Materi dan pembahasan soal induksi elektromagnetik

MATERI INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

FLUKS MAGNETIK

Adalah medan magnet yang menembus suatu permukaan.

Φ = B . A . cos θ

Keterangan:
Φ = fluks magnet (Wb)
B = induksi magnetik (T)
A = luas permukaan (m²)
θ = sudut antara induksi magnetik dengan garis normal.

HUKUM FARADAY

Keterangan:
ɛ = ggl induksi (Volt).
N = banyak lilitan.
Δt = selang waktu.
ΔΦ = Φ2 – Φ1 = perubahan fluks magnet.

GGL INDUKSI KAWAT LURUS DALAM MEDAN MAGNET

ɛ = B . L . v sin θ

Dengan L = panjang kawat, v = kecepatan kawat, dan θ = sudut antara B dengan v.

GGL INDUKSI GENERATOR

ɛ = N . B . A . ω sin ωt

Dengan A = luas penampang kumparan dan ω = frekuensi sudut putaran.

TRANSFORMATOR

Trasformator adalah alat untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik.


Keterangan:
VP = tegangan primer
VS = tegangan sekunder
NP = banyak lilitan primer
NS = banyak lilitan sekunder
iS = arus sekunder
iP = arus primer

RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK

ARUS EFEKTIF DAN TEGANGAN EFEKTIF

Keterangan:
ief = arus efektif (A)
im = arus maksimum (A)
Vef = tegangan efektif (Volt)
Vm = tegangan maksimum.

RANGKAIAN SERI R, L, C

Keterangan:
Vm = tegangan maksimum (Volt)
Z = impedensi (Ω)
R = hambatan (Ω)
XL = ω . L = reaktansi induktif (Ω)

f = frekuensi resonansi
L = induktansi diri (Henry)
C = kapasitas kapasitor (F)

CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

Contoh soal hukum Faraday dan pembahasan

Nomor 1
Sebuah magnet batang digerakkan menjauhi kumparan yang terdiri atas 600 lilitan. Fluks magnetik yang memotong berkurang dari 9.10^-5 weber menjadi 4.10^-5 weber dalam selang waktu 0,015 sekon. Besar GGL induksi yang terjadi antara kedua ujung kumparan adalah....
A.2 volt
B.3 volt
C.4 volt
D.5 volt
E.6 volt


Nomor 2
Sebuah kumparan menembus medan magnet homogen secara tegak lurus sehingga terjadi GGL induksi. Jika kumparan diganti dengan kumparan lain yang mempunyai lilitan 2 kali jumlah lilitan kumparan semula dan laju perubahan fluksnya tetap, maka perbandingan GGL induksi mula-mula dan akhir adalah...
A.1 : 1
B.1 : 2
C.2 : 1
D.3 : 1
E.3 : 2


Nomor 3
sepotong kawat menembus medan magnet homogen secara tegak lurus dengan laju perubahan fluks 3 Wb. Jika laju perubahan fluks diperbesar menjadi 6 Wb, maka perbandingan GGL induksi sebelum dan sesudah laju perubahan fluksnya adalah...
A.1 : 2
B.1 : 4
C.2 : 1
D.3 : 4
E.4 : 1


Nomor 4
Kawat PQ panjang 50 cm digerakkan tegak lurus sepanjang kawat AB memotong medan magnetik serba sama 0,02 Tesla seperti pada gambar.

Besar dan arah arus induksi pada kawat PQ adalah....
A.1 ampere dari P ke Q
B.1 ampere dari Q ke P
C.4 ampere dari P ke Q
D.4 ampere dari Q ke P
E.4,8 ampere dari P ke Q

Pembahasan:
Diketahui:
L = 50 cm = 0,5 m
B = 0,02 T
v = 2 m/s
R = 0,02 Ω

θ = 90^o

(tegak lurus)
Ditanya: i = ...
Jawab:
a.Terlebih dahulu hitung GGL induksi.
ɛ = B . L . v sin θ

ɛ = 0,02 T . 0,5 m . 2 m/s sin 90^o

ɛ = 0,02 Volt
b.Menghitung i (gunakan hukum Ohm).
I = V / R = 0,02 V / 0,02 Ω = 1 Ampere
Untuk menentukan arah arus gunakan kaidah tangan kanan.

Arus listrik dari P ke Q
Jawaban: A

Contoh soal trafo dan pembahasan

Perhatikan tabel pengukuran tegangan dan arus dari sebuah transformator ideal berikut.

VP         IP            NP        VS        IS                 NS
200 V    3 mA      P           Q        75 mA         40

Berdasarkan data tabel di atas, nilai P dan Q adalah...
A.P = 1000 lilitan dan Q = 8 volt
B.P = 75 lilitan dan Q = 8 volt
C.P = 600 lilitan dan Q = 200 volt
D.P = 1000 dan Q = 25 volt
E.P = 8 lilitan dan Q = 600 volt

Contoh soal ggl induksi generator dan pembahasan

Data spesifik dua buah generator tertera dalam tabel dibawah ini.

Generator            Jumlah lilitan          Induksi magnetik
A                        1.200                    0,05 T
B                         6.000                    0,03 T

Jika generator berputar dengan frekuensi sama, maka perbandingan ggl maksimum generator A dan B adalah...
A.5 : 3
B.5 : 1
C.1 : 2
D.1 : 3
E.1 : 5

Contoh soal rangkaian RLC dan pembahasan

Nomor 1
Perhatikan gambar rangkaian RLC berikut ini.

Kuat arus maksimum dari rangkaian adalah...
A. 1,3 A
B. 1,5 A
C. 2,0 A
D. 2,4 A
E. 2 √2 A


Nomor 2
Perhatikan gambar rangkaian RLC berikut.

Besar impedansi pada rangkaian tersebut adalah....
A.1600 Ω
B.1500 Ω
C.1300 Ω
D.800 Ω
E.600 Ω


Nomor 3
Perhatikan gambar berikut!

Nilai arus efektif dalam rangkaian adalah....
A.0,05√2 A
B.0,5√2 A
C.0,01 A
D.0,1 A
E.1 A


Nomor 4
Rangkaian RLC seri dirangkai seperti gambar!

Bila saklar S ditutup, beda potensial antara titik A dan B adalah....
A.8 V
B.10 V
C.24 V
D.48 V
E.96 V

 

SOAL LATIHAN INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

Nomor 1
Sebuah kumparan dengan 500 lilitan diletakkan dalam medan magnit yang besarnya berubah terhadap waktu. Jika kumparan mengalami perubahan fluks magnet dari 0,06 T menjadi 0,09 T dalam waktu 1 s, maka GGL induksi yang dihasilkan kumparan adalah....
A.1,5 V
B.3,0 V
C.6,0 V
D.9,0 V
E.15 V

Nomor 2

Fluks magnetik pada sebuah kumparan 100 lilitan berubah dari 0,02 Wb menjadi 0,03 Wb dalam waktu 0,2 s. Bila perubahan fluks sebesar 0,06 Wb terjadi dalam 0,1 s, maka perbandingan GGL yang dihasilkan mula-mula dengan akhir adalah...
A.5 : 6
B.3 : 1
C.2 : 1
D.2 : 5
E.1 : 12

Nomor 3

Fluks magnetik kumparan pertama mempunyai 200 lilitan berubah sebesar 0,06 Wb dalam waktu 0,4 s. Pada kumparan kedua, fluks magnetnya berubah sebesar 0,08 Wb dalam waktu 0,2 s. Jika jumlah lilitan kumparan kedua diganti separuh jumlah lilitan pertama maka perbandingan ggl induksi kumparan pertama dengan kumparan kedua adalah...
A.2 : 3
B.3 : 1
C.3 : 4
D.3 : 5
E.3 : 8

Nomor 4
Pada gambar dibawah, B = induksi magnetik homogen.

Apabila kawat PQ bergerak memotong tegak lurus medan magnet, maka arus listrik yang mengalir melewati hambatan 20 Ohm adalah...
A.0,03 A menuju P
B.0,03 A menuju Q
C.0,60 A menuju P
D.3,00 A menuju Q
E.3,00 A menuju P

Nomor 5
Perhatikan gambar disamping. R = 300 Ω, L = 0,9 H dan C = 2 µF dihubungkan seri dengan tegangan efektif 250 V.

Jika kecepatan sudut 1000 rad/s, maka kuat arus efektif yang mengalir dalam rangkaian adalah...
A.0,5 A
B.1,0 A
C.1,5 A
D.2,0 A
E.2,5 A