 10-4 T/s. Jika hambatan kawat yang digunakan 0,2Ω, maka besar dan arah arus induksi yang timbul adalah . . .

   A. 1 x 10-5 A berlawanan arah jarum jam

   B. 1 x 10-5 A searah jarum jam

   C. 1,5 x 10-5 A berlawanan arah jarum jam

   D. 2 x 10-5 A berlawanan arah jarum jam

   E. 2 x 10-5 A searah jarum jam

Pembahasan :

*Ggl kumparan

ε = d(BA)/dt

ε = A.dB/dt

ε = 0,02 (2 x 10-4)

ε = 0,04 x 10-4

 

*Arus kumparan

I = ε /R

I = (0,04 x 10-4)/0,2

I = 2 x 10-5 A searah jarum jam berdasarkan kaidah tangan kanan. Jawaban E

 

19. Kumparan yang mempunyai induktansi diri sebesar 200 mH dialiri arus i = 10sin(100t)A. Tegangan induksi maksimum yang dibangkitkan dalam kumparan adalah . . .

   A. 2 mV

   B. 20 mV

   C. 200 mV

   D. 20 V

  E. 200 V

Pembahasan :

ε = L.dI/dt

ε = (0,2).d(10sin(100t))/dt

ε = (0,2).(10.100cos(100t))

karena yang ditanyakan adalah ggl maksimal, maka arus juga harus maksimal. nilai cos-nya harus 1

ε = (200)cos(100t)

ε = (200)(1)

ε = 200 V. Jawaban E.

 

20. Solenoida mempunyai 1000 lilitan. Panjang solenoid 20 cm dengan penampang lilitan 1 cm2. Di atas solenoida itu dipasang solenoida lain yang jumlah lilitannya 400. Induksi silang antara kedua solenoida adalah . . .

   A. 8π x 10-5 H

   B. 8π x 10-4 H

   C. 8π x 10-3 H

   D. 8π x 10-2 H

   E. 8π x 10-1 H

Pembahasan :

*Medan magnet solenoida

B = μ0.NI/L

*Fluks

ϕ = BA

ϕ = μ0.NAI/L 

*Induksi solenoida

L = Nϕ/I = μ0.N2A/L

*Induksi silang solenoida

L = μ0.N1.N2.A/L

L = (4πx10-7).(1000).(400).(10)/(0,2)

L = 8πx10-5 H. Jawaban A

 

Baca selanjutnya : 10 Soal & Pembahasan Induksi Elektromagnetik (bagian 3) ǀ Pilihan Ganda

 

Itulah 10 soal dan pembahasan induksi elektromagnetik seperti fluks magnet, ggl, induktansi diri, transformator, dan efisiensi transformator. Klik selanjutnya untuk soal dan pembahasan lainnya.

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel