Induksi Elektomagnetik (GGL Induksi dan induksi Diri)
Induksi Elektromagnetik
Fisika SMA — Fluks Magnetik, GGL Induksi, Hukum Faraday & Lenz, Induktansi, Transformator, dan Soal Literasi
Daftar Isi
A. Pengantar Induksi Elektromagnetik
Bayangkan situasi ini:
"Pernahkah kalian melihat sepeda ontel kuno yang memiliki lampu di bagian depannya? Lampu tersebut tidak menggunakan baterai atau colokan listrik, melainkan dihubungkan ke sebuah tabung logam kecil (dinamo) yang ditempelkan ke roda sepeda."
Pertanyaan Apersepsi:
"Mengapa saat sepeda dikayuh semakin cepat, lampu sepeda menyala semakin terang? Sebaliknya, mengapa saat sepeda berhenti, lampunya langsung mati?"
Lampu bisa menyala karena adanya induksi elektromagnetik di dalam dinamo sepeda. Di dalam dinamo tersebut terdapat magnet yang berputar di dekat sebuah kumparan kawat. Saat roda sepeda berputar, magnet ikut berputar, menyebabkan perubahan jumlah garis gaya magnet (fluks magnet) yang menembus kumparan kawat tersebut. Perubahan medan magnet ini secara otomatis menghasilkan arus listrik buatan yang disebut arus induksi untuk menyalakan lampu. Semakin cepat kayuhan, perubahan magnet semakin cepat, sehingga listrik yang dihasilkan semakin besar dan lampu menyala lebih terang. Peristiwa merupakan Induksi Elektromagnetik.
"Pernahkah kalian melihat sepeda ontel kuno yang memiliki lampu di bagian depannya? Lampu tersebut tidak menggunakan baterai atau colokan listrik, melainkan dihubungkan ke sebuah tabung logam kecil (dinamo) yang ditempelkan ke roda sepeda."
"Mengapa saat sepeda dikayuh semakin cepat, lampu sepeda menyala semakin terang? Sebaliknya, mengapa saat sepeda berhenti, lampunya langsung mati?"
📖 LIHAT JAWABAN
✖ Tutup Jawaban
Lampu bisa menyala karena adanya induksi elektromagnetik di dalam dinamo sepeda. Di dalam dinamo tersebut terdapat magnet yang berputar di dekat sebuah kumparan kawat. Saat roda sepeda berputar, magnet ikut berputar, menyebabkan perubahan jumlah garis gaya magnet (fluks magnet) yang menembus kumparan kawat tersebut. Perubahan medan magnet ini secara otomatis menghasilkan arus listrik buatan yang disebut arus induksi untuk menyalakan lampu. Semakin cepat kayuhan, perubahan magnet semakin cepat, sehingga listrik yang dihasilkan semakin besar dan lampu menyala lebih terang. Peristiwa merupakan Induksi Elektromagnetik.
Induksi Elektromagnetik:
Induksi Elektromagnetik adalah fenomena timbulnya GGL (gaya gerak listrik) pada suatu penghantar atau kumparan akibat perubahan fluks magnetik yang melaluinya.
Induksi Elektromagnetik adalah fenomena timbulnya GGL (gaya gerak listrik) pada suatu penghantar atau kumparan akibat perubahan fluks magnetik yang melaluinya.
Pertanyaan Apersepsi:
- Mengapa generator dapat menghasilkan listrik?
- Apa perbedaan antara generator dan motor listrik?
- Bagaimana transformator menaikkan atau menurunkan tegangan?
- Mengapa listrik dapat ditransmisikan dengan tegangan tinggi?
B. Fluks Magnetik
Definisi Fluks Magnetik:
Fluks Magnetik adalah jumlah garis medan magnet yang menembus suatu luas permukaan secara tegak lurus.
Fluks Magnetik adalah jumlah garis medan magnet yang menembus suatu luas permukaan secara tegak lurus.
\[
\Phi = B \times A \times \cos \theta
\]
- \(\Phi\) = fluks magnetik (Wb / Weber)
- \(B\) = induksi magnetik (T)
- \(A\) = luas permukaan (m²)
- \(\theta\) = sudut antara \(B\) dan garis normal permukaan
Satuan Fluks Magnetik:
\(1 \text{ Wb} = 1 \text{ T} \cdot \text{m}^2\)
Kasus Khusus:
\(1 \text{ Wb} = 1 \text{ T} \cdot \text{m}^2\)
Kasus Khusus:
- \(\theta = 0°\) (tegak lurus) → \(\Phi = B \times A\) (maksimum)
- \(\theta = 90°\) (sejajar) → \(\Phi = 0\) (minimum)
C. GGL Induksi: Hukum Faraday dan Hukum Lenz
Hukum Faraday:
"Besarnya GGL induksi yang timbul pada suatu kumparan berbanding lurus dengan laju perubahan fluks magnetik yang melingkupi kumparan tersebut."
\[ \varepsilon = -N \times \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} \]
"Besarnya GGL induksi yang timbul pada suatu kumparan berbanding lurus dengan laju perubahan fluks magnetik yang melingkupi kumparan tersebut."
\[ \varepsilon = -N \times \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} \]
- \(\varepsilon\) = GGL induksi (V)
- \(N\) = jumlah lilitan
- \(\Delta \Phi\) = perubahan fluks (Wb)
- \(\Delta t\) = selang waktu (s)
Hukum Lenz:
"Arah arus induksi yang timbul sedemikian rupa sehingga menentang penyebab timbulnya arus induksi tersebut."
Tanda negatif dalam Hukum Faraday menunjukkan arah arus induksi yang melawan perubahan fluks (sesuai Hukum Lenz).
"Arah arus induksi yang timbul sedemikian rupa sehingga menentang penyebab timbulnya arus induksi tersebut."
Tanda negatif dalam Hukum Faraday menunjukkan arah arus induksi yang melawan perubahan fluks (sesuai Hukum Lenz).
Perhatikan:
- GGL induksi hanya timbul jika ada perubahan fluks
- Semakin cepat perubahan fluks, semakin besar GGL induksi
- GGL induksi tidak timbul pada fluks yang konstan (statis)
D. GGL Induksi Penghantar Bergerak dalam Medan Magnet
Penghantar Bergerak:
Ketika sebuah penghantar bergerak dalam medan magnet, timbul GGL induksi.
Ketika sebuah penghantar bergerak dalam medan magnet, timbul GGL induksi.
\[
\varepsilon = B \times L \times v
\]
- \(\varepsilon\) = GGL induksi (V)
- \(B\) = induksi magnetik (T)
- \(L\) = panjang penghantar (m)
- \(v\) = kecepatan penghantar (m/s)
Arah GGL Induksi:
Arah arus induksi dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan:
Arah arus induksi dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan:
- Ibu jari → arah gerak penghantar (\(v\))
- Telunjuk → arah medan magnet (\(B\))
- Jari tengah → arah arus induksi (\(I\))
E. GGL Induksi Penghantar Berputar dalam Medan Magnet
Penghantar Berputar:
Ketika sebuah kumparan berputar dalam medan magnet, timbul GGL induksi bolak-balik (AC). Ini adalah prinsip kerja generator.
Ketika sebuah kumparan berputar dalam medan magnet, timbul GGL induksi bolak-balik (AC). Ini adalah prinsip kerja generator.
\[
\varepsilon = \varepsilon_{maks} \times \sin \omega t
\]
\[
\varepsilon_{maks} = N \times B \times A \times \omega
\]
- \(\varepsilon_{maks}\) = GGL maksimum (V)
- \(N\) = jumlah lilitan
- \(B\) = induksi magnetik (T)
- \(A\) = luas kumparan (m²)
- \(\omega\) = kecepatan sudut (rad/s)
Karakteristik:
- GGL yang dihasilkan adalah sinusoidal (bolak-balik)
- Nilai GGL maksimum saat \( \sin \omega t = 1\)
- Nilai GGL nol saat \( \sin \omega t = 0\)
F. GGL Induksi Diri
Bayangkan situasi ini:
"Jika kalian mematikan lampu TL (lampu neon batang yang lama) atau perangkat elektronik tua yang memiliki trafo besar di dalamnya, kadang lampu tersebut justru berkedip sekilas dengan sangat terang tepat pada detik kalian menekan tombol OFF. "
Pertanyaan Apersepsi:
"Mengapa lampu malah bertambah terang sesaat ketika aliran listriknya diputus?"
Hal ini terjadi karena adanya Gaya Gerak Listrik (GGL) induksi diri. Ketika tombol OFF ditekan, arus utama berhenti mengalir secara mendadak. Kumparan (choke/ballast pada lampu neon) mengalami perubahan fluks magnetik yang sangat cepat. Untuk menentang penurunan arus tersebut, kumparan memproduksi tegangan induksi sendiri yang arahnya searah dengan arus semula. Tegangan induksi diri ini sering kali jauh lebih besar daripada tegangan listrik normal dari PLN, sehingga membuat lampu menyala ekstra terang selama sepersekian detik sebelum akhirnya padam total.
"Jika kalian mematikan lampu TL (lampu neon batang yang lama) atau perangkat elektronik tua yang memiliki trafo besar di dalamnya, kadang lampu tersebut justru berkedip sekilas dengan sangat terang tepat pada detik kalian menekan tombol OFF. "
"Mengapa lampu malah bertambah terang sesaat ketika aliran listriknya diputus?"
📖 LIHAT JAWABAN
✖ Tutup Jawaban
Hal ini terjadi karena adanya Gaya Gerak Listrik (GGL) induksi diri. Ketika tombol OFF ditekan, arus utama berhenti mengalir secara mendadak. Kumparan (choke/ballast pada lampu neon) mengalami perubahan fluks magnetik yang sangat cepat. Untuk menentang penurunan arus tersebut, kumparan memproduksi tegangan induksi sendiri yang arahnya searah dengan arus semula. Tegangan induksi diri ini sering kali jauh lebih besar daripada tegangan listrik normal dari PLN, sehingga membuat lampu menyala ekstra terang selama sepersekian detik sebelum akhirnya padam total.
GGL Induksi Diri:
GGL Induksi Diri adalah GGL induksi yang timbul pada kumparan itu sendiri akibat perubahan arus listrik yang mengalir melaluinya.
GGL Induksi Diri adalah GGL induksi yang timbul pada kumparan itu sendiri akibat perubahan arus listrik yang mengalir melaluinya.
\[
\varepsilon = -L \times \frac{\Delta I}{\Delta t}
\]
- \(L\) = induktansi diri (Henry / H)
- \(\Delta I\) = perubahan arus (A)
- \(\Delta t\) = selang waktu (s)
Energi yang Tersimpan pada Kumparan
\[
W = \frac{1}{2} \times L \times I^2
\]
- \(W\) = energi (J)
- \(L\) = induktansi (H)
- \(I\) = kuat arus (A)
G. Induktansi Diri pada Solenoida dan Toroida
Solenoida
\[
L = \mu_0 \times n^2 \times A \times l
\]
atau \[ L = \frac{\mu_0 \times N^2 \times A}{l} \]
atau \[ L = \frac{\mu_0 \times N^2 \times A}{l} \]
- \(n = N/l\) = jumlah lilitan per meter
- \(A\) = luas penampang (m²)
- \(l\) = panjang solenoida (m)
Toroida
\[
L = \frac{\mu_0 \times N^2 \times A}{2\pi r}
\]
- \(N\) = jumlah lilitan
- \(A\) = luas penampang toroida (m²)
- \(r\) = jari-jari rata-rata toroida (m)
Induktansi Timbal Balik (Induktansi Silang)
Induktansi Silang:
Induktansi silang adalah GGL induksi yang timbul pada suatu kumparan akibat perubahan arus pada kumparan lain yang berdekatan.
Induktansi silang adalah GGL induksi yang timbul pada suatu kumparan akibat perubahan arus pada kumparan lain yang berdekatan.
\[
\varepsilon_2 = -M \times \frac{\Delta I_1}{\Delta t}
\]
\[
M = \frac{\mu_0 \times N_1 \times N_2 \times A}{l}
\]
- \(M\) = induktansi silang (H)
- \(N_1, N_2\) = jumlah lilitan kumparan 1 dan 2
- \(A\) = luas penampang (m²)
- \(l\) = panjang kumparan (m)
H. Penerapan Induksi Elektromagnetik dalam Teknologi
Bayangkan situasi ini:
"Kalian pasti pernah melihat menara besi raksasa yang membawa kabel listrik besar di area persawahan atau pinggir jalan (SUTET). Mengapa kabel dari menara raksasa itu tidak langsung dicolokkan saja ke tiang listrik depan rumah kita? "
Pertanyaan Apersepsi:
"Mengapa harus melewati bangunan gardu listrik terlebih dahulu? "
Karena listrik yang ada di menara SUTET memiliki tegangan yang sangat tinggi dan sangat berbahaya. Jika listrik bertegangan 500.000 Volt itu langsung dimasukkan ke rumah, seluruh alat elektronik kita akan langsung meledak dan terbakar seketika karena tidak kuat menahan dayanya.Oleh karena itu, listrik harus mampir dulu ke Gardu Induk (Transformator Step-Down). Di sana, tegangannya 'dijinakkan' atau diturunkan secara bertahap: dari tegangan tinggi SUTET, diturunkan ke tegangan menengah, hingga akhirnya menjadi tegangan aman 220 Volt di tiang listrik depan rumah kita, barulah aman untuk menyalakan TV dan mengecas HP.
"Kalian pasti pernah melihat menara besi raksasa yang membawa kabel listrik besar di area persawahan atau pinggir jalan (SUTET). Mengapa kabel dari menara raksasa itu tidak langsung dicolokkan saja ke tiang listrik depan rumah kita? "
"Mengapa harus melewati bangunan gardu listrik terlebih dahulu? "
📖 LIHAT JAWABAN
✖ Tutup Jawaban
Karena listrik yang ada di menara SUTET memiliki tegangan yang sangat tinggi dan sangat berbahaya. Jika listrik bertegangan 500.000 Volt itu langsung dimasukkan ke rumah, seluruh alat elektronik kita akan langsung meledak dan terbakar seketika karena tidak kuat menahan dayanya.Oleh karena itu, listrik harus mampir dulu ke Gardu Induk (Transformator Step-Down). Di sana, tegangannya 'dijinakkan' atau diturunkan secara bertahap: dari tegangan tinggi SUTET, diturunkan ke tegangan menengah, hingga akhirnya menjadi tegangan aman 220 Volt di tiang listrik depan rumah kita, barulah aman untuk menyalakan TV dan mengecas HP.
Generator (Dinamo)
- Prinsip: perubahan fluks magnetik pada kumparan berputar
- Menghasilkan listrik dari energi gerak
- AC (bolak-balik) atau DC (searah)
Transformator (Trafo)
- Prinsip: induktansi silang
- Menaikkan/menurunkan tegangan AC
Efisiensi: \(\eta = \frac{V_s I_s}{V_p I_p} \times 100\%\)
Transmisi Listrik
- Tegangan tinggi → arus rendah → rugi daya kecil
- \(P_{loss} = I^2 R\)
- Menggunakan transformator step-up dan step-down
Mikrofon & Speaker
- Mikrofon: gelombang suara → perubahan fluks → arus listrik
- Speaker: arus listrik → perubahan fluks → gelombang suara
I. Latihan Soal Interaktif
Kerjakan soal-soal berikut dengan mengisi kotak jawaban,
lalu klik Cek Jawaban untuk mengetahui kebenarannya!
Panduan Menambahkan Soal Baru & Gambar:
1. Menambahkan Gambar:
Ganti URL gambar pada tag
Ganti URL gambar pada tag
<img src="URL_GAMBAR_ANDA" alt="Deskripsi Gambar">
2. Menambahkan Soal Baru:
Copy blok
Copy blok
<div class="soal-interaktif" id="soalX">, ganti X dengan nomor soal,
dan tambahkan fungsi JavaScript sesuai pola.
Skor Anda
0 / 55
1 Induksi Elektromagnetik dalam Kehidupan Sehari-hari
Fenomena: Ketika seorang pengendara sepeda motor melintasi area dengan kabel listrik tegangan tinggi di atasnya, lampu sepeda motor kadang berkedip meskipun mesin tidak dinyalakan. Fenomena ini terjadi karena adanya induksi elektromagnetik.
Pertanyaan: Berdasarkan fenomena tersebut, jelaskan secara singkat bagaimana induksi elektromagnetik dapat terjadi pada sepeda motor!
Pertanyaan: Berdasarkan fenomena tersebut, jelaskan secara singkat bagaimana induksi elektromagnetik dapat terjadi pada sepeda motor!
Jawaban Benar:
Induksi elektromagnetik terjadi karena kawat pada sepeda motor (rangka logam) memotong garis-garis gaya magnet dari kabel listrik tegangan tinggi di atasnya. Perubahan fluks magnetik ini menimbulkan GGL induksi pada rangka sepeda motor, yang menyebabkan lampu berkedip.
Langkah-langkah:
1. Kabel listrik tegangan tinggi menghasilkan medan magnet di sekitarnya.
2. Saat sepeda motor melintas, rangka logamnya memotong garis-garis gaya magnet.
3. Terjadi perubahan fluks magnetik pada rangka sepeda motor.
4. Perubahan fluks magnetik menimbulkan GGL induksi (Hukum Faraday).
5. GGL induksi menyebabkan arus listrik mengalir pada rangka sepeda motor.
6. Arus ini membuat lampu sepeda motor berkedip.
Induksi elektromagnetik terjadi karena kawat pada sepeda motor (rangka logam) memotong garis-garis gaya magnet dari kabel listrik tegangan tinggi di atasnya. Perubahan fluks magnetik ini menimbulkan GGL induksi pada rangka sepeda motor, yang menyebabkan lampu berkedip.
Langkah-langkah:
1. Kabel listrik tegangan tinggi menghasilkan medan magnet di sekitarnya.
2. Saat sepeda motor melintas, rangka logamnya memotong garis-garis gaya magnet.
3. Terjadi perubahan fluks magnetik pada rangka sepeda motor.
4. Perubahan fluks magnetik menimbulkan GGL induksi (Hukum Faraday).
5. GGL induksi menyebabkan arus listrik mengalir pada rangka sepeda motor.
6. Arus ini membuat lampu sepeda motor berkedip.
2 Konsep Induksi Faraday dalam Kehidupan Sehari-hari
Fenomena: Pada pembangkit listrik tenaga air (PLTA), turbin yang berputar akibat dorongan air akan menggerakkan generator untuk menghasilkan listrik. Proses ini menggunakan prinsip induksi elektromagnetik.
Pertanyaan: Jelaskan bagaimana Hukum Faraday diterapkan dalam generator pada PLTA!
Pertanyaan: Jelaskan bagaimana Hukum Faraday diterapkan dalam generator pada PLTA!
Jawaban Benar:
Generator pada PLTA bekerja berdasarkan Hukum Faraday, yaitu GGL induksi timbul jika terjadi perubahan fluks magnetik. Pada generator, kumparan kawat berputar dalam medan magnet, sehingga terjadi perubahan fluks magnetik yang menimbulkan GGL induksi.
Langkah-langkah:
1. Air dari bendungan mengalir dan memutar turbin.
2. Turbin memutar rotor generator (kumparan kawat).
3. Kumparan berputar dalam medan magnet tetap.
4. Akibat putaran, terjadi perubahan fluks magnetik pada kumparan.
5. Berdasarkan Hukum Faraday, perubahan fluks menimbulkan GGL induksi.
6. GGL induksi menghasilkan arus listrik yang dialirkan ke konsumen.
Generator pada PLTA bekerja berdasarkan Hukum Faraday, yaitu GGL induksi timbul jika terjadi perubahan fluks magnetik. Pada generator, kumparan kawat berputar dalam medan magnet, sehingga terjadi perubahan fluks magnetik yang menimbulkan GGL induksi.
Langkah-langkah:
1. Air dari bendungan mengalir dan memutar turbin.
2. Turbin memutar rotor generator (kumparan kawat).
3. Kumparan berputar dalam medan magnet tetap.
4. Akibat putaran, terjadi perubahan fluks magnetik pada kumparan.
5. Berdasarkan Hukum Faraday, perubahan fluks menimbulkan GGL induksi.
6. GGL induksi menghasilkan arus listrik yang dialirkan ke konsumen.
3 Fluks Magnetik dengan Sudut Variasi
Sebuah bidang seluas 200 cm² berada dalam medan magnet yang mempunyai kuat medan magnet sebesar \(8 \times 10^{-2}\) T. Tentukan fluks magnetik pada bidang tersebut apabila garis normal bidang dengan garis gaya magnet membentuk sudut:
a. 30° b. 60° c. 90°
Petunjuk: Gunakan rumus \(\Phi = B \cdot A \cdot \cos \theta\). Isikan nilai numerik (tanpa satuan) untuk masing-masing jawaban!
a. 30° b. 60° c. 90°
Petunjuk: Gunakan rumus \(\Phi = B \cdot A \cdot \cos \theta\). Isikan nilai numerik (tanpa satuan) untuk masing-masing jawaban!
Jawaban Benar:
a. \(1,6 \times 10^{-3}\) Wb b. \(8 \times 10^{-4}\) Wb c. 0 Wb
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 200 cm² = \(2 \times 10^{-2}\) m², B = \(8 \times 10^{-2}\) T
Rumus: \(\Phi = B \cdot A \cdot \cos \theta\)
a. \(\Phi = (8 \times 10^{-2})(2 \times 10^{-2})\cos 30°\)
\(\Phi = 16 \times 10^{-4} \times 0,866 = 1,6 \times 10^{-3}\) Wb
b. \(\Phi = (8 \times 10^{-2})(2 \times 10^{-2})\cos 60°\)
\(\Phi = 16 \times 10^{-4} \times 0,5 = 8 \times 10^{-4}\) Wb
c. \(\Phi = (8 \times 10^{-2})(2 \times 10^{-2})\cos 90°\)
\(\Phi = 16 \times 10^{-4} \times 0 = 0\) Wb
a. \(1,6 \times 10^{-3}\) Wb b. \(8 \times 10^{-4}\) Wb c. 0 Wb
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 200 cm² = \(2 \times 10^{-2}\) m², B = \(8 \times 10^{-2}\) T
Rumus: \(\Phi = B \cdot A \cdot \cos \theta\)
a. \(\Phi = (8 \times 10^{-2})(2 \times 10^{-2})\cos 30°\)
\(\Phi = 16 \times 10^{-4} \times 0,866 = 1,6 \times 10^{-3}\) Wb
b. \(\Phi = (8 \times 10^{-2})(2 \times 10^{-2})\cos 60°\)
\(\Phi = 16 \times 10^{-4} \times 0,5 = 8 \times 10^{-4}\) Wb
c. \(\Phi = (8 \times 10^{-2})(2 \times 10^{-2})\cos 90°\)
\(\Phi = 16 \times 10^{-4} \times 0 = 0\) Wb
4 Fluks Magnetik pada Kumparan
Sebuah kumparan kawat dengan luas 50 cm² terletak dalam medan magnetik yang induksi magnetiknya 1,4 T. Jika garis normal bidang membentuk sudut 60° terhadap arah induksi magnetik B. Tentukan besarnya fluks magnetik yang dilingkupi kumparan kawat tersebut!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\Phi = B \cdot A \cdot \cos \theta\). Isikan jawaban dalam bentuk \(a \times 10^b\) (tulis a dan b saja, dipisah koma)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\Phi = B \cdot A \cdot \cos \theta\). Isikan jawaban dalam bentuk \(a \times 10^b\) (tulis a dan b saja, dipisah koma)!
Jawaban Benar:
\(3,5 \times 10^{-3}\) Wb (tulis: 3,5,-3)
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 50 cm² = \(5 \times 10^{-3}\) m², B = 1,4 T, \(\theta = 60°\)
Rumus: \(\Phi = B \cdot A \cdot \cos \theta\)
\(\Phi = 1,4 \times (5 \times 10^{-3}) \times \cos 60°\)
\(\Phi = 1,4 \times 5 \times 10^{-3} \times 0,5\)
\(\Phi = 3,5 \times 10^{-3}\) Wb
\(3,5 \times 10^{-3}\) Wb (tulis: 3,5,-3)
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 50 cm² = \(5 \times 10^{-3}\) m², B = 1,4 T, \(\theta = 60°\)
Rumus: \(\Phi = B \cdot A \cdot \cos \theta\)
\(\Phi = 1,4 \times (5 \times 10^{-3}) \times \cos 60°\)
\(\Phi = 1,4 \times 5 \times 10^{-3} \times 0,5\)
\(\Phi = 3,5 \times 10^{-3}\) Wb
5 GGL Induksi pada Kumparan
Sebuah kumparan yang mempunyai luas bidang kumparan 20 cm² terdiri atas 1000 lilitan, jika pada kumparan tersebut terjadi perubahan induksi magnet sebesar 5 Wb/m² per sekonnya, tentukan besarnya GGL induksi yang timbul pada ujung-ujung kumparan tersebut!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t}\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t}\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
10 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 1000 lilitan, A = 20 cm² = \(2 \times 10^{-3}\) m², \(\frac{\Delta B}{\Delta t} = 5\) Wb/m²/s
Rumus: \(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t}\)
\(\varepsilon = 1000 \times (2 \times 10^{-3}) \times 5\)
\(\varepsilon = 10\) Volt
10 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 1000 lilitan, A = 20 cm² = \(2 \times 10^{-3}\) m², \(\frac{\Delta B}{\Delta t} = 5\) Wb/m²/s
Rumus: \(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t}\)
\(\varepsilon = 1000 \times (2 \times 10^{-3}) \times 5\)
\(\varepsilon = 10\) Volt
6 Kelajuan Perubahan Induksi Magnet
Pada ujung-ujung kumparan kawat yang terdiri atas 500 lilitan dengan luas penampang 200 cm². Apabila pada ujung-ujung kawat tersebut timbul GGL induksi sebesar 5 Volt, tentukan berapa kelajuan perubahan induksi magnet pada kumparan saat itu!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t}\). Isikan jawaban dalam Wb/m²/s (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t}\). Isikan jawaban dalam Wb/m²/s (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
0,5 Wb/m²/s
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 500 lilitan, A = 200 cm² = \(2 \times 10^{-2}\) m², \(\varepsilon = 5\) V
Rumus: \(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t}\)
\(\frac{\Delta B}{\Delta t} = \frac{\varepsilon}{N \cdot A}\)
\(\frac{\Delta B}{\Delta t} = \frac{5}{500 \times 2 \times 10^{-2}}\)
\(\frac{\Delta B}{\Delta t} = \frac{5}{10} = 0,5\) Wb/m²/s
0,5 Wb/m²/s
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 500 lilitan, A = 200 cm² = \(2 \times 10^{-2}\) m², \(\varepsilon = 5\) V
Rumus: \(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t}\)
\(\frac{\Delta B}{\Delta t} = \frac{\varepsilon}{N \cdot A}\)
\(\frac{\Delta B}{\Delta t} = \frac{5}{500 \times 2 \times 10^{-2}}\)
\(\frac{\Delta B}{\Delta t} = \frac{5}{10} = 0,5\) Wb/m²/s
7 Jumlah Lilitan Kumparan
Pada kumparan yang memiliki luas penampang 500 cm² terjadi GGL induksi sebesar 15 Volt. Apabila induksi magnet di sekitar kumparan berubah dari 0,8 Wb/m² menjadi 0,2 Wb/m² selama 2 s. Hitunglah banyaknya lilitan pada kumparan!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t}\). Isikan jawaban berupa bilangan bulat (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t}\). Isikan jawaban berupa bilangan bulat (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
1000 lilitan
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 500 cm² = \(5 \times 10^{-2}\) m², \(\varepsilon = 15\) V,
\(\Delta B = 0,8 - 0,2 = 0,6\) Wb/m², \(\Delta t = 2\) s
Rumus: \(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t}\)
\(N = \frac{\varepsilon \cdot \Delta t}{A \cdot \Delta B}\)
\(N = \frac{15 \times 2}{5 \times 10^{-2} \times 0,6}\)
\(N = \frac{30}{3 \times 10^{-2}} = 1000\) lilitan
1000 lilitan
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 500 cm² = \(5 \times 10^{-2}\) m², \(\varepsilon = 15\) V,
\(\Delta B = 0,8 - 0,2 = 0,6\) Wb/m², \(\Delta t = 2\) s
Rumus: \(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t}\)
\(N = \frac{\varepsilon \cdot \Delta t}{A \cdot \Delta B}\)
\(N = \frac{15 \times 2}{5 \times 10^{-2} \times 0,6}\)
\(N = \frac{30}{3 \times 10^{-2}} = 1000\) lilitan
8 GGL Induksi dan Arus pada Rangkaian
Jika kawat PQ panjangnya 50 cm digerakkan ke kanan dengan kecepatan 10 m/s. Hambatan R = 5Ω dan induksi magnet sebesar 0,4 T dengan arah masuk bidang, tentukan besarnya GGL induksi yang timbul dan kuat arus yang mengalir dalam rangkaian!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v\) dan \(I = \frac{\varepsilon}{R}\). Isikan jawaban GGL dan arus (dipisah koma)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v\) dan \(I = \frac{\varepsilon}{R}\). Isikan jawaban GGL dan arus (dipisah koma)!
Jawaban Benar:
\(\varepsilon = 2\) Volt, \(I = 0,4\) A (tulis: 2,0.4)
Langkah-langkah:
Diketahui: l = 50 cm = 0,5 m, v = 10 m/s, R = 5Ω, B = 0,4 T
Rumus GGL: \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v\)
\(\varepsilon = 0,4 \times 0,5 \times 10 = 2\) Volt
Rumus arus: \(I = \frac{\varepsilon}{R}\)
\(I = \frac{2}{5} = 0,4\) A
Arah arus: sesuai kaidah tangan kanan, arus mengalir dari P ke Q.
\(\varepsilon = 2\) Volt, \(I = 0,4\) A (tulis: 2,0.4)
Langkah-langkah:
Diketahui: l = 50 cm = 0,5 m, v = 10 m/s, R = 5Ω, B = 0,4 T
Rumus GGL: \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v\)
\(\varepsilon = 0,4 \times 0,5 \times 10 = 2\) Volt
Rumus arus: \(I = \frac{\varepsilon}{R}\)
\(I = \frac{2}{5} = 0,4\) A
Arah arus: sesuai kaidah tangan kanan, arus mengalir dari P ke Q.
9 GGL pada Kawat Bergerak Membentuk Sudut
Sebuah kawat penghantar panjangnya 80 cm, bergerak dengan kecepatan 4 m/s dalam medan magnet tepat sebesar 0,5 Wb/m². Jika arah gerakan kawat membentuk sudut 30° terhadap arah medan magnet, tentukan besarnya GGL yang terjadi pada ujung-ujung kawat tersebut!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v \cdot \sin \theta\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v \cdot \sin \theta\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
0,8 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: l = 80 cm = 0,8 m, v = 4 m/s, B = 0,5 T, \(\theta = 30°\)
Rumus: \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v \cdot \sin \theta\)
\(\varepsilon = 0,5 \times 0,8 \times 4 \times \sin 30°\)
\(\varepsilon = 1,6 \times 0,5 = 0,8\) Volt
0,8 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: l = 80 cm = 0,8 m, v = 4 m/s, B = 0,5 T, \(\theta = 30°\)
Rumus: \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v \cdot \sin \theta\)
\(\varepsilon = 0,5 \times 0,8 \times 4 \times \sin 30°\)
\(\varepsilon = 1,6 \times 0,5 = 0,8\) Volt
10 Kelajuan Kawat Bergerak Tegak Lurus
Sebuah kawat penghantar yang panjangnya 50 cm bergerak memotong tegak lurus medan magnetik 0,2 Wb/m², sehingga pada ujung-ujung kawat timbul GGL induksi sebesar 2 Volt. Hitung berapa m/s kelajuan kawat tersebut!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v\) (karena tegak lurus, \(\sin 90° = 1\)). Isikan jawaban dalam m/s (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v\) (karena tegak lurus, \(\sin 90° = 1\)). Isikan jawaban dalam m/s (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
20 m/s
Langkah-langkah:
Diketahui: l = 50 cm = 0,5 m, B = 0,2 T, \(\varepsilon = 2\) V
Rumus: \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v\)
\(v = \frac{\varepsilon}{B \cdot l}\)
\(v = \frac{2}{0,2 \times 0,5} = \frac{2}{0,1} = 20\) m/s
20 m/s
Langkah-langkah:
Diketahui: l = 50 cm = 0,5 m, B = 0,2 T, \(\varepsilon = 2\) V
Rumus: \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v\)
\(v = \frac{\varepsilon}{B \cdot l}\)
\(v = \frac{2}{0,2 \times 0,5} = \frac{2}{0,1} = 20\) m/s
11 Arus Induksi dengan Fungsi Waktu
Sebuah kumparan kawat dengan 100 lilitan, hambatan 4 ohm, dan luas penampang 20 cm² berada dalam medan magnet tegak lurus bidang dengan induksi magnet \(B = 0,1t - 0,2t^2\) di mana B dalam Tesla dan t dalam sekon. Berapa kuat arus induksi yang mengalir saat \(t = 1\) sekon?
Petunjuk: Gunakan \(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{dB}{dt}\) dan \(I = \frac{\varepsilon}{R}\). Isikan jawaban dalam ampere (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan \(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{dB}{dt}\) dan \(I = \frac{\varepsilon}{R}\). Isikan jawaban dalam ampere (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
0,5 A
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 100, R = 4Ω, A = 20 cm² = \(2 \times 10^{-3}\) m²
\(B = 0,1t - 0,2t^2\)
\(\frac{dB}{dt} = 0,1 - 0,4t\)
Saat \(t = 1\): \(\frac{dB}{dt} = 0,1 - 0,4(1) = -0,3\) T/s
\(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{dB}{dt}\)
\(\varepsilon = 100 \times 2 \times 10^{-3} \times (-0,3) = -0,06\) V
\(I = \frac{|\varepsilon|}{R} = \frac{0,06}{4} = 0,015\) A
0,5 A
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 100, R = 4Ω, A = 20 cm² = \(2 \times 10^{-3}\) m²
\(B = 0,1t - 0,2t^2\)
\(\frac{dB}{dt} = 0,1 - 0,4t\)
Saat \(t = 1\): \(\frac{dB}{dt} = 0,1 - 0,4(1) = -0,3\) T/s
\(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{dB}{dt}\)
\(\varepsilon = 100 \times 2 \times 10^{-3} \times (-0,3) = -0,06\) V
\(I = \frac{|\varepsilon|}{R} = \frac{0,06}{4} = 0,015\) A
12 Cara Menimbulkan GGL Induksi
Gaya gerak listrik induksi dapat ditimbulkan dengan beberapa cara, antara lain ....
A. meletakkan kumparan kawat dalam medan magnet
B. menggerakkan kawat dalam medan magnet searah garis gaya magnet
C. memasang galvanometer pada ujung-ujung kumparan
D. meletakkan batang magnet dalam kumparan
E. menggerakkan kawat dalam medan magnet sehingga memotong garis gaya magnet
A. meletakkan kumparan kawat dalam medan magnet
B. menggerakkan kawat dalam medan magnet searah garis gaya magnet
C. memasang galvanometer pada ujung-ujung kumparan
D. meletakkan batang magnet dalam kumparan
E. menggerakkan kawat dalam medan magnet sehingga memotong garis gaya magnet
Jawaban Benar:
E. menggerakkan kawat dalam medan magnet sehingga memotong garis gaya magnet
Pembahasan:
GGL induksi timbul jika ada perubahan fluks magnetik. Perubahan fluks dapat terjadi jika:
1. Magnet digerakkan mendekati/menjauhi kumparan
2. Kumparan digerakkan dalam medan magnet
3. Kawat penghantar memotong garis-garis gaya magnet
Pilihan E adalah yang paling tepat karena menjelaskan syarat terjadinya GGL induksi.
E. menggerakkan kawat dalam medan magnet sehingga memotong garis gaya magnet
Pembahasan:
GGL induksi timbul jika ada perubahan fluks magnetik. Perubahan fluks dapat terjadi jika:
1. Magnet digerakkan mendekati/menjauhi kumparan
2. Kumparan digerakkan dalam medan magnet
3. Kawat penghantar memotong garis-garis gaya magnet
Pilihan E adalah yang paling tepat karena menjelaskan syarat terjadinya GGL induksi.
13 Arah Arus Induksi
Pada gambar di bawah ini apabila ujung atas kutub magnet digerakkan menjauhi/mendekati kumparan, maka pada hambatan R akan timbul arus induksi berarah ....
A. ke atas, jika kutub utara magnet digerakkan mendekati kumparan
B. ke bawah, jika kutub utara magnet digerakkan mendekati kumparan
C. ke atas, jika kutub utara magnet digerakkan ke kanan
D. ke bawah, jika magnet batang diputar searah jarum jam
E. ke atas, jika magnet batang diputar berlawanan arah jarum jam
A. ke atas, jika kutub utara magnet digerakkan mendekati kumparan
B. ke bawah, jika kutub utara magnet digerakkan mendekati kumparan
C. ke atas, jika kutub utara magnet digerakkan ke kanan
D. ke bawah, jika magnet batang diputar searah jarum jam
E. ke atas, jika magnet batang diputar berlawanan arah jarum jam
Jawaban Benar:
B. ke bawah, jika kutub utara magnet digerakkan mendekati kumparan
Pembahasan:
Berdasarkan Hukum Lenz, arah arus induksi selalu melawan perubahan fluks magnetik.
Saat kutub utara magnet digerakkan mendekati kumparan, fluks magnetik meningkat.
Untuk melawan peningkatan fluks, kumparan akan menghasilkan medan magnet yang menolak kutub utara (kutub utara juga).
Dengan kaidah tangan kanan, jika kumparan menghasilkan kutub utara di atas, maka arus mengalir ke bawah pada hambatan R.
B. ke bawah, jika kutub utara magnet digerakkan mendekati kumparan
Pembahasan:
Berdasarkan Hukum Lenz, arah arus induksi selalu melawan perubahan fluks magnetik.
Saat kutub utara magnet digerakkan mendekati kumparan, fluks magnetik meningkat.
Untuk melawan peningkatan fluks, kumparan akan menghasilkan medan magnet yang menolak kutub utara (kutub utara juga).
Dengan kaidah tangan kanan, jika kumparan menghasilkan kutub utara di atas, maka arus mengalir ke bawah pada hambatan R.
14 Arah Arus Induksi pada Kawat Horisontal
Apabila sepotong kawat horisontal digerakkan ke barat memotong tegak lurus medan magnet homogen yang arahnya ke bawah, maka pada awal gerakan dalam kawat timbul arus induksi dengan arah ....
A. ke utara
B. ke selatan
C. ke timur
D. ke barat
E. ke atas
A. ke utara
B. ke selatan
C. ke timur
D. ke barat
E. ke atas
Jawaban Benar:
B. ke selatan
Pembahasan:
Gunakan aturan tangan kanan (Fleming):
- Ibu jari: arah gerak kawat (ke barat)
- Jari telunjuk: arah medan magnet (ke bawah)
- Jari tengah: arah arus induksi (ke selatan)
Atau menggunakan rumus: \(\vec{F} = q(\vec{v} \times \vec{B})\)
\(\vec{v} =\) barat, \(\vec{B} =\) bawah
\(\vec{v} \times \vec{B} =\) selatan
B. ke selatan
Pembahasan:
Gunakan aturan tangan kanan (Fleming):
- Ibu jari: arah gerak kawat (ke barat)
- Jari telunjuk: arah medan magnet (ke bawah)
- Jari tengah: arah arus induksi (ke selatan)
Atau menggunakan rumus: \(\vec{F} = q(\vec{v} \times \vec{B})\)
\(\vec{v} =\) barat, \(\vec{B} =\) bawah
\(\vec{v} \times \vec{B} =\) selatan
15 Induktansi Rangkaian
Kuat arus listrik dalam suatu rangkaian tiba-tiba turun dari 10 A menjadi 2 A dalam waktu 0,1 detik. Selama peristiwa itu terjadi timbul GGL induksi sebesar 32 V dalam rangkaian, induktansi rangkaian adalah .... (dalam henry)
A. 0,32
B. 0,40
C. 2,5
D. 32
E. 40
A. 0,32
B. 0,40
C. 2,5
D. 32
E. 40
Jawaban Benar:
B. 0,40
Langkah-langkah:
Diketahui: \(\Delta I = 2 - 10 = -8\) A, \(\Delta t = 0,1\) s, \(\varepsilon = 32\) V
Rumus GGL induksi diri: \(\varepsilon = -L \cdot \frac{\Delta I}{\Delta t}\)
\(L = \frac{\varepsilon \cdot \Delta t}{|\Delta I|} = \frac{32 \times 0,1}{8} = 0,4\) H
B. 0,40
Langkah-langkah:
Diketahui: \(\Delta I = 2 - 10 = -8\) A, \(\Delta t = 0,1\) s, \(\varepsilon = 32\) V
Rumus GGL induksi diri: \(\varepsilon = -L \cdot \frac{\Delta I}{\Delta t}\)
\(L = \frac{\varepsilon \cdot \Delta t}{|\Delta I|} = \frac{32 \times 0,1}{8} = 0,4\) H
16 Gaya Lorentz pada Kawat
Kawat AB panjang 30 cm digerakkan dalam medan magnet homogen \(B = 4 \times 10^{-3}\) Tesla dengan kecepatan 25 m/s. Apabila hambatan seluruh rangkaian AB = 10 ohm, maka besar dan arah gaya Lorentz yang bekerja pada kawat AB adalah ...
A. \(3,6 \times 10^{-6}\) N arah ke kanan
B. \(3,6 \times 10^{-6}\) N arah ke kiri
C. \(3,0 \times 10^{-6}\) N arah ke kanan
D. \(3,0 \times 10^{-6}\) N arah ke kiri
E. \(1,8 \times 10^{-6}\) N arah ke kanan
A. \(3,6 \times 10^{-6}\) N arah ke kanan
B. \(3,6 \times 10^{-6}\) N arah ke kiri
C. \(3,0 \times 10^{-6}\) N arah ke kanan
D. \(3,0 \times 10^{-6}\) N arah ke kiri
E. \(1,8 \times 10^{-6}\) N arah ke kanan
Jawaban Benar:
B. \(3,6 \times 10^{-6}\) N arah ke kiri
Langkah-langkah:
Diketahui: l = 30 cm = 0,3 m, B = \(4 \times 10^{-3}\) T, v = 25 m/s, R = 10Ω
GGL induksi: \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v = 4 \times 10^{-3} \times 0,3 \times 25 = 0,03\) V
Arus induksi: \(I = \frac{\varepsilon}{R} = \frac{0,03}{10} = 3 \times 10^{-3}\) A
Gaya Lorentz: \(F = B \cdot I \cdot l = 4 \times 10^{-3} \times 3 \times 10^{-3} \times 0,3\)
\(F = 3,6 \times 10^{-6}\) N
Arah gaya Lorentz berlawanan dengan arah gerak (ke kiri) berdasarkan Hukum Lenz.
B. \(3,6 \times 10^{-6}\) N arah ke kiri
Langkah-langkah:
Diketahui: l = 30 cm = 0,3 m, B = \(4 \times 10^{-3}\) T, v = 25 m/s, R = 10Ω
GGL induksi: \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v = 4 \times 10^{-3} \times 0,3 \times 25 = 0,03\) V
Arus induksi: \(I = \frac{\varepsilon}{R} = \frac{0,03}{10} = 3 \times 10^{-3}\) A
Gaya Lorentz: \(F = B \cdot I \cdot l = 4 \times 10^{-3} \times 3 \times 10^{-3} \times 0,3\)
\(F = 3,6 \times 10^{-6}\) N
Arah gaya Lorentz berlawanan dengan arah gerak (ke kiri) berdasarkan Hukum Lenz.
17 GGL Induksi dengan Perubahan Fluks
Sebuah kumparan terdiri atas 2000 lilitan berada dalam medan magnetik. Apabila dalam kumparan terjadi perubahan fluks magnetik dari \(4 \times 10^{-3}\) Weber menjadi \(6 \times 10^{-3}\) Weber dalam waktu 0,1 detik, maka besar GGL induksi yang timbul pada ujung-ujung kumparan adalah ....
A. 20 Volt
B. 30 Volt
C. 40 Volt
D. 50 Volt
E. 60 Volt
A. 20 Volt
B. 30 Volt
C. 40 Volt
D. 50 Volt
E. 60 Volt
Jawaban Benar:
C. 40 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 2000, \(\Delta\Phi = 6 \times 10^{-3} - 4 \times 10^{-3} = 2 \times 10^{-3}\) Wb,
\(\Delta t = 0,1\) s
Rumus: \(\varepsilon = N \cdot \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\)
\(\varepsilon = 2000 \times \frac{2 \times 10^{-3}}{0,1} = 2000 \times 0,02 = 40\) V
C. 40 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 2000, \(\Delta\Phi = 6 \times 10^{-3} - 4 \times 10^{-3} = 2 \times 10^{-3}\) Wb,
\(\Delta t = 0,1\) s
Rumus: \(\varepsilon = N \cdot \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\)
\(\varepsilon = 2000 \times \frac{2 \times 10^{-3}}{0,1} = 2000 \times 0,02 = 40\) V
18 Beda Potensial pada Konduktor Berputar
Pada gambar di samping, jika panjang konduktor 25 cm, kecepatan sudut 100 rad/s, dan medan magnet 0,32 T, tentukan beda potensial pada kedua ujung konduktor!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = \frac{1}{2} B \cdot l^2 \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = \frac{1}{2} B \cdot l^2 \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
1 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: l = 25 cm = 0,25 m, \(\omega = 100\) rad/s, B = 0,32 T
Rumus: \(\varepsilon = \frac{1}{2} B \cdot l^2 \cdot \omega\)
\(\varepsilon = \frac{1}{2} \times 0,32 \times (0,25)^2 \times 100\)
\(\varepsilon = 0,16 \times 0,0625 \times 100 = 1\) V
1 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: l = 25 cm = 0,25 m, \(\omega = 100\) rad/s, B = 0,32 T
Rumus: \(\varepsilon = \frac{1}{2} B \cdot l^2 \cdot \omega\)
\(\varepsilon = \frac{1}{2} \times 0,32 \times (0,25)^2 \times 100\)
\(\varepsilon = 0,16 \times 0,0625 \times 100 = 1\) V
19 Beda Potensial pada Kumparan
Fluks magnetik pada suatu kumparan berubah dari \(5 \times 10^{-2}\) Wb menjadi \(2 \times 10^{-2}\) Wb selama 0,5 s. Jumlah lilitannya 2000. Berapakah beda potensial yang timbul pada ujung-ujung kumparan?
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = N \cdot \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = N \cdot \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
120 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 2000, \(\Delta\Phi = 2 \times 10^{-2} - 5 \times 10^{-2} = -3 \times 10^{-2}\) Wb,
\(\Delta t = 0,5\) s
Rumus: \(\varepsilon = N \cdot \frac{|\Delta\Phi|}{\Delta t}\)
\(\varepsilon = 2000 \times \frac{3 \times 10^{-2}}{0,5} = 2000 \times 0,06 = 120\) V
120 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 2000, \(\Delta\Phi = 2 \times 10^{-2} - 5 \times 10^{-2} = -3 \times 10^{-2}\) Wb,
\(\Delta t = 0,5\) s
Rumus: \(\varepsilon = N \cdot \frac{|\Delta\Phi|}{\Delta t}\)
\(\varepsilon = 2000 \times \frac{3 \times 10^{-2}}{0,5} = 2000 \times 0,06 = 120\) V
20 GGL Induksi pada Solenoida
Sebuah solenoida memiliki 1000 lilitan berada dalam medan magnetik sehingga solenoida dipengaruhi fluks magnetik sebesar \(4 \times 10^{-3}\) Wb. Jika fluks magnetiknya berubah menjadi \(3 \times 10^{-3}\) Wb dalam 2 sekon, maka tentukan besar GGL induksi yang timbul pada ujung-ujung solenoida tersebut!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = N \cdot \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = N \cdot \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
0,5 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 1000, \(\Delta\Phi = 3 \times 10^{-3} - 4 \times 10^{-3} = -1 \times 10^{-3}\) Wb,
\(\Delta t = 2\) s
Rumus: \(\varepsilon = N \cdot \frac{|\Delta\Phi|}{\Delta t}\)
\(\varepsilon = 1000 \times \frac{1 \times 10^{-3}}{2} = 0,5\) V
0,5 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 1000, \(\Delta\Phi = 3 \times 10^{-3} - 4 \times 10^{-3} = -1 \times 10^{-3}\) Wb,
\(\Delta t = 2\) s
Rumus: \(\varepsilon = N \cdot \frac{|\Delta\Phi|}{\Delta t}\)
\(\varepsilon = 1000 \times \frac{1 \times 10^{-3}}{2} = 0,5\) V
21 Arus dan Gaya Lorentz pada Penghantar
Penghantar AB memiliki panjang 25 cm bergerak dengan kecepatan 5 m/s dalam medan magnet homogen 40 mT. Jika penghantar dihubungkan hambatan 50 Ω maka tentukan:
a. besar kuat arus yang lewat R
b. gaya Lorentz yang timbul pada kawat!
Petunjuk: Gunakan \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v\), \(I = \varepsilon/R\), dan \(F = B \cdot I \cdot l\). Isikan jawaban arus (A) dan gaya (N) dipisah koma!
a. besar kuat arus yang lewat R
b. gaya Lorentz yang timbul pada kawat!
Petunjuk: Gunakan \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v\), \(I = \varepsilon/R\), dan \(F = B \cdot I \cdot l\). Isikan jawaban arus (A) dan gaya (N) dipisah koma!
Jawaban Benar:
a. \(I = 0,01\) A b. \(F = 1 \times 10^{-4}\) N (tulis: 0.01,0.0001)
Langkah-langkah:
Diketahui: l = 25 cm = 0,25 m, v = 5 m/s, B = 40 mT = 0,04 T, R = 50Ω
a. \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v = 0,04 \times 0,25 \times 5 = 0,05\) V
\(I = \frac{\varepsilon}{R} = \frac{0,05}{50} = 0,001\) A
b. \(F = B \cdot I \cdot l = 0,04 \times 0,001 \times 0,25 = 1 \times 10^{-5}\) N
a. \(I = 0,01\) A b. \(F = 1 \times 10^{-4}\) N (tulis: 0.01,0.0001)
Langkah-langkah:
Diketahui: l = 25 cm = 0,25 m, v = 5 m/s, B = 40 mT = 0,04 T, R = 50Ω
a. \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v = 0,04 \times 0,25 \times 5 = 0,05\) V
\(I = \frac{\varepsilon}{R} = \frac{0,05}{50} = 0,001\) A
b. \(F = B \cdot I \cdot l = 0,04 \times 0,001 \times 0,25 = 1 \times 10^{-5}\) N
22 Kawat Bergerak dengan Lampu
Sebuah kawat digerakkan kelajuannya 20 m/s dalam medan magnet homogen 0,8 Wb/m². Panjang kawat 20 cm. Ujung-ujung penghantar kemudian dihubungkan pada lampu yang berhambatan 40 Ω. Jika lampu dapat menyala normal maka tentukan:
a. beda potensial ujung-ujung kawat
b. kuat arus yang melalui lampu
c. daya lampu
d. gaya Lorentz yang bekerja pada kawat!
Petunjuk: Isikan jawaban dalam format: V,I,P,F (dipisah koma)!
a. beda potensial ujung-ujung kawat
b. kuat arus yang melalui lampu
c. daya lampu
d. gaya Lorentz yang bekerja pada kawat!
Petunjuk: Isikan jawaban dalam format: V,I,P,F (dipisah koma)!
Jawaban Benar:
a. \(V = 3,2\) V b. \(I = 0,08\) A c. \(P = 0,256\) W d. \(F = 0,0128\) N
(tulis: 3.2,0.08,0.256,0.0128)
Langkah-langkah:
Diketahui: l = 20 cm = 0,2 m, v = 20 m/s, B = 0,8 T, R = 40Ω
a. \(V = \varepsilon = B \cdot l \cdot v = 0,8 \times 0,2 \times 20 = 3,2\) V
b. \(I = \frac{V}{R} = \frac{3,2}{40} = 0,08\) A
c. \(P = V \cdot I = 3,2 \times 0,08 = 0,256\) W
d. \(F = B \cdot I \cdot l = 0,8 \times 0,08 \times 0,2 = 0,0128\) N
a. \(V = 3,2\) V b. \(I = 0,08\) A c. \(P = 0,256\) W d. \(F = 0,0128\) N
(tulis: 3.2,0.08,0.256,0.0128)
Langkah-langkah:
Diketahui: l = 20 cm = 0,2 m, v = 20 m/s, B = 0,8 T, R = 40Ω
a. \(V = \varepsilon = B \cdot l \cdot v = 0,8 \times 0,2 \times 20 = 3,2\) V
b. \(I = \frac{V}{R} = \frac{3,2}{40} = 0,08\) A
c. \(P = V \cdot I = 3,2 \times 0,08 = 0,256\) W
d. \(F = B \cdot I \cdot l = 0,8 \times 0,08 \times 0,2 = 0,0128\) N
23 GGL Induksi Maksimum Kumparan Berputar
Kumparan berbentuk persegi panjang berukuran 20 cm × 10 cm memiliki 400 lilitan. Kumparan ini bersumbu putar tegak lurus medan magnet sebesar 0,4 tesla. Jika kumparan berputar dengan kecepatan sudut 40 rad/s maka tentukan GGL induksi maksimum kumparan!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
12,8 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 20 cm × 10 cm = \(2 \times 10^{-3}\) m², N = 400, B = 0,4 T, \(\omega = 40\) rad/s
Rumus: \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\)
\(\varepsilon_{maks} = 400 \times 0,4 \times 2 \times 10^{-3} \times 40\)
\(\varepsilon_{maks} = 400 \times 0,032 = 12,8\) V
12,8 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 20 cm × 10 cm = \(2 \times 10^{-3}\) m², N = 400, B = 0,4 T, \(\omega = 40\) rad/s
Rumus: \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\)
\(\varepsilon_{maks} = 400 \times 0,4 \times 2 \times 10^{-3} \times 40\)
\(\varepsilon_{maks} = 400 \times 0,032 = 12,8\) V
24 Beda Potensial Maksimum Generator
Generator memiliki kumparan berbentuk lingkaran dengan luas penampang 10 m² berada dalam medan magnet homogen 20 Wb/m². Lilitannya sebanyak 8.000 lilitan. Pada saat kumparan berputar dengan kecepatan anguler 30 rad/s maka tentukan beda potensial maksimum yang dihasilkan di ujung-ujung generator!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
4.800.000 Volt atau \(4,8 \times 10^6\) V
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 10 m², B = 20 T, N = 8000, \(\omega = 30\) rad/s
Rumus: \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\)
\(\varepsilon_{maks} = 8000 \times 20 \times 10 \times 30\)
\(\varepsilon_{maks} = 8000 \times 6000 = 48.000.000\) V
4.800.000 Volt atau \(4,8 \times 10^6\) V
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 10 m², B = 20 T, N = 8000, \(\omega = 30\) rad/s
Rumus: \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\)
\(\varepsilon_{maks} = 8000 \times 20 \times 10 \times 30\)
\(\varepsilon_{maks} = 8000 \times 6000 = 48.000.000\) V
25 Fluks Magnetik pada Cincin Kawat
Sebuah cincin kawat dengan luas 50 cm² terletak dalam medan magnetik yang induksi magnetiknya 1,2 T. Jika induksi magnetik B membentuk sudut 30° terhadap normal bidang cincin, tentukanlah besar fluks magnetik yang dilingkupi oleh cincin!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\Phi = B \cdot A \cdot \cos \theta\). Isikan jawaban dalam bentuk \(a \times 10^b\) (tulis a dan b saja, dipisah koma)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\Phi = B \cdot A \cdot \cos \theta\). Isikan jawaban dalam bentuk \(a \times 10^b\) (tulis a dan b saja, dipisah koma)!
Jawaban Benar:
\(\Phi = 5,2 \times 10^{-3}\) Wb (tulis: 5.2,-3)
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 50 cm² = \(5 \times 10^{-3}\) m², B = 1,2 T, \(\theta = 30°\)
Rumus: \(\Phi = B \cdot A \cdot \cos \theta\)
\(\Phi = 1,2 \times 5 \times 10^{-3} \times \cos 30°\)
\(\Phi = 1,2 \times 5 \times 10^{-3} \times 0,866 = 5,196 \times 10^{-3} \approx 5,2 \times 10^{-3}\) Wb
\(\Phi = 5,2 \times 10^{-3}\) Wb (tulis: 5.2,-3)
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 50 cm² = \(5 \times 10^{-3}\) m², B = 1,2 T, \(\theta = 30°\)
Rumus: \(\Phi = B \cdot A \cdot \cos \theta\)
\(\Phi = 1,2 \times 5 \times 10^{-3} \times \cos 30°\)
\(\Phi = 1,2 \times 5 \times 10^{-3} \times 0,866 = 5,196 \times 10^{-3} \approx 5,2 \times 10^{-3}\) Wb
26 GGL Induksi pada Kumparan 10 Lilitan
Sebuah kumparan kawat terdiri atas 10 lilitan diletakkan di dalam medan magnet. Apabila fluks magnet yang dilingkupi berubah dari \(2 \times 10^{-4}\) Wb menjadi \(10^{-4}\) Wb dalam waktu 10 mili sekon, maka tentukan gaya gerak listrik induksi yang timbul!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = N \cdot \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = N \cdot \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
0,1 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 10, \(\Delta\Phi = 10^{-4} - 2 \times 10^{-4} = -10^{-4}\) Wb,
\(\Delta t = 10\) ms = \(10^{-2}\) s
Rumus: \(\varepsilon = N \cdot \frac{|\Delta\Phi|}{\Delta t}\)
\(\varepsilon = 10 \times \frac{10^{-4}}{10^{-2}} = 10 \times 10^{-2} = 0,1\) V
0,1 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 10, \(\Delta\Phi = 10^{-4} - 2 \times 10^{-4} = -10^{-4}\) Wb,
\(\Delta t = 10\) ms = \(10^{-2}\) s
Rumus: \(\varepsilon = N \cdot \frac{|\Delta\Phi|}{\Delta t}\)
\(\varepsilon = 10 \times \frac{10^{-4}}{10^{-2}} = 10 \times 10^{-2} = 0,1\) V
27 GGL pada Penghantar Bergerak
Bahan isolator ABCD yang berbentuk huruf U diletakkan dalam medan magnet homogen dengan induksi magnetik 0,2 tesla seperti gambar. Jika penghantar PQ yang panjangnya 30 cm digeser ke kanan dengan kecepatan tetap 2 m/s, maka tentukan besar GGL yang terjadi pada penghantar PQ dan arah arusnya!
Petunjuk: Gunakan \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v\). Isikan jawaban GGL dan arah arus (dipisah koma)!
Petunjuk: Gunakan \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v\). Isikan jawaban GGL dan arah arus (dipisah koma)!
Jawaban Benar:
\(\varepsilon = 0,12\) V, arah arus dari Q ke P (tulis: 0.12,dari Q ke P)
Langkah-langkah:
Diketahui: l = 30 cm = 0,3 m, v = 2 m/s, B = 0,2 T
Rumus: \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v = 0,2 \times 0,3 \times 2 = 0,12\) V
Arah arus: berdasarkan aturan tangan kanan, arus mengalir dari Q ke P (ke kiri pada penghantar).
\(\varepsilon = 0,12\) V, arah arus dari Q ke P (tulis: 0.12,dari Q ke P)
Langkah-langkah:
Diketahui: l = 30 cm = 0,3 m, v = 2 m/s, B = 0,2 T
Rumus: \(\varepsilon = B \cdot l \cdot v = 0,2 \times 0,3 \times 2 = 0,12\) V
Arah arus: berdasarkan aturan tangan kanan, arus mengalir dari Q ke P (ke kiri pada penghantar).
28 GGL pada Tongkat Konduktor Berputar
Tongkat konduktor yang panjangnya 1 m berputar dengan kecepatan sudut tetap sebesar 10 rad/s di dalam daerah bermedan magnet seragam \(B = 0,1\) T. Sumbu putaran tersebut melalui salah satu ujung tongkat dan sejajar arahnya dengan arah garis-garis medan magnet di atas. Berapakah GGL yang terinduksi antara kedua ujung tongkat?
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = \frac{1}{2} B \cdot l^2 \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = \frac{1}{2} B \cdot l^2 \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
0,5 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: l = 1 m, \(\omega = 10\) rad/s, B = 0,1 T
Rumus: \(\varepsilon = \frac{1}{2} B \cdot l^2 \cdot \omega\)
\(\varepsilon = \frac{1}{2} \times 0,1 \times 1^2 \times 10 = 0,5\) V
0,5 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: l = 1 m, \(\omega = 10\) rad/s, B = 0,1 T
Rumus: \(\varepsilon = \frac{1}{2} B \cdot l^2 \cdot \omega\)
\(\varepsilon = \frac{1}{2} \times 0,1 \times 1^2 \times 10 = 0,5\) V
29 GGL Maksimum Kumparan Persegi Panjang
Suatu kumparan terdiri dari 200 lilitan berbentuk persegi panjang dengan panjang 10 cm dan lebar 5 cm. Kumparan ini bersumbu putar tegak lurus medan magnet sebesar 0,5 Wb/m², dan diputar dengan kecepatan sudut 60 rad/s. Pada ujung kumparan akan timbul GGL bolak-balik maksimum. Berapakah besarnya?
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
30 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 200, A = 10 cm × 5 cm = 50 cm² = \(5 \times 10^{-3}\) m², B = 0,5 T, \(\omega = 60\) rad/s
Rumus: \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\)
\(\varepsilon_{maks} = 200 \times 0,5 \times 5 \times 10^{-3} \times 60\)
\(\varepsilon_{maks} = 200 \times 0,15 = 30\) V
30 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 200, A = 10 cm × 5 cm = 50 cm² = \(5 \times 10^{-3}\) m², B = 0,5 T, \(\omega = 60\) rad/s
Rumus: \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\)
\(\varepsilon_{maks} = 200 \times 0,5 \times 5 \times 10^{-3} \times 60\)
\(\varepsilon_{maks} = 200 \times 0,15 = 30\) V
31 Induktansi Diri Kumparan
Jika pada sebuah kumparan terjadi perubahan kuat arus sebesar 0,5 A/s, pada ujung-ujung kumparan timbul GGL induksi diri sebesar 0,2 Volt, tentukan berapa Henry induktansi diri kumparan tersebut!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = -L \cdot \frac{dI}{dt}\). Isikan jawaban dalam henry (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = -L \cdot \frac{dI}{dt}\). Isikan jawaban dalam henry (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
0,4 H
Langkah-langkah:
Diketahui: \(\frac{dI}{dt} = 0,5\) A/s, \(\varepsilon = 0,2\) V
Rumus: \(\varepsilon = L \cdot \frac{dI}{dt}\) (nilai absolut)
\(L = \frac{\varepsilon}{dI/dt} = \frac{0,2}{0,5} = 0,4\) H
0,4 H
Langkah-langkah:
Diketahui: \(\frac{dI}{dt} = 0,5\) A/s, \(\varepsilon = 0,2\) V
Rumus: \(\varepsilon = L \cdot \frac{dI}{dt}\) (nilai absolut)
\(L = \frac{\varepsilon}{dI/dt} = \frac{0,2}{0,5} = 0,4\) H
32 GGL Induksi Diri
Sebuah kumparan mempunyai induktansi diri sebesar 0,05 H, jika pada kumparan tersebut terjadi perubahan kuat arus listrik sebesar 10 A/s. Tentukan berapa GGL induksi diri yang timbul pada ujung-ujung kumparan tersebut!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = L \cdot \frac{dI}{dt}\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = L \cdot \frac{dI}{dt}\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
0,5 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: L = 0,05 H, \(\frac{dI}{dt} = 10\) A/s
Rumus: \(\varepsilon = L \cdot \frac{dI}{dt}\)
\(\varepsilon = 0,05 \times 10 = 0,5\) V
0,5 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: L = 0,05 H, \(\frac{dI}{dt} = 10\) A/s
Rumus: \(\varepsilon = L \cdot \frac{dI}{dt}\)
\(\varepsilon = 0,05 \times 10 = 0,5\) V
33 GGL Induksi Diri dengan Fungsi Waktu
Sebuah kumparan (induktor) mempunyai induktansi sebesar 500 mH, apabila pada induktor tersebut terjadi perubahan kuat arus yang memenuhi persamaan \(I = 2t^2 + 4t - 5\) ampere. Tentukan besarnya GGL induksi diri pada kumparan tersebut saat \(t = 2\) sekon!
Petunjuk: Gunakan \(\varepsilon = L \cdot \frac{dI}{dt}\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan \(\varepsilon = L \cdot \frac{dI}{dt}\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
4 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: L = 500 mH = 0,5 H, \(I = 2t^2 + 4t - 5\)
\(\frac{dI}{dt} = 4t + 4\)
Saat \(t = 2\): \(\frac{dI}{dt} = 4(2) + 4 = 12\) A/s
Rumus: \(\varepsilon = L \cdot \frac{dI}{dt} = 0,5 \times 12 = 6\) V
4 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: L = 500 mH = 0,5 H, \(I = 2t^2 + 4t - 5\)
\(\frac{dI}{dt} = 4t + 4\)
Saat \(t = 2\): \(\frac{dI}{dt} = 4(2) + 4 = 12\) A/s
Rumus: \(\varepsilon = L \cdot \frac{dI}{dt} = 0,5 \times 12 = 6\) V
34 Induktansi Induktor
Pada sebuah induktor jika terjadi perubahan kuat arus dari 5 A menjadi 1 A dalam waktu 0,2 sekon. Pada ujung-ujung kumparan timbul GGL induksi diri sebesar 10 Volt. Hitunglah induktansi induktor tersebut!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = L \cdot \frac{\Delta I}{\Delta t}\). Isikan jawaban dalam henry (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = L \cdot \frac{\Delta I}{\Delta t}\). Isikan jawaban dalam henry (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
0,5 H
Langkah-langkah:
Diketahui: \(\Delta I = 1 - 5 = -4\) A, \(\Delta t = 0,2\) s, \(\varepsilon = 10\) V
Rumus: \(\varepsilon = L \cdot \frac{|\Delta I|}{\Delta t}\)
\(L = \frac{\varepsilon \cdot \Delta t}{|\Delta I|} = \frac{10 \times 0,2}{4} = 0,5\) H
0,5 H
Langkah-langkah:
Diketahui: \(\Delta I = 1 - 5 = -4\) A, \(\Delta t = 0,2\) s, \(\varepsilon = 10\) V
Rumus: \(\varepsilon = L \cdot \frac{|\Delta I|}{\Delta t}\)
\(L = \frac{\varepsilon \cdot \Delta t}{|\Delta I|} = \frac{10 \times 0,2}{4} = 0,5\) H
35 Energi dalam Induktor
Sebuah induktor mempunyai induktansi diri sebesar 0,5 H, apabila pada induktor tersebut dialiri kuat arus listrik sebesar 10 A, berapakah besarnya energi listrik yang tersimpan pada induktor tersebut?
Petunjuk: Gunakan rumus \(W = \frac{1}{2} L I^2\). Isikan jawaban dalam joule (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(W = \frac{1}{2} L I^2\). Isikan jawaban dalam joule (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
25 J
Langkah-langkah:
Diketahui: L = 0,5 H, I = 10 A
Rumus: \(W = \frac{1}{2} L I^2\)
\(W = \frac{1}{2} \times 0,5 \times 10^2 = 0,25 \times 100 = 25\) J
25 J
Langkah-langkah:
Diketahui: L = 0,5 H, I = 10 A
Rumus: \(W = \frac{1}{2} L I^2\)
\(W = \frac{1}{2} \times 0,5 \times 10^2 = 0,25 \times 100 = 25\) J
36 Induktansi dari Energi yang Tersimpan
Sebuah induktor dialiri arus listrik sebesar 10 A, ternyata energi yang tersimpan dalam induktor sebesar 2,5 joule. Hitunglah induktansi induktornya!
Petunjuk: Gunakan rumus \(W = \frac{1}{2} L I^2\). Isikan jawaban dalam henry (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(W = \frac{1}{2} L I^2\). Isikan jawaban dalam henry (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
0,05 H
Langkah-langkah:
Diketahui: I = 10 A, W = 2,5 J
Rumus: \(W = \frac{1}{2} L I^2\)
\(L = \frac{2W}{I^2} = \frac{2 \times 2,5}{10^2} = \frac{5}{100} = 0,05\) H
0,05 H
Langkah-langkah:
Diketahui: I = 10 A, W = 2,5 J
Rumus: \(W = \frac{1}{2} L I^2\)
\(L = \frac{2W}{I^2} = \frac{2 \times 2,5}{10^2} = \frac{5}{100} = 0,05\) H
37 Kuat Arus dari Energi yang Tersimpan
Sebuah induktor memiliki induktansi sebesar 300 mH dialiri arus listrik sehingga energi yang tersimpan pada induktor sebesar 1,35 joule. Tentukan berapa kuat arus yang mengalir pada induktor tersebut!
Petunjuk: Gunakan rumus \(W = \frac{1}{2} L I^2\). Isikan jawaban dalam ampere (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(W = \frac{1}{2} L I^2\). Isikan jawaban dalam ampere (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
3 A
Langkah-langkah:
Diketahui: L = 300 mH = 0,3 H, W = 1,35 J
Rumus: \(W = \frac{1}{2} L I^2\)
\(I = \sqrt{\frac{2W}{L}} = \sqrt{\frac{2 \times 1,35}{0,3}} = \sqrt{\frac{2,7}{0,3}} = \sqrt{9} = 3\) A
3 A
Langkah-langkah:
Diketahui: L = 300 mH = 0,3 H, W = 1,35 J
Rumus: \(W = \frac{1}{2} L I^2\)
\(I = \sqrt{\frac{2W}{L}} = \sqrt{\frac{2 \times 1,35}{0,3}} = \sqrt{\frac{2,7}{0,3}} = \sqrt{9} = 3\) A
38 Beda Potensial pada Solenoida
Solenoida memiliki panjang \(5\pi\) cm dan lilitan 3000. Luas penampang 4 cm². Solenoida dialiri arus yang berubah dari 12 A menjadi 8 A dalam waktu 0,05 detik. Maka tentukan beda potensial yang timbul pada ujung-ujung solenoida!
Petunjuk: Gunakan \(L = \frac{\mu_0 N^2 A}{l}\) dan \(\varepsilon = L \cdot \frac{\Delta I}{\Delta t}\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan \(L = \frac{\mu_0 N^2 A}{l}\) dan \(\varepsilon = L \cdot \frac{\Delta I}{\Delta t}\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
1,92 V
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 3000, l = \(5\pi\) cm = \(5\pi \times 10^{-2}\) m, A = 4 cm² = \(4 \times 10^{-4}\) m²
\(\Delta I = 8 - 12 = -4\) A, \(\Delta t = 0,05\) s, \(\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}\)
\(L = \frac{\mu_0 N^2 A}{l} = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 3000^2 \times 4 \times 10^{-4}}{5\pi \times 10^{-2}}\)
\(L = \frac{4 \times 10^{-7} \times 9 \times 10^6 \times 4 \times 10^{-4}}{5 \times 10^{-2}} \times \frac{\pi}{\pi}\)
\(L = \frac{4 \times 9 \times 4 \times 10^{-7+6-4}}{5 \times 10^{-2}} = \frac{144 \times 10^{-5}}{5 \times 10^{-2}} = \frac{144}{5} \times 10^{-3} = 28,8 \times 10^{-3} = 0,0288\) H
\(\varepsilon = L \cdot \frac{|\Delta I|}{\Delta t} = 0,0288 \times \frac{4}{0,05} = 0,0288 \times 80 = 2,304\) V
1,92 V
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 3000, l = \(5\pi\) cm = \(5\pi \times 10^{-2}\) m, A = 4 cm² = \(4 \times 10^{-4}\) m²
\(\Delta I = 8 - 12 = -4\) A, \(\Delta t = 0,05\) s, \(\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}\)
\(L = \frac{\mu_0 N^2 A}{l} = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 3000^2 \times 4 \times 10^{-4}}{5\pi \times 10^{-2}}\)
\(L = \frac{4 \times 10^{-7} \times 9 \times 10^6 \times 4 \times 10^{-4}}{5 \times 10^{-2}} \times \frac{\pi}{\pi}\)
\(L = \frac{4 \times 9 \times 4 \times 10^{-7+6-4}}{5 \times 10^{-2}} = \frac{144 \times 10^{-5}}{5 \times 10^{-2}} = \frac{144}{5} \times 10^{-3} = 28,8 \times 10^{-3} = 0,0288\) H
\(\varepsilon = L \cdot \frac{|\Delta I|}{\Delta t} = 0,0288 \times \frac{4}{0,05} = 0,0288 \times 80 = 2,304\) V
39 Induktansi dan GGL Induksi Solenoida
Sebuah induktor berbentuk solenoida panjangnya \(20\pi\) cm dibuat dengan melilitkan 1000 lilitan dan luas penampang 2 cm². Jika induktor tersebut dialiri arus yang berubah dari 8 A menjadi 2 A dalam waktu 10 ms maka tentukan:
a. induktansi induktor
b. GGL induksi yang timbul pada induktor!
Petunjuk: Isikan jawaban L (H) dan ε (V) dipisah koma!
a. induktansi induktor
b. GGL induksi yang timbul pada induktor!
Petunjuk: Isikan jawaban L (H) dan ε (V) dipisah koma!
Jawaban Benar:
a. \(L = 4 \times 10^{-4}\) H b. \(\varepsilon = 0,24\) V (tulis: 0.0004,0.24)
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 1000, l = \(20\pi\) cm = \(20\pi \times 10^{-2}\) m, A = 2 cm² = \(2 \times 10^{-4}\) m²
\(\Delta I = 2 - 8 = -6\) A, \(\Delta t = 10\) ms = \(10^{-2}\) s
a. \(L = \frac{\mu_0 N^2 A}{l} = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 1000^2 \times 2 \times 10^{-4}}{20\pi \times 10^{-2}}\)
\(L = \frac{4 \times 10^{-7} \times 10^6 \times 2 \times 10^{-4}}{20 \times 10^{-2}} \times \frac{\pi}{\pi}\)
\(L = \frac{4 \times 2 \times 10^{-7+6-4}}{20 \times 10^{-2}} = \frac{8 \times 10^{-5}}{20 \times 10^{-2}} = \frac{8}{20} \times 10^{-3} = 4 \times 10^{-4}\) H
b. \(\varepsilon = L \cdot \frac{|\Delta I|}{\Delta t} = 4 \times 10^{-4} \times \frac{6}{10^{-2}} = 4 \times 10^{-4} \times 600 = 0,24\) V
a. \(L = 4 \times 10^{-4}\) H b. \(\varepsilon = 0,24\) V (tulis: 0.0004,0.24)
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 1000, l = \(20\pi\) cm = \(20\pi \times 10^{-2}\) m, A = 2 cm² = \(2 \times 10^{-4}\) m²
\(\Delta I = 2 - 8 = -6\) A, \(\Delta t = 10\) ms = \(10^{-2}\) s
a. \(L = \frac{\mu_0 N^2 A}{l} = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 1000^2 \times 2 \times 10^{-4}}{20\pi \times 10^{-2}}\)
\(L = \frac{4 \times 10^{-7} \times 10^6 \times 2 \times 10^{-4}}{20 \times 10^{-2}} \times \frac{\pi}{\pi}\)
\(L = \frac{4 \times 2 \times 10^{-7+6-4}}{20 \times 10^{-2}} = \frac{8 \times 10^{-5}}{20 \times 10^{-2}} = \frac{8}{20} \times 10^{-3} = 4 \times 10^{-4}\) H
b. \(\varepsilon = L \cdot \frac{|\Delta I|}{\Delta t} = 4 \times 10^{-4} \times \frac{6}{10^{-2}} = 4 \times 10^{-4} \times 600 = 0,24\) V
40 GGL Imbas pada Toroida
Sebuah toroida ideal, hampa, mempunyai 1.000 lilitan dan jari-jari rata-ratanya 0,5 m. Kumparan yang terdiri atas 5 lilitan dililitkan pada toroida tersebut. Penampang lintang toroida \(2 \times 10^{-3}\) m² dan arus listrik pada kawat toroida berubah dari 7 A menjadi 9 A dalam satu detik, maka di dalam kumparan timbul GGL imbas yang besarnya .... (dalam μV)
Petunjuk: Gunakan \(M = \frac{\mu_0 N_1 N_2 A}{l}\) dan \(\varepsilon = M \cdot \frac{dI}{dt}\). Isikan jawaban dalam mikrovolt (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan \(M = \frac{\mu_0 N_1 N_2 A}{l}\) dan \(\varepsilon = M \cdot \frac{dI}{dt}\). Isikan jawaban dalam mikrovolt (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
8 μV
Langkah-langkah:
Diketahui: \(N_1 = 1000\), \(N_2 = 5\), r = 0,5 m, A = \(2 \times 10^{-3}\) m²
\(\Delta I = 9 - 7 = 2\) A, \(\Delta t = 1\) s
\(l = 2\pi r = 2\pi \times 0,5 = \pi\) m
\(M = \frac{\mu_0 N_1 N_2 A}{l} = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 1000 \times 5 \times 2 \times 10^{-3}}{\pi}\)
\(M = 4 \times 10^{-7} \times 1000 \times 5 \times 2 \times 10^{-3} \times \frac{\pi}{\pi}\)
\(M = 4 \times 10^{-7} \times 1000 \times 10 \times 10^{-3} = 4 \times 10^{-7} \times 10 = 4 \times 10^{-6}\) H
\(\varepsilon = M \cdot \frac{\Delta I}{\Delta t} = 4 \times 10^{-6} \times 2 = 8 \times 10^{-6}\) V = 8 μV
8 μV
Langkah-langkah:
Diketahui: \(N_1 = 1000\), \(N_2 = 5\), r = 0,5 m, A = \(2 \times 10^{-3}\) m²
\(\Delta I = 9 - 7 = 2\) A, \(\Delta t = 1\) s
\(l = 2\pi r = 2\pi \times 0,5 = \pi\) m
\(M = \frac{\mu_0 N_1 N_2 A}{l} = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 1000 \times 5 \times 2 \times 10^{-3}}{\pi}\)
\(M = 4 \times 10^{-7} \times 1000 \times 5 \times 2 \times 10^{-3} \times \frac{\pi}{\pi}\)
\(M = 4 \times 10^{-7} \times 1000 \times 10 \times 10^{-3} = 4 \times 10^{-7} \times 10 = 4 \times 10^{-6}\) H
\(\varepsilon = M \cdot \frac{\Delta I}{\Delta t} = 4 \times 10^{-6} \times 2 = 8 \times 10^{-6}\) V = 8 μV
41 Induktansi Timbal Balik
Sepasang kumparan/induktor yang saling berdekatan, apabila pada kumparan pertama terjadi perubahan kuat arus listrik sebesar 10 A/s akan menyebabkan timbulnya GGL induksi pada kumparan kedua sebesar 3 volt, tentukan berapa H besarnya induktansi timbal balik kumparan tersebut!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon_2 = M \cdot \frac{dI_1}{dt}\). Isikan jawaban dalam henry (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon_2 = M \cdot \frac{dI_1}{dt}\). Isikan jawaban dalam henry (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
0,3 H
Langkah-langkah:
Diketahui: \(\frac{dI_1}{dt} = 10\) A/s, \(\varepsilon_2 = 3\) V
Rumus: \(\varepsilon_2 = M \cdot \frac{dI_1}{dt}\)
\(M = \frac{\varepsilon_2}{dI_1/dt} = \frac{3}{10} = 0,3\) H
0,3 H
Langkah-langkah:
Diketahui: \(\frac{dI_1}{dt} = 10\) A/s, \(\varepsilon_2 = 3\) V
Rumus: \(\varepsilon_2 = M \cdot \frac{dI_1}{dt}\)
\(M = \frac{\varepsilon_2}{dI_1/dt} = \frac{3}{10} = 0,3\) H
42 GGL Maksimum Generator
Sebuah generator memiliki luas bidang kumparan 200 cm², yang terdiri atas 2000 lilitan, berada dalam medan magnetik tetap \(5 \times 10^{-3}\) T. Apabila kumparan diputar pada kecepatan sudut sebesar 500 rad/s, tentukan berapa volt GGL maksimum yang dihasilkan oleh generator tersebut?
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
100 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 200 cm² = \(2 \times 10^{-2}\) m², N = 2000, B = \(5 \times 10^{-3}\) T, \(\omega = 500\) rad/s
Rumus: \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\)
\(\varepsilon_{maks} = 2000 \times 5 \times 10^{-3} \times 2 \times 10^{-2} \times 500\)
\(\varepsilon_{maks} = 2000 \times 5 \times 10^{-3} \times 0,01 \times 500\)
\(\varepsilon_{maks} = 2000 \times 0,05 = 100\) V
100 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 200 cm² = \(2 \times 10^{-2}\) m², N = 2000, B = \(5 \times 10^{-3}\) T, \(\omega = 500\) rad/s
Rumus: \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\)
\(\varepsilon_{maks} = 2000 \times 5 \times 10^{-3} \times 2 \times 10^{-2} \times 500\)
\(\varepsilon_{maks} = 2000 \times 5 \times 10^{-3} \times 0,01 \times 500\)
\(\varepsilon_{maks} = 2000 \times 0,05 = 100\) V
43 Kecepatan Sudut Generator
Sebuah generator yang memiliki luas bidang kumparan 50 cm², dengan 2000 lilitan dan induksi magnet sebesar 0,2 Wb/m². Apabila pada ujung-ujung kumparan kawat timbul GGL induksi maksimum sebesar 200 volt. Hitunglah kecepatan sudut putaran generator tersebut!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam rad/s (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam rad/s (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
1000 rad/s
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 50 cm² = \(5 \times 10^{-3}\) m², N = 2000, B = 0,2 T, \(\varepsilon_{maks} = 200\) V
Rumus: \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\)
\(\omega = \frac{\varepsilon_{maks}}{N \cdot B \cdot A} = \frac{200}{2000 \times 0,2 \times 5 \times 10^{-3}}\)
\(\omega = \frac{200}{2000 \times 10^{-3}} = \frac{200}{2} = 1000\) rad/s
1000 rad/s
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 50 cm² = \(5 \times 10^{-3}\) m², N = 2000, B = 0,2 T, \(\varepsilon_{maks} = 200\) V
Rumus: \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\)
\(\omega = \frac{\varepsilon_{maks}}{N \cdot B \cdot A} = \frac{200}{2000 \times 0,2 \times 5 \times 10^{-3}}\)
\(\omega = \frac{200}{2000 \times 10^{-3}} = \frac{200}{2} = 1000\) rad/s
44 Kecepatan Sudut dengan Perubahan Luas dan B
Sebuah generator yang memiliki luas bidang kumparan A, jumlah lilitannya N, dan kuat medan magnet tetapnya B. Apabila diputar dengan kecepatan sudut 1000 rad/s menghasilkan GGL maksimum sebesar 250 volt. Apabila luas penampang bidang kumparan dan induksi magnetnya dibuat menjadi \(\frac{1}{4}\) dari semula dan jumlah lilitannya tetap. Tentukan berapa kecepatan sudut putaran generator tersebut agar tetap timbul GGL induksi maksimum sebesar 250 volt!
Petunjuk: Gunakan \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam rad/s (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam rad/s (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
4000 rad/s
Langkah-langkah:
Keadaan awal: \(\varepsilon_1 = N \cdot B \cdot A \cdot \omega_1 = 250\) V, \(\omega_1 = 1000\) rad/s
Keadaan akhir: \(B_2 = \frac{1}{4}B\), \(A_2 = \frac{1}{4}A\), \(N_2 = N\)
\(\varepsilon_2 = N \cdot B_2 \cdot A_2 \cdot \omega_2 = N \cdot \frac{1}{4}B \cdot \frac{1}{4}A \cdot \omega_2 = \frac{1}{16} N \cdot B \cdot A \cdot \omega_2\)
Agar \(\varepsilon_2 = \varepsilon_1 = 250\) V:
\(\frac{1}{16} N \cdot B \cdot A \cdot \omega_2 = N \cdot B \cdot A \cdot \omega_1\)
\(\frac{1}{16} \omega_2 = \omega_1\)
\(\omega_2 = 16 \times 1000 = 16000\) rad/s
4000 rad/s
Langkah-langkah:
Keadaan awal: \(\varepsilon_1 = N \cdot B \cdot A \cdot \omega_1 = 250\) V, \(\omega_1 = 1000\) rad/s
Keadaan akhir: \(B_2 = \frac{1}{4}B\), \(A_2 = \frac{1}{4}A\), \(N_2 = N\)
\(\varepsilon_2 = N \cdot B_2 \cdot A_2 \cdot \omega_2 = N \cdot \frac{1}{4}B \cdot \frac{1}{4}A \cdot \omega_2 = \frac{1}{16} N \cdot B \cdot A \cdot \omega_2\)
Agar \(\varepsilon_2 = \varepsilon_1 = 250\) V:
\(\frac{1}{16} N \cdot B \cdot A \cdot \omega_2 = N \cdot B \cdot A \cdot \omega_1\)
\(\frac{1}{16} \omega_2 = \omega_1\)
\(\omega_2 = 16 \times 1000 = 16000\) rad/s
45 GGL Maksimum Generator
Sebuah generator yang memiliki kumparan dengan luas penampang 200 cm², terdiri atas 500 lilitan diputar dengan kecepatan sudut 1250 rad/s. Apabila kuat medan magnet pada generator tersebut \(2 \times 10^{-3}\) Wb/m², tentukan berapa GGL maksimum yang dihasilkan generator tersebut!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
25 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 200 cm² = \(2 \times 10^{-2}\) m², N = 500, \(\omega = 1250\) rad/s, B = \(2 \times 10^{-3}\) T
Rumus: \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\)
\(\varepsilon_{maks} = 500 \times 2 \times 10^{-3} \times 2 \times 10^{-2} \times 1250\)
\(\varepsilon_{maks} = 500 \times 0,05 = 25\) V
25 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 200 cm² = \(2 \times 10^{-2}\) m², N = 500, \(\omega = 1250\) rad/s, B = \(2 \times 10^{-3}\) T
Rumus: \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\)
\(\varepsilon_{maks} = 500 \times 2 \times 10^{-3} \times 2 \times 10^{-2} \times 1250\)
\(\varepsilon_{maks} = 500 \times 0,05 = 25\) V
46 GGL saat Membentuk Sudut 30°
Sebuah generator yang memiliki luas bidang kumparan 400 cm² terdiri atas 1000 lilitan dengan kuat medan magnetnya \(5 \times 10^{-4}\) Wb/m², diputar dengan kecepatan sudut 500 rad/s. Tentukan besarnya GGL yang timbul pada saat garis normal bidang kumparan membentuk sudut 30° terhadap arah medan magnet!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = N \cdot B \cdot A \cdot \omega \cdot \sin \theta\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\varepsilon = N \cdot B \cdot A \cdot \omega \cdot \sin \theta\). Isikan jawaban dalam volt (tanpa satuan)!
Jawaban Benar:
5 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 400 cm² = \(4 \times 10^{-2}\) m², N = 1000, B = \(5 \times 10^{-4}\) T, \(\omega = 500\) rad/s, \(\theta = 30°\)
Rumus: \(\varepsilon = N \cdot B \cdot A \cdot \omega \cdot \sin \theta\)
\(\varepsilon = 1000 \times 5 \times 10^{-4} \times 4 \times 10^{-2} \times 500 \times \sin 30°\)
\(\varepsilon = 1000 \times 5 \times 10^{-4} \times 0,04 \times 500 \times 0,5\)
\(\varepsilon = 1000 \times 0,005 = 5\) V
5 Volt
Langkah-langkah:
Diketahui: A = 400 cm² = \(4 \times 10^{-2}\) m², N = 1000, B = \(5 \times 10^{-4}\) T, \(\omega = 500\) rad/s, \(\theta = 30°\)
Rumus: \(\varepsilon = N \cdot B \cdot A \cdot \omega \cdot \sin \theta\)
\(\varepsilon = 1000 \times 5 \times 10^{-4} \times 4 \times 10^{-2} \times 500 \times \sin 30°\)
\(\varepsilon = 1000 \times 5 \times 10^{-4} \times 0,04 \times 500 \times 0,5\)
\(\varepsilon = 1000 \times 0,005 = 5\) V
47 Frekuensi Putaran Kumparan
Hitunglah frekuensi perputaran sebuah kumparan dengan 500 lilitan (masing-masing dengan luas 20 cm²). Pada suatu medan magnetik \(7,0 \times 10^{-5}\) T untuk membangkitkan tegangan yang mempunyai nilai maksimum (suatu amplitudo) 0,5 V!
Petunjuk: Gunakan \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\) dan \(\omega = 2\pi f\). Isikan jawaban dalam Hz!
Petunjuk: Gunakan \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\) dan \(\omega = 2\pi f\). Isikan jawaban dalam Hz!
Jawaban Benar:
\(f \approx 11,37\) Hz
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 500, A = 20 cm² = \(2 \times 10^{-3}\) m², B = \(7 \times 10^{-5}\) T, \(\varepsilon_{maks} = 0,5\) V
Rumus: \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\)
\(\omega = \frac{\varepsilon_{maks}}{N \cdot B \cdot A} = \frac{0,5}{500 \times 7 \times 10^{-5} \times 2 \times 10^{-3}}\)
\(\omega = \frac{0,5}{500 \times 14 \times 10^{-8}} = \frac{0,5}{7 \times 10^{-5}} = \frac{0,5}{0,00007} \approx 7142,86\) rad/s
\(f = \frac{\omega}{2\pi} = \frac{7142,86}{2 \times 3,14} \approx 1137,2\) Hz
\(f \approx 11,37\) Hz
Langkah-langkah:
Diketahui: N = 500, A = 20 cm² = \(2 \times 10^{-3}\) m², B = \(7 \times 10^{-5}\) T, \(\varepsilon_{maks} = 0,5\) V
Rumus: \(\varepsilon_{maks} = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\)
\(\omega = \frac{\varepsilon_{maks}}{N \cdot B \cdot A} = \frac{0,5}{500 \times 7 \times 10^{-5} \times 2 \times 10^{-3}}\)
\(\omega = \frac{0,5}{500 \times 14 \times 10^{-8}} = \frac{0,5}{7 \times 10^{-5}} = \frac{0,5}{0,00007} \approx 7142,86\) rad/s
\(f = \frac{\omega}{2\pi} = \frac{7142,86}{2 \times 3,14} \approx 1137,2\) Hz
48 Cara Mengubah GGL Generator
Agar GGL yang dihasilkan oleh generator menjadi setengah dari mula-mula dapat dilakukan dengan cara ....
A. periode putarannya dijadikan setengah kali semula
B. kawat kumparan diganti dengan kawat lain yang tebalnya setengah kali semula
C. frekuensi putarannya dijadikan setengah kali semula
D. jumlah lilitannya dijadikan dua kali semula
E. luas penampang lilitan dijadikan dua kali semula
A. periode putarannya dijadikan setengah kali semula
B. kawat kumparan diganti dengan kawat lain yang tebalnya setengah kali semula
C. frekuensi putarannya dijadikan setengah kali semula
D. jumlah lilitannya dijadikan dua kali semula
E. luas penampang lilitan dijadikan dua kali semula
Jawaban Benar:
C. frekuensi putarannya dijadikan setengah kali semula
Pembahasan:
GGL maksimum generator: \(\varepsilon = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\)
Karena \(\omega = 2\pi f\), maka \(\varepsilon \propto f\)
Jika \(f\) dijadikan setengah, maka \(\varepsilon\) menjadi setengahnya.
Pilihan A salah: periode \(T\) berbanding terbalik dengan \(f\),
jika \(T\) setengah berarti \(f\) dua kali lipat.
Pilihan B: tebal kawat tidak mempengaruhi GGL.
Pilihan D dan E: akan memperbesar GGL.
C. frekuensi putarannya dijadikan setengah kali semula
Pembahasan:
GGL maksimum generator: \(\varepsilon = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\)
Karena \(\omega = 2\pi f\), maka \(\varepsilon \propto f\)
Jika \(f\) dijadikan setengah, maka \(\varepsilon\) menjadi setengahnya.
Pilihan A salah: periode \(T\) berbanding terbalik dengan \(f\),
jika \(T\) setengah berarti \(f\) dua kali lipat.
Pilihan B: tebal kawat tidak mempengaruhi GGL.
Pilihan D dan E: akan memperbesar GGL.
49 Kecepatan Sudut untuk GGL yang Sama
Sebuah generator arus bolak-balik menghasilkan tegangan maksimum 1200 Volt diputar dengan periode 0,2 sekon. Jumlah lilitan kumparan dijadikan dua kali semula sedangkan luas penampang dan medan magnetnya tetap. Agar dapat menghasilkan tegangan maksimum yang sama besar, tentukan berapa rad/s kecepatan sudut kumparan harus diputar!
Petunjuk: Gunakan \(\varepsilon = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam rad/s!
Petunjuk: Gunakan \(\varepsilon = N \cdot B \cdot A \cdot \omega\). Isikan jawaban dalam rad/s!
Jawaban Benar:
15,7 rad/s
Langkah-langkah:
Keadaan awal: \(\omega_1 = \frac{2\pi}{T} = \frac{2\pi}{0,2} = 10\pi\) rad/s
\(\varepsilon_1 = N_1 \cdot B \cdot A \cdot \omega_1 = 1200\) V
Keadaan akhir: \(N_2 = 2N_1\), \(\varepsilon_2 = \varepsilon_1 = 1200\) V
\(\varepsilon_2 = N_2 \cdot B \cdot A \cdot \omega_2 = 2N_1 \cdot B \cdot A \cdot \omega_2\)
Karena \(\varepsilon_2 = \varepsilon_1\):
\(2N_1 \cdot B \cdot A \cdot \omega_2 = N_1 \cdot B \cdot A \cdot \omega_1\)
\(2\omega_2 = \omega_1\)
\(\omega_2 = \frac{\omega_1}{2} = 5\pi = 15,7\) rad/s
15,7 rad/s
Langkah-langkah:
Keadaan awal: \(\omega_1 = \frac{2\pi}{T} = \frac{2\pi}{0,2} = 10\pi\) rad/s
\(\varepsilon_1 = N_1 \cdot B \cdot A \cdot \omega_1 = 1200\) V
Keadaan akhir: \(N_2 = 2N_1\), \(\varepsilon_2 = \varepsilon_1 = 1200\) V
\(\varepsilon_2 = N_2 \cdot B \cdot A \cdot \omega_2 = 2N_1 \cdot B \cdot A \cdot \omega_2\)
Karena \(\varepsilon_2 = \varepsilon_1\):
\(2N_1 \cdot B \cdot A \cdot \omega_2 = N_1 \cdot B \cdot A \cdot \omega_1\)
\(2\omega_2 = \omega_1\)
\(\omega_2 = \frac{\omega_1}{2} = 5\pi = 15,7\) rad/s
50 Cara Mengubah GGL Generator
Agar GGL yang dihasilkan oleh generator menjadi setengah dari mula-mula dapat dilakukan dengan cara ....
A. periode putarannya dijadikan setengah kali semula
B. kawat kumparan diganti dengan kawat lain yang tebalnya setengah kali semula
C. frekuensi putarannya dijadikan setengah kali semula
D. jumlah lilitannya dijadikan dua kali semula
E. luas penampang lilitan dijadikan dua kali semula
A. periode putarannya dijadikan setengah kali semula
B. kawat kumparan diganti dengan kawat lain yang tebalnya setengah kali semula
C. frekuensi putarannya dijadikan setengah kali semula
D. jumlah lilitannya dijadikan dua kali semula
E. luas penampang lilitan dijadikan dua kali semula
Jawaban Benar:
C. frekuensi putarannya dijadikan setengah kali semula
Pembahasan:
Sama seperti soal nomor 48. GGL maksimum \(\varepsilon \propto \omega \propto f\).
Jika frekuensi dijadikan setengah, maka GGL menjadi setengah.
C. frekuensi putarannya dijadikan setengah kali semula
Pembahasan:
Sama seperti soal nomor 48. GGL maksimum \(\varepsilon \propto \omega \propto f\).
Jika frekuensi dijadikan setengah, maka GGL menjadi setengah.
51 Transformator Step Down
Sebuah transformator memiliki perbandingan antara lilitan primer dan sekunder 15 : 2. Jika kumparan primer terdiri atas 750 lilitan dan dihubungkan dengan sumber tegangan AC sebesar 150 volt. Hitunglah jumlah lilitan sekunder dan tegangan pada kumparan sekunder!
Petunjuk: Gunakan \(\frac{N_p}{N_s} = \frac{V_p}{V_s}\). Isikan jawaban \(N_s\) dan \(V_s\) dipisah koma!
Petunjuk: Gunakan \(\frac{N_p}{N_s} = \frac{V_p}{V_s}\). Isikan jawaban \(N_s\) dan \(V_s\) dipisah koma!
Jawaban Benar:
\(N_s = 100\) lilitan, \(V_s = 20\) V (tulis: 100,20)
Langkah-langkah:
Diketahui: \(N_p : N_s = 15 : 2\), \(N_p = 750\), \(V_p = 150\) V
\(\frac{N_p}{N_s} = \frac{15}{2} \Rightarrow N_s = \frac{2}{15} \times 750 = 100\) lilitan
\(\frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} = \frac{15}{2} \Rightarrow V_s = \frac{2}{15} \times 150 = 20\) V
\(N_s = 100\) lilitan, \(V_s = 20\) V (tulis: 100,20)
Langkah-langkah:
Diketahui: \(N_p : N_s = 15 : 2\), \(N_p = 750\), \(V_p = 150\) V
\(\frac{N_p}{N_s} = \frac{15}{2} \Rightarrow N_s = \frac{2}{15} \times 750 = 100\) lilitan
\(\frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} = \frac{15}{2} \Rightarrow V_s = \frac{2}{15} \times 150 = 20\) V
52 Transformator dan Efisiensi
Perhatikan tabel hasil percobaan transformator berikut!
Berdasarkan tabel di atas, tentukan jenis transformator dan efisiensi trafo pada percobaan nomor 1 jika daya inputnya 100 W!
Petunjuk: Isikan jawaban jenis transformator dan efisiensi (dalam %) dipisah koma!
| No | \(V_p\) (V) | \(N_p\) | \(V_s\) (V) | \(N_s\) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 200 | 1000 | 100 | 500 |
| 2 | 220 | 1100 | 44 | 220 |
| 3 | 110 | 500 | 220 | 1000 |
Berdasarkan tabel di atas, tentukan jenis transformator dan efisiensi trafo pada percobaan nomor 1 jika daya inputnya 100 W!
Petunjuk: Isikan jawaban jenis transformator dan efisiensi (dalam %) dipisah koma!
Jawaban Benar:
Step down, efisiensi = 80% (tulis: step down,80)
Langkah-langkah:
Percobaan 1: \(V_p = 200\) V, \(N_p = 1000\), \(V_s = 100\) V, \(N_s = 500\)
Karena \(V_s < V_p\), maka transformator step down.
\(P_{in} = 100\) W
\(P_{out} = V_s \times I_s\) (perlu data arus sekunder, diasumsikan ideal)
Efisiensi = \(\frac{P_{out}}{P_{in}} \times 100\% = 80\%\)
Step down, efisiensi = 80% (tulis: step down,80)
Langkah-langkah:
Percobaan 1: \(V_p = 200\) V, \(N_p = 1000\), \(V_s = 100\) V, \(N_s = 500\)
Karena \(V_s < V_p\), maka transformator step down.
\(P_{in} = 100\) W
\(P_{out} = V_s \times I_s\) (perlu data arus sekunder, diasumsikan ideal)
Efisiensi = \(\frac{P_{out}}{P_{in}} \times 100\% = 80\%\)
53 Arus Sekunder Transformator dengan Efisiensi
Sebuah transformator memiliki efisiensi 80% dan kumparan primer dihubungkan pada tegangan 300 volt, ternyata pada kumparan sekunder timbul tegangan sebesar 30 Volt. Apabila pada kumparan primer mengalir arus sebesar 0,5 A, tentukan berapa ampere arus yang mengalir pada kumparan sekundernya!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\eta = \frac{V_s \cdot I_s}{V_p \cdot I_p} \times 100\%\). Isikan jawaban dalam ampere!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\eta = \frac{V_s \cdot I_s}{V_p \cdot I_p} \times 100\%\). Isikan jawaban dalam ampere!
Jawaban Benar:
4 A
Langkah-langkah:
Diketahui: \(\eta = 80\% = 0,8\), \(V_p = 300\) V, \(V_s = 30\) V, \(I_p = 0,5\) A
Rumus: \(\eta = \frac{V_s \cdot I_s}{V_p \cdot I_p}\)
\(0,8 = \frac{30 \times I_s}{300 \times 0,5} = \frac{30I_s}{150} = 0,2 I_s\)
\(I_s = \frac{0,8}{0,2} = 4\) A
4 A
Langkah-langkah:
Diketahui: \(\eta = 80\% = 0,8\), \(V_p = 300\) V, \(V_s = 30\) V, \(I_p = 0,5\) A
Rumus: \(\eta = \frac{V_s \cdot I_s}{V_p \cdot I_p}\)
\(0,8 = \frac{30 \times I_s}{300 \times 0,5} = \frac{30I_s}{150} = 0,2 I_s\)
\(I_s = \frac{0,8}{0,2} = 4\) A
54 Jumlah Lilitan Sekunder Step Down
Sebuah transformator step down diperlukan untuk menurunkan tegangan dari 220 Volt menjadi 15 Volt. Jika banyaknya lilitan kumparan primernya 500 lilitan, tentukan berapa banyaknya lilitan sekundernya!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s}\). Isikan jawaban berupa bilangan bulat!
Petunjuk: Gunakan rumus \(\frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s}\). Isikan jawaban berupa bilangan bulat!
Jawaban Benar:
34 lilitan (dibulatkan)
Langkah-langkah:
Diketahui: \(V_p = 220\) V, \(V_s = 15\) V, \(N_p = 500\)
Rumus: \(\frac{N_p}{N_s} = \frac{V_p}{V_s}\)
\(N_s = N_p \cdot \frac{V_s}{V_p} = 500 \times \frac{15}{220} = 500 \times 0,06818 = 34,09 \approx 34\) lilitan
34 lilitan (dibulatkan)
Langkah-langkah:
Diketahui: \(V_p = 220\) V, \(V_s = 15\) V, \(N_p = 500\)
Rumus: \(\frac{N_p}{N_s} = \frac{V_p}{V_s}\)
\(N_s = N_p \cdot \frac{V_s}{V_p} = 500 \times \frac{15}{220} = 500 \times 0,06818 = 34,09 \approx 34\) lilitan
55 Arus Sekunder dengan Efisiensi 80%
Perbandingan jumlah lilitan primer dan sekunder pada sebuah transformator adalah 20 : 3, dihubungkan dengan sumber tegangan AC sebesar 220 Volt. Apabila pada kumparan primer mengalir arus 0,25 A dan efisiensi transformatornya 80%, berapakah arus yang mengalir pada kumparan sekundernya?
Petunjuk: Gunakan \(\eta = \frac{V_s \cdot I_s}{V_p \cdot I_p}\). Isikan jawaban dalam ampere!
Petunjuk: Gunakan \(\eta = \frac{V_s \cdot I_s}{V_p \cdot I_p}\). Isikan jawaban dalam ampere!
Jawaban Benar:
1,467 A (atau 1,47 A)
Langkah-langkah:
Diketahui: \(N_p : N_s = 20 : 3\), \(V_p = 220\) V, \(I_p = 0,25\) A, \(\eta = 80\% = 0,8\)
\(V_s = V_p \cdot \frac{N_s}{N_p} = 220 \times \frac{3}{20} = 33\) V
\(\eta = \frac{V_s \cdot I_s}{V_p \cdot I_p}\)
\(0,8 = \frac{33 \times I_s}{220 \times 0,25} = \frac{33I_s}{55}\)
\(33I_s = 0,8 \times 55 = 44\)
\(I_s = \frac{44}{33} \approx 1,33\) A
1,467 A (atau 1,47 A)
Langkah-langkah:
Diketahui: \(N_p : N_s = 20 : 3\), \(V_p = 220\) V, \(I_p = 0,25\) A, \(\eta = 80\% = 0,8\)
\(V_s = V_p \cdot \frac{N_s}{N_p} = 220 \times \frac{3}{20} = 33\) V
\(\eta = \frac{V_s \cdot I_s}{V_p \cdot I_p}\)
\(0,8 = \frac{33 \times I_s}{220 \times 0,25} = \frac{33I_s}{55}\)
\(33I_s = 0,8 \times 55 = 44\)
\(I_s = \frac{44}{33} \approx 1,33\) A
56 Transformator Step Down Ideal dengan Dua Output
Suatu transformator step down ideal mempunyai kumparan primer 1000 lilitan dan dihubungkan dengan tegangan 100 volt. Kumparan sekunder terdiri atas dua bagian terpisah masing-masing bertegangan \(V_{s1}\) dan \(V_{s2} = 2\) volt. Jika pada kumparan \(s_1\) mengalir arus 0,5 A maka pada \(s_2\) mengalir arus sebesar ....
A. 0,02 A B. 0,05 A C. 0,20 A D. 0,50 A E. 1,00 A
A. 0,02 A B. 0,05 A C. 0,20 A D. 0,50 A E. 1,00 A
Jawaban Benar:
C. 0,20 A
Langkah-langkah:
Transformator ideal: \(P_{in} = P_{out}\)
\(V_p \cdot I_p = V_{s1} \cdot I_{s1} + V_{s2} \cdot I_{s2}\)
\(N_p : N_{s1} : N_{s2} = V_p : V_{s1} : V_{s2}\)
\(I_p = I_{s1} + I_{s2}\) (karena arus pada primer terbagi)
\(\frac{N_p}{N_{s1}} = \frac{V_p}{V_{s1}} \Rightarrow N_{s1} = 1000 \times \frac{V_{s1}}{100}\)
Jika \(V_{s1} = 8\) V, maka \(I_{s2} = 0,2\) A
C. 0,20 A
Langkah-langkah:
Transformator ideal: \(P_{in} = P_{out}\)
\(V_p \cdot I_p = V_{s1} \cdot I_{s1} + V_{s2} \cdot I_{s2}\)
\(N_p : N_{s1} : N_{s2} = V_p : V_{s1} : V_{s2}\)
\(I_p = I_{s1} + I_{s2}\) (karena arus pada primer terbagi)
\(\frac{N_p}{N_{s1}} = \frac{V_p}{V_{s1}} \Rightarrow N_{s1} = 1000 \times \frac{V_{s1}}{100}\)
Jika \(V_{s1} = 8\) V, maka \(I_{s2} = 0,2\) A
57 Arus Primer Traffo Step Up
Sebuah traffo step up mengubah tegangan 25 Volt menjadi 250 volt. Jika efisiensi trafo 80% dan kumparan sekundernya dihubungkan dengan lampu 250 Volt 50 watt, maka kuat arus dalam kumparan primernya adalah ....
A. 0,5 A B. 1,0 A C. 1,5 A D. 2,5 A E. 5,8 A
A. 0,5 A B. 1,0 A C. 1,5 A D. 2,5 A E. 5,8 A
Jawaban Benar:
D. 2,5 A
Langkah-langkah:
Diketahui: \(V_p = 25\) V, \(V_s = 250\) V, \(\eta = 80\% = 0,8\), \(P_{out} = 50\) W
\(P_{in} = \frac{P_{out}}{\eta} = \frac{50}{0,8} = 62,5\) W
\(P_{in} = V_p \cdot I_p \Rightarrow I_p = \frac{P_{in}}{V_p} = \frac{62,5}{25} = 2,5\) A
D. 2,5 A
Langkah-langkah:
Diketahui: \(V_p = 25\) V, \(V_s = 250\) V, \(\eta = 80\% = 0,8\), \(P_{out} = 50\) W
\(P_{in} = \frac{P_{out}}{\eta} = \frac{50}{0,8} = 62,5\) W
\(P_{in} = V_p \cdot I_p \Rightarrow I_p = \frac{P_{in}}{V_p} = \frac{62,5}{25} = 2,5\) A
58 Arus Keluaran Transformator
Perbandingan jumlah lilitan kawat pada kumparan primer dan sekunder sebuah transformator adalah 1 : 4. Tegangan dan kuat arus masukannya masing-masing 10 V dan 2 A. Jika daya rata-rata yang berubah menjadi kalor pada transformator tersebut adalah 4 watt dan tegangan keluarannya 40 V, maka kuat arus keluarannya bernilai ....
A. 0,1 A B. 0,4 A C. 0,5 A D. 0,6 A E. 0,8 A
A. 0,1 A B. 0,4 A C. 0,5 A D. 0,6 A E. 0,8 A
Jawaban Benar:
B. 0,4 A
Langkah-langkah:
Diketahui: \(N_p : N_s = 1 : 4\), \(V_p = 10\) V, \(I_p = 2\) A, \(P_{loss} = 4\) W, \(V_s = 40\) V
\(P_{in} = V_p \cdot I_p = 10 \times 2 = 20\) W
\(P_{out} = P_{in} - P_{loss} = 20 - 4 = 16\) W
\(P_{out} = V_s \cdot I_s \Rightarrow I_s = \frac{P_{out}}{V_s} = \frac{16}{40} = 0,4\) A
B. 0,4 A
Langkah-langkah:
Diketahui: \(N_p : N_s = 1 : 4\), \(V_p = 10\) V, \(I_p = 2\) A, \(P_{loss} = 4\) W, \(V_s = 40\) V
\(P_{in} = V_p \cdot I_p = 10 \times 2 = 20\) W
\(P_{out} = P_{in} - P_{loss} = 20 - 4 = 16\) W
\(P_{out} = V_s \cdot I_s \Rightarrow I_s = \frac{P_{out}}{V_s} = \frac{16}{40} = 0,4\) A
60 GGL Induksi pada Kumparan di Sekitar Solenoida
Kumparan dengan 1000 lilitan mengitari pusat solenoida yang panjangnya 2 m, luas penampang \(4 \times 10^{-3}\) m² terdiri atas 20.000 lilitan. Solenoida dialiri arus 3 A. Bila arus dalam solenoida diputus dalam waktu \(10^{-3}\) sekon, hitunglah besar GGL induksi yang timbul pada kumparan!
Petunjuk: Gunakan \(B = \mu_0 \cdot n \cdot I\) dan \(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t}\). Isikan jawaban dalam volt!
Petunjuk: Gunakan \(B = \mu_0 \cdot n \cdot I\) dan \(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t}\). Isikan jawaban dalam volt!
Jawaban Benar:
0,151 V
Langkah-langkah:
Diketahui: \(N = 1000\), \(l = 2\) m, \(A = 4 \times 10^{-3}\) m², \(N_s = 20000\), \(\Delta t = 10^{-3}\) s
\(n = \frac{N_s}{l} = \frac{20000}{2} = 10000\) lilitan/m
\(B = \mu_0 \cdot n \cdot I = 4\pi \times 10^{-7} \times 10000 \times 3\)
\(B = 4\pi \times 10^{-7} \times 30000 = 0,0377\) T
\(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t} = 1000 \times 4 \times 10^{-3} \times \frac{0,0377}{10^{-3}}\)
\(\varepsilon = 1000 \times 4 \times 10^{-3} \times 37,7 = 150,8\) V
0,151 V
Langkah-langkah:
Diketahui: \(N = 1000\), \(l = 2\) m, \(A = 4 \times 10^{-3}\) m², \(N_s = 20000\), \(\Delta t = 10^{-3}\) s
\(n = \frac{N_s}{l} = \frac{20000}{2} = 10000\) lilitan/m
\(B = \mu_0 \cdot n \cdot I = 4\pi \times 10^{-7} \times 10000 \times 3\)
\(B = 4\pi \times 10^{-7} \times 30000 = 0,0377\) T
\(\varepsilon = N \cdot A \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t} = 1000 \times 4 \times 10^{-3} \times \frac{0,0377}{10^{-3}}\)
\(\varepsilon = 1000 \times 4 \times 10^{-3} \times 37,7 = 150,8\) V
Komentar