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 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 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.
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
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.