Materi dan pembahasan soal induksi magnetik

MATERI INDUKSI MAGNETIK

INDUKSI MAGNETIK DISEKITAR KAWAT LURUS BERARUS LISTRIK

Keterangan:
B = induksi magnetik (Wb).
µ0 = permeabilitas ruang hampa (4π . 10^-7 Wb/A.m).

INDUKSI MAGNETIK DIPUSAT KAWAT MELINGKAR

Dengan N = banyak lilitan dan r = jari-jari

INDUKSI MAGNETIK SELENOIDA

Di pusat selenoida

Di ujung selenoida

Dengan L = panjang selenoida

GAYA LORENTZ 

Gaya Lorentz muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet.

Keterangan:
F = gaya Lorent (N).
q = muatan listrik (C).
v = kecepatan muatan listrik (m/s).
B = induksi magnetik (T).
θ = sudut antara v dengan B.

Gaya Lorentz kawat berarus listrik.

Dengan θ = sudut antara i dengan B.

Gaya Lorentz antara dua kawat sejajar berarus listrik

Keterangan:
i1, i2 = kuat arus kawat 1 dan 2
L = panjang kawat (m)
A = jarak dua kawat (m)

Contoh soal dan pembahasan induksi magnetik

Contoh soal dan pembahasan induksi magnetik disekitar kawat lurus.

Nomor 1
Kawat lurus dialiri arus listrik 7 A diletakkan seperti gambar.
(μo = 4π x 10^-7 Wb A^-1 m^-1)


Besar dan arah induksi magnetik di titik Q adalah...
A.7,0 x 10^-5 T, tegak lurus menuju bidang kertas
B.7,0 x 10^-5 T , tegak lurus menjauhi bidang kertas
C.9,0 x 10^-5 T, tegak lurus menuju bidang kertas
D.9,0 x 10^-5 T, tegak lurus menjauhi bidang kertas
E.14,0 x 10^-5 T, tegak lurus menuju bidang kertas



Nomor 2
Titik P dan titik Q masing-masing berada pada jarak 5 cm dan 20 cm dari sebuah kawat lurus panjang berarus listrik 10 A di udara. Nilai perbandingan antar induksi magnetik di titik P dan di titik Q adalah...
A.1 : 4
B.4 : 1
C.1 : 16
D.16 : 1
E.2 : 5

 

Contoh soal induksi magnetik dipusat kawat melingkar

Nomor 1
Suatu kawat dilengkungkan dengan jari-jari R = 40 cm dan dialiri arus listrik seperti pada gambar.

Diketahui µ0 = 4π . 10^-7 Wb/Am, maka induksi magnetik dipusat lengkungan P sebesar...
A.2,5 π . 10^-7 T
B.5 . 10^-7 T
C.5π . 10^-7 T
D.1 . 10^-6 T
E.π . 10^-7 T


Nomor 2
Seutas kawat lurus dilengkungkan dan dialiri arus 6 A seperti gambar.

Jika jari-jari kelengkungan R = 3π cm, maka besar induksi magnetik di P adalah...
A.0,5 . 10^-5 T
B.2,0 . 10^-5 T
C.4,0 . 10^-5 T
D.6,0 . 10^-5 T
E.8,0 . 10^-5 T

Nomor 3
Potongan kawat M dan N yang diberi arus listrik diletakkan seperti pada gambar!

Induksi magnetik di titik P sebesar....
A.5μ0 (2π + 1 ) tesla keluar bidang gambar
B.5μ0 (2π^-1 − 2 ) tesla keluar bidang gambar
C.5μ0 (2π + 2) tesla masuk bidang gambar
D.5μ0 (2π^-1 + 1 ) tesla masuk bidang gambar
E.5μ0 (2π^-1 + 5 ) tesla masuk bidang gambar

Pembahasan:
Diketahui:
R = 5 cm = 0,05 m
a = 5 cm = 0,05 m
i = 1 A
Ditanya: B = ...
Jawab:
Arah induksi magnetik kawat melingkar sama dengan arah induksi magnetik kawat lurus yaitu masuk bidang kertas (gunakan kaidah tangan kanan).
 

Contoh soal dan pembahasan induksi magnetik pada selenoida

Nomor 1

Contoh soal Menentukan arah induksi magnetik

Nomor 1
Pada gambar dibawah ini, kawat L pada bidang XOY sejajar sumbu X dan berarus listrik i.

Arah induksi magnetik dititik O searah sumbu...
A.X +
B.Y –
C.Z +
D.X –
E.Z –

Pembahasan:
Untuk menentukan arah induksi magnetik menggunakan kaidah tangan kanan.
Jempol = arah arus dan keempat jari lain = arah induksi magnetik.


Nomor 2
Kawat lurus berarus listrik i berada dalam medan magnet B seperti gambar!



Manakah gambar yang benar sesuai gaya magnetik pada kawat?
A.1 dan 2 saja
B.2 dan 4 saja
C.1, 2 dan 3 saja
D.2, 3 dan 4 saja
E.1, 2, 3 dan 4

Pembahasan:
Gunakan aturan kaidah tangan kanan

Jawaban A

Nomor 3
Perhatikan susunan kawat yang dialiri arus seperti gambar dibawah ini.

Jika arus yang dialirkan sama kuat, maka susunan kawat yang memiliki medan magnet di titip pusat lingkaran sama dengan nol adalah...
A. 1 dan 2
B. 3 dan 4
C. 1 saja
D. 2 saja
E. 3 saja

Pembahasan
Arah induksi magnetik kawat melingkar dapat menggunakan kaidah tangan kanan.


Induksi magnetik nol adalah induksi magnetik dengan arah berlawanan yaitu nomor 2.
Jawaban; D

Contoh soal dan pembahasan gaya magnetik

Nomor 1
Perhatikan gambar di samping! Dari titik A sebuah elektron bergerak dengan kecepatan v memasuki medan magnet B. Salah satu lintasan yang mungkin dilalui elektron adalah...


A.K – L – M
B.S – T – U
C.P – Q – R
D.P – K – R
E.S – K – U

Pembahasan:
Untuk menentukan arah lintasan, tentukan terlebih dahulu arah gaya lorentz menggunakan kaidah tangan kanan, didapat arah gaya lorentz ke kiri. Karena elektron bermuatan negatif berarti arah gaya lorentz sebaliknya yaitu ke kanan. Jadi lintasan elektron yang mungkin adalah P – Q – R.
Jawaban: C

Nomor 2
Jika kawat PQ sejajar kawat RS, i1 = 6 A, a = 20 cm, µ0 = 4π . 10^-7 Wb/A.m menghasilkan gaya tolak sebesar 4,8 . 10^-5 N/m.

Kuat arus i2 dan arahnya adalah...
A.8 A dari S ke R
B.8 A dari R ke S
C.6 A dari S ke R
D.6 A dari R ke S
E.2 A dari R ke S

 

Soal-soal latihan induksi magnetik

Nomor 1
Sebuah kawat lurus dialiri arus listrik 5 A seperti gambar (µ0 = 4π . 10^-7 Wb/A.m)

Besar dan arah induksi magnetik di titik P adalah...
A.4 . 10^-5 T ke kanan
B.4 . 10^-5 T ke kiri
C.5 . 10^-5 T tegak lurus menuju bidang kertas
D.5 . 10^-5 T tegak lurus menjauhi bidang kertas
E.9 . 10^-5 T tegak lurus menjauhi bidang kertas

Nomor 2
Seutas kawat panjang berarus listrik I tampak seperti gambar.

Jika induksi magnetik di P adalah B, maka induksi magnetik dititik Q adalah...
A.3B
B.2B
C.B
D.½ B
E.1/3 B

Nomor 3
Perhatikan gambar kawat yang dialiri arus berikut.

Besar induksi magnetik di titik P adalah..( µ0 = 4π . 10^-7 Wb/A.m)
A.0,5π . 10^-5 T
B.π . 10^-5 T
C.1,5π . 10^-5 T
D.2,0π . 10^-5 T
E.3,0π . 10^-5 T

Nomor 4
Selembar kawat berarus listrik dilengkungkan seperti gambar.

Jika jari-jari kelengkuangan sebesar 50 cm, maka besarnya induksi magnetik di pusat kelengkungan adalah...
A.1/3 π . 10^-7 T
B.1 . 10^-7 T
C.π . 10^-7 T
D.2 . 10^-7 T
E.2π . 10^-7 T

Nomor 5
Suatu selenoida panjang 2 meter dengan 800 lilitan dan jari-jari 2 cm. Jika selenoida itu dialiri arus sebesar 0,5 A, tentukan induksi magnetik di ujung selenoida? .. ( µ0 = 4π . 10^-7 Wb/A.m)
A.4π . 10^-5T
B.8π . 10^-7 T
C.4π . 10^-6 T
D.8π . 10^-5 T
E.2π . 10^-4 T