10 Soal & Pembahasan Medan Magnet (bagian 3) ǀ Pilihan Ganda

 

Sebelumnya, kita telah membahas 10 soal medan magnet (bagian 2). Kita akan lanjutkan 10 soal medan magnet (bagian 3). Berikut soal dan pembahasannya.


Baca sebelumnya : 10 Soal & Pembahasan Medan Magnet (bagian 2) ǀ Pilihan Ganda


Pilihlah jawaban yang tepat dari pilihan di bawah ini.

21. Perhatikan gambar berikut !

Arah gaya magnet pada gambar di atas

Arah gaya magnet pada gambar di atas adalah . . .

   a. Ke atas

   b. Bawah

   c. Masuk bidang

   d. Keluar bidang

   e. Tidak memiliki arah

Pembahasan :

Kita menggunakan kaidah tangan kanan dengan membuka telapak tangan. Jempol menunjukkan arus atau muatan yang bergerak (v). 4 jari lainnya adalah medan magnet (B) dan telapak tangan tegak lurus adalah gaya magnet (F). Keterangan ini dapat kita butar asalkan tetap berurutan.

F = qv x B

 

Jika muatan positif, maka dia akan masuk bidang sesuai kaidah tangan kanan. Jika muatan negatif, maka dia kan berlawanan arah dengan gaya misal dia adalah muatan positif.

Jawaban D.

 

22. Kawat berarus listrik 10 A dengan arah ke atas berada dalam medan magnet 0,5 T dengan membentuk sudut 300 terhadap kawat. Jika panjang kawat 5 m, maka besar gaya Lorentz yang dialami kawat tersebut adalah . . .

   a. 10,0 N

   b. 12,5 N

   c. 15,0 N

   d. 17,5 N

   e. 19,0 N

Pembahasan :

*Gaya magnet

F = ILB sinθ

F = 10.5.0,5.sin 300

F = 12,5 N

Jawaban B.

 

23. Sebuah elektron yang bermuatan 1,6 x 10-19 C bergerak dengan kecepatan  5 x 105 m/s melalui medan magnet sebesar 0,8 T. Besar gaya Lorentz yang dialami elektron tersebut adalah . . .

   a. 3,6 x 10-14 N

   b. 4,6 x 10-14 N

   c. 5,4 x 10-14 N

   d. 6,4 x 10-14 N

   e. 7,2 x 10-14 N

Pembahasan :

F = qv x B

F = (1,6 x 10-19)( 5 x 105)(0,8)

F = 6,4 x 10-14

Jawaban D.

 

24. Dua kawat lurus dialiri arus searah masing-masing sebesar 2 A. Keduanya terpisah sejauh 10 cm. Gaya persatuan panjang pada kedua kawat tersebut adalah  . . .

   a. 9 x 10-6 N/m

   b. 8 x 10-6 N/m

   c. 6 x 10-6 N/m

   d. 4 x 10-6 N/m

   e. 2 x 10-6 N/m

Pembahasan :

Kawat dua berada dalam pengaruh medan kawat satu maka gaya nya adalah

F1 = I1L1 x B2

F1/L1 = I1 x B2

F1/L1 = I1 x (μ0I1I2/2πa)

F1/L1 = 2 x ((4π x 10-7).2.2/2π0,1)

F1/L1 = 8 x 10-6 N/m

Jawaban B.

 

25. Seutas kawat lurus dialiri arus sebesar 2 A dengan arah ke kanan. 1 cm dari kawat bergerak muatan positif sebesar 4 μC dengan arah sejajar kawat dengan kelajuan 5 x 103 m/s. Besar gaya magnet pada muatan tersebut adalah . . .

   a. 9 x 10-7 N

   b. 8 x 10-7 N

   c. 6 x 10-7 N

   d. 4 x 10-7 N

   e. 2 x 10-7 N

Pembahasan :

*Gaya magnet

F = qv x B

F = qv x (μ0I/2πa)

F = (4 x 10-6)(5 x 103) x ((4π x 10-7)(2)/ 2π (1 x 10-2))

F = 8 x 10-7 N

Jawaban B.

 

26. Perhatikan gambar berikut !

Panjang masing-masing kawat adalah 1 m. Besar dan arah gaya pada kawat ketiga (III)

Panjang masing-masing kawat adalah 1 m. Besar dan arah gaya pada kawat ketiga (III) adalah . . .

   a. nol

   b. 8,0 x 10-7 N, ke arah kiri

   c. 8,0 x 10-7 N, ke arah kanan

   d. 1,4 x 10-6 N, ke arah kiri

   e. 1,4 x 10-6 N, ke arah kanan

Pembahasan :

*Gaya pada kawat 2 karena kawat 1 arahnya ke kiri adalah

F21 = μ0I1I2/2πa

F21 = (4π x x10-7)(1)(2)/2π(2)

F21 = 4 x 10-7 N

 

*Gaya pada kawat 3 karena kawat 2 arahnya ke kanan adalah

F32 = μ0I3I2/2πa

F32 = (4π x x10-7)(3)(2)/2π(1)

F32 = 12 x 10-7 N

 

*Gaya total

∑F = F32 – F21 = (12 x 10-7) – (4 x 10-7) = 8 x 10-7 ke arah kanan

Jawaban C.

 

27. Perhatikan gambar berikut !

Pada gambar di atas terlukis bahwa kawat lurus PQ dilalui arus listrik sebesar I1 = 10 A

Pada gambar di atas terlukis bahwa kawat lurus PQ dilalui arus listrik sebesar I1 = 10 A dan kawat persegi ABCD yang dilalui arus I2 = 5 A. Resultan gaya yang dialami kawat persegi panjang ABCD sebesar . . .

   a. 20 μN

   b. 60 μN

   c. 120 μN

   d. 180 μN

   e. 220 μN

Pembahasan :

Gaya pada kawat AB adalah ke atas, gaya pada kawat BC adalah ke kanan, gaya pada kawat CD adalah ke bawah, gaya pada kawat AD adalah ke kiri.

 

Gaya pada kawat AB dan CD adalah sama besar. Hal ini terjadi karena kedua kawat berada pada distribusi medan magnet yang sama besar dan mereka sama panjang. Arahnya yang berlawanan mengakibatkan gaya keduanya saling menghilangkan. Sehingga, gaya totalnya adalah nol.

 

Gaya pada kawat BC dan DA adalah tidak sama besar. Hal ini terjadi karena kedua kawat tidak pada distribusi medan magnet yang sama besar. Kawat yang lebih dekat dengan kawat PQ mengalami gaya yang lebih besar karena pengaruh medan magnet lebih kuat.

 

*Gaya pada kawat AC karena kawat PQ arahnya ke kiri adalah

FAC = μ0IACIPQL/2πa

FAC = (4π x x10-7)(5)(10)(0,2)/2π(1 x 10-2)

FAC = 20 x 10-5 N

 

*Gaya pada kawat BC karena kawat PQ arahnya ke kiri adalah

FBC = μ0IBCIPQL/2πa

FBC = (4π x x10-7)(5)(10)(0,2)/2π(11 x 10-2)

FBC = 20/11 x 10-5 N

 

*Gaya total

∑F = FAC – FBC = (20 x 10-5 N) – (20/11 x 10-5 N) = 18,2 x 10-5 = 1,82 x 10-6 N = 180 μC  ke arah kiri

Jawaban D.

 

28. Elektron bergerak pada daerah yang memiliki medan magnet 2 x 10-4 T. Jika momentum elektron 8 x 10-10 kgm/s, maka radius lintasan elektron adalah . . .

   a. 1,0 x 1013 m

   b. 2,0 x 1013 m

   c. 2,5 x 1013 m

   d. 3 x 1013 m

   e. 4 x 1013 m

Pembahasan :

*Gerak melingkar partikel pada medan magnet homogen

F = m.ac

qvB = m.v2/r

qB = mv/r

r = mv/qB

r = p/qB

r = (8 x 10-10)/(1,6 x 10-19)(2 x 10-4)

r = 2,5 x 1013 m

Jawaban C.

 

29. Dua partikel bergerak melingkar. Perbandingan massa kedua partikel adalah 1 : 2. Perbandingan muatan keduanya adalah 2 : 1. Kedua partikel bergerak pada bidang dengan medan magnet homogeny (sama). Jika momentum kedua partikel sama, maka perbandingan jari-jari kedua partikel adalah . . .

   a. 1 : 2

   b. 1 : 4

   c. 4 : 5

   d. 3 : 7

   e. 5 : 7

Pembahasan :

*Gerak melingkar partikel bermuatan pada medan magnet homogen

F = m.ac

qvB = m.v2/r

qB = mv/r

B = mv/qr

 

B1 = B2

m1v1/q1r1 = m2v2/q2r2

m.2v/2q.r1 = 2m.v/q.r2

2/2.r1 = 2/r2

2/4 = r1/r2

1/2 = r1/r2

 

Perbandingan r1 : r2 = 1 : 2

Jawaban A.

 

30. Dua batang lurus mendatar masing-masing panjangnya 50 cm. Keduanya dialiri arus sebesar 10 A dalam arah berlawanan. Kawat kedua berada 1 cm di atas kawat pertama. Massa kawat kedua yang dibutuhkan untuk menyeimbangkan dengan gaya Lorentz adalah. . .

   a. 0,1 g

   b. 0,2 g

   c. 0,3 g

   d. 0,4 g

   e. 0,5 g

Pembahasan :

*Gaya Lorentz kawat 2 yang mengarah ke atas

F2 = μ0I2I1L/2πa

F2 = (4π x x10-7)(10)(10)(0,5)/2π(1 x 10-2)

F2 = 10 x 10-4 N

F2 = 1 x 10-3 N

 

*massa kawat 2 untuk mengimbangi gaya Lorentz yang arahnya ke atas

F2 = m2.g

m2 = F2/g

m2 = 1 x 10-3 /101

m2 = 10-4 kg = 0,1 g

Jawaban A.


Baca selanjutnya : 5 Soal & Pembahasan Medan Magnet (bagian 4) ǀ Pilihan Ganda 


Itulah, 10 soal dan pembahasan terkait medan magnet (bagian 3). Kita akan membahas 10 soal lainnya. Silahkan, tekan link baca selanjutnya.

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel