Soal Induksi Elektromagnet 2

Pilihan Ganda.

1.      Gaya gerak listrik sangat erat hubungannya dengan besaran ….

         A.Kuat medan listrik.

         B.Kerapatan fluks listrik.

         C.Beda potensial listrik.

         D.Induktansi.

         E.Medan magnet.

2.      Hukum Lenz adalah suatu akibat dari hukum kekekalan ….

         A.Muatan.

         B.Momentum.

         C.Garis gaya.

         D.Energi.

         E.Usaha – energi.

3.   Sepotong kawat memotong fluks listrik yang besarnya 0,03 Wb dalam waktu 0,02 s secara tegak lurus. GGL induksi rata – rata yang ditimbulkan dalam kawat tersebut adalah ….

         A.1 V.

         B.1,5 V.

         C.2 V.

         D.2,5 V.

         E.3 V.

4.    Gaya gerak listrik induksi dalam suatu rangkaian adalah sama dengan kecepatan perubahan fluks yang melingkupi rangkaian tersebut. Pernyataan tersebut adalah merupakan bunyi dari ….

         A.Hukum Lenz.

         B.Hukum Ohm.

         C.Hukum Kirchhof.

         D.Hukum Faraday.

         E.Hukum Biot-Savart.

5.  Sepotong kawat yang panjangnya1 meter bergerak di dalam medan magnet B tesla dengan kecepatan sebesar v m/s, sedemikian rupa sehingga arah gerak kawat memotong garis – garis gaya magnet secara tegak lurus, maka pada ujung – ujung kawat akan timbul GGL induksi yang ….

         A.Berbanding terbalik dengan besar kecepatan.

         B.Berbanding terbalik dengan besar induksi magnetik.

         C.Berbanding terbalik dengan panjang kawat.

         D.Tergantung pada arah gerak kawat.

         E.Berbanding lurus dengan hambatan kawat.

6.    Sebuah solenoida terdiri dari 250 lilitan berada dalam medan magnet homogen, sehingga fluks magnetnya 4 x 10^-3 Wb. Jika fluks magnet karena sesuatu hal berkurang menjadi 1,5.10^-5 Wb dalam waktu 0,25 s, maka besarnya gaya gerak listrik induksi yang dihasilkan adalah ….

         A.-2,5 V.

         B.-0,25 V.

         C.0,025 V.

         D.0,0025 V.

         E.0,00025 V.

7.    Perubahan fluks dari kumparan 250 lilitan adalah 0,008 Wb/s. Apabila perubahan kuat aus yang mengalir dalam kumparan 0,05 A/s, maka besar induktansi dari kumparan adalah ….

         A.50 H

         B.45 H

         C.40 H

         D.35 H

         E.30 H

8.      Sebuah kumparan memiliki 100 lilitan dan induktansi dirinya 0,4 Henry. Bila pada kumparan tersebut terjadi perubahan kuat arus dari 10 A menjadi 2 A selama 0,1 s, maka GGL induksi dari ujung – ujung kumparan tersebut adalah ….

         A.8 V

         B.16 V

         C.32 V

         D.64 V

         E.80 V

9.    Sebuah kumparan terdiri dari 200 lilitan berbentuk persegi panjang dengan panjang 10 cm dan lebar 5 cm. Kumparan tersebut bermedan magnet 0,5 Wb/m² dan diputar dengan kecepatan sudut 60 rad/s. Pada ujung kumparan akan timbul GGL bolak – balik sebesar ….

         A.5 V

         B.30V

         C.60 V

         D.110 V

         E.220 V

10.  Arus listrik sebesar 4 A mengalir melalui kawat penghantar dengan arah tegak lurus medan magent homogen dengan kerapatan fluks magnetik 1,2 Wb/m². Pada setiap cm kawat timbul gaya sebesar ….

         A.0,048 N

         B.0,48 N

         C.4,8 N

         D.48 N

         E.480 N

11. Dua buah partikel massanya m₁ : m₂ = 2 : 1 dan muatannya q₁ : q₂. Kedua partikel tersebut bergerak melingkar dalam bidang yang tegak lurus medan magnet. Bila besar momentum kedua partikel itu sama, maka perbandingan jari – jari orbit partikel itu r₁ : r₂ adalah ….

         A.4 : 1

         B.2 : 1

         C.1 : 1

         D.1 : 2

         E.1 : 4

12. Fluks magnetik dalam suatu solenoida berubah dari 5 x 10^-4 Wb menjadi 9 x 10^-4 Wb ketika suatu zat dimasukkan ke dalamnya. Permeabilitas relatif zat itu adalah ….

         A.1,0

         B.1,2

         C.1,4

         D.1,6

         E.1,8

13. Kawat berbentuk persegi dengan luas 10 cm² diletakkan dalam medan magnet B = 0,1 T. Besar fluks magnetik pada kawat tersebut jika B tegak lurus bidang kawat adalah ….

         A.10^-5 Wb

         B. 10^-4 Wb

         C. 10^-3 Wb

         D. 10^-2 Wb

         E. 10^-1 Wb

14.  Apabila pada soal 13, B membentuk sudut 30⁰ terhadap bidang kawat maka fluks magnetik pada kawat tersebut ….

         A.2√3x 10^-6 Wb.

         B. 3√3x 10^-6 Wb.

         C. 10√3x 10^-6 Wb.

         D. 5√3x 10^-5 Wb.

         E. 10√3x 10^-5 Wb.

15.   Dalam SI satuan induktansi diri dapat dinyatakan dalam ….

         A.Ampere, weber, lilitan.

         B.Ampere, lilitan, weber.

         C.Volt, weber, ampere.

         D.Lilitan, weber, ampere.

         E.Volt, lilitan, weber.

Soal Essay

1. Sebuah kumparan mempunyai 50 lilitan dalam waktu 0,02 s kumparan dimasuki fluks 310 mWb, yang kemudian turun hingga 100 mWb. Berapakah GGL induksi rata – rata yang dibangkitkan oleh kumparan ?

2.   Sebuah kumparan mempunyai luas permukaan 150 cm² dan terdiri dari 100 lilitan, kumparan melintasi medan magnet konstan 0,001 T dengan arah lintasan 90⁰ terhadap sumbu perpotongannya. Berapakah GGL induksi yang dihasilkan dalam 0,1 s?

3.    Tunjukkan bahwa dimensi Δθ/Δt sama dengan dimensi V?

4.   Perhatikanlah bentuk loop kawat berikut ini. Apabila luas loop itu 15 cm² dan kuat medan magnet dalam arah x adalah 0,16 T, berapakah besar fluks magnetik jika loop digerakkan ke arah x positif ?

5.      Fluks yang melalui toroida berubah dari 0,65 mWb menjadi 0,91 mWb bila toroida diisi oleh zat magnetik tertentu. Berapakah permeabilitas relatif dan permeabilitas magnetnya?

6.      Gambar berikut memperlihatkan batang logam yang diletakkan di atas rangkaian yang tertembus medan magent 0,15 T, jika hambatan rangkaian itu 3  berapa gaya yang dperlukan untuk menggerakkan batang dalam arah x dengan laju tetap 2 m/s dan berapakah energi yang hilang dalam hambatan ?

7.   Kawat AB panjangnya 40 cm digerakkan dalam medan magnet homogen yang besarnya 0,5 T dengan kelajuan 2 m/s. Bila hambatan R = 10 ohm, berapakah besar gaya perlawanan yang dialami kawat AB ?

8.   Rangkaian kawat PQRS terletak dalam medan magent yang kuat medannya 0,5 Tdan arahnya masuk bidang gambar. Bila kawat AB digeser ke kanan dengan kecepatan 4 m/s, tentukanlah gaya gerak listrik yang terjadi, dan kemana arahnya ?

9.    Kumparan solenoida mempunyai induktansi 500 mH, tentukanlah besar GGL induksi diri yang dihasilkan dalam kumparan jika ada perubahan arus listrik dari 100 mA menjadi 40 mA dalam waktu 0,01 s!

10.  Sebuah kumparan seperti ditunjukkan dalam gambar dihubungkan ke galvanometer. Jika arus mengalir dari A ke B maka jarum galvanometer bergerak ke kanan. Tentukanlah arah simpangan jarum galvanometer bila pada rangkaian dimasukkan kutub utara magent sampai magent dari salah satu ujung kumparan !

11.   Sebuah kumparan yang berarus listrik 5 A berubah sedemikian rupa sehingga arusnya menjadi nol dalam waktu 0,1 s. Jika rata – rata diinduksikan GGL 100 V, berapakah induktansi dirinya di dalam kumparan, dan berapa besar energi yang tersimpan?

12.   Solenoida yang mempunyai 200 lilitan per cm dialiri arus listrik 1,5 A, diameter solenoida 3 cm dan di dalam pusat solenoida itu terdapat sebuah kumparan yang berdiameter 2 cm dan merupakan kumparan 100 lilitan. Kumparan ini diatur sehingga medan magent dipusat solenoida sejajar dengan sumbunya, berapakah GGL di dalam kumparan bila arus solenoida dikurangi sampai nol dan kemudian dinaikkan menjadi 1,5 A dalam periode waktu 0,05 s?

13.   Kumparan dengan hambatan 0,4 Ω dan induktansi diri 200 mH, suatu ketika diberi arus dari 0,3 A yang bertambah besar dengan kepesatan 0,5 A/s. Berapakah perbedaan potensial pada kumparan saat itu?

14.   Koil mobil mempunyai kumparan primer 250 lilitan dan kumparan sekunder 50.000 lilitan. Kumparan primer membawa arus 4 A yang diputus dalam waktu 0,002 s, jika induktansi silangnya 10 Henry berapa volt yang diinduksikan kumparan sekunder? Berapa besarnya fluks di dalam ters kumparan bila panjang koilnya 12,5 cm?

15.   Induktor 5 mH yang hambatan dalamnya dapat diabaikan dihubungkan dengan tegangan AC 110 Volt/50Hz. Berapakah reaktansi induktifnya dan berapa besar arus di dalam induktor ?

16.   Solenoida yang diameternya 5 cm mempunyai 1200 lilitan/m, di dalam solenoida terdapat kumparan yang jari – jarinya 2 cm dan dialiri arus I ampere sehingga timbul medan magent B = 5 x 10^-2 T. Berapakah GGL yang dihasilkannya dalam selang waktu 1 sekon ?

17.   Sepasang kumparan mempunyai induktansi silang 1,5 henry, kuat arus dalam kumparan pertama berubah dari 0 – 10 A selama 0,05 s. Berapakah GGL rata – rata yang diinduksikan pada kumparan kedua bila mempunyai 800 lilitan ?

18.   Berapakah besar perubahan fluks dalam kumparan pada soal nomor 2?

19.   Koil mobil mempunyai kumparan primer 1250 lilitan dan kumparan sekunder 50.000 lilitan. Berapakah luas penampang terasnya, bila kondisi yang lain persis seperti pada soal nomor 2 dengan panjang koil 15 cm ?

20.   Solenoida panjangnya 40 cm, luas lilitan 8 cm², dan jumlah lilitannya 300 berisi besi dengan permeabilitas lilitan relatif 600. Jika solenoida dialiri arus 1,2 A berapakah (a) B di dalam solenoid, (b) fluks yang melalui solenoida ?

21.   Sebuah permukaan setengah bola yang berjari – jari 7,5 cm di tempat pada suatu medan magnet B = 2 x 10^-2 T. Berapakah fluks yang melalui permukaannya ?

22.   Dalam gambar tampak medan magent B = 0,2 T pada arah x positif. Loop kawat luasnya5 cm² dan dapat berputar dengan poros CD, pada gambar titik A berputar ke arah x positif. Apabila AB berputar 50⁰ daam waktu 0,2 s. Berapakah perubahan fluks yang melalui lilitan dan berapa GGL rata – rata yang teinduksi ?

23.   Koil mempunyai induktansi 1,5 H dan hambatan 0,6 Ω, koil dihubungkan dengan baterai 12 V. Berapakah konstanta waktu yang diperlukan untuk mencapai 0,63 I dan berapakah besar arusnya ?

24.   Apabila arus didalam suatu kumparan berubah dengan laju perubahan 3 A/sdidapati GGL 7 mV terimbas dalam kumparan lain didekatnya. Berapakah induktansi bersama susunan kumparan ini ?

25.   Kumparan berinduktansi 1,5 H dan resistansi 0,9 Ω, bila kumparan tiba – tiba dihubungkan dengan baterai 12 V berapa waktu yang diperlukan agar arus mencapai 0,63 nilai akhirnya ?

26.   Solenoida diudara panjangnya 50 cm terdiri atas 4000 lilitan. Berapakah besar B di dalamnya bila arus yang mengalir 0,25 A?

27.   Sebuah pesawat terbang mengangkasa dengan kecepatan 100 m/s dalam arah mendatar ke utara. Tentukan GGL terimbas pada ujung – ujung sayapnya yang panjangnya 20 m bila induksi magnetik bumi 5 x 10^-5 T dan membentuk sudut 53⁰ terhadap tanah !

28.   Kereta api melaju ke utara dengan kecepatan 72 km/jam. Tentukanlah besar dan arah GGL yang terimbas bila medan magnetik bumi 6 x 10^-4 T dan panjang poros gerbang 1,2 m!

29.   Kawat horizontal bebas bergerak pada rel – rel penghantar vertikal seperti ditunjukkan pada gambar. Kawat memiliki massa m dan panjang L serta hambatan R. Jika suatu medan magnet B diarahkan tegak lurus pada kawat, tentukanlah kecepatan akhir kawat sejak ia dijatuhkan!

 30.   Sebuah loop lingkaran jari – jari R dililitan ditengah – tengah solenoida yang memiliki jari – jari r = 5 cm dan panjang l = 80 cm serta jumlah lilitan N = 1600. Rheostat hambatannya dapat diubah – ubah, sehingga arus dalam solenoida berkurang  dari 6 A menjadi 1,5 A selama 0,25. Berapakah GGL dalam loop lingkaran ?

31.   Suatu penghantar dialiri arus listrik yang berubah – ubah 2A/s, apabila diketahui induktansi diri penghantar itu 8 x 10^-3 H berapa GGL induksi penghantar itu ?

32.   Arus yang mengalir dalam suatu kumparan adalah l = 5 sin 2t dengan I dalam A dan t dalam sekon. Bila induktansi diri kumparan 8 H, berapakah GGL maksimum pada kumparan tersebut?

33.   Solenoida terdiri dari 1000 lilitan panjangnya 80 cm dan luas penampangnya 0,2/π  cm². Hitunglah besar induktansi diri solenoida!

34.   Cakram tembaga R = 10 cm berada dalam medan magnet homogen yang tegak lurus medan B = 0,1 T. Jika cakram berputar dengan kecepatan 20 put/s berapakahbeda potensial yang terjadi antara pusat dan pinggiran cakram itu?

35.   Batang balok yang berporos di O berputar dengan frekuensi 5 put/s, tentukan beda potensial antara kedua ujungnya yang mempunyai jarak rusuk 80 cm karena adanaya medan B!