Medan dan Gaya Magnetik
Induksi Magnet
Fisika SMA — Medan Magnet, Induksi Magnetik, Gaya Lorentz, Lintasan Partikel, dan Soal Literasi
Daftar Isi
A. Pengantar Induksi Magnet
B. Medan Magnet
C. Medan Magnet di Sekitar Kawat Berarus
D. Hukum Biot-Savart
E. Induksi Magnetik Kawat Lurus
F. Induksi Magnetik Lingkaran Kawat
G. Induksi Magnetik Solenoida & Toroida
H. Gaya Magnetik (Gaya Lorentz)
I. Lintasan Partikel Bermuatan
J. Penerapan Gaya Magnetik dalam Industri
K. Contoh Soal Literasi
L. Latihan Soal Interaktif
A. Pengantar Induksi Magnet
Bayangkan situasi ini:
"Pernahkah kalian melihat video alat berat di tempat pembuangan besi tua yang bisa mengangkat mobil bekas atau lempengan besi raksasa tanpa menggunakan pengait/tali? Mesin itu hanya menempelkan sebuah piringan logam besar ke mobil, lalu mobil langsung menempel kuat. Uniknya, saat mobil mau dijatuhkan ke truk, operator hanya perlu menekan satu tombol dan mobil langsung terlepas begitu saja."
Pertanyaan Apersepsi:
"Bagaimana piringan logam itu bisa menjadi magnet yang kekuatannya bisa dihidup-matikan secara instan?"
Piringan logam tersebut memanfaatkan prinsip kawat berarus (elektromagnet). Di dalam piringan logam terdapat kumparan kawat. Saat operator mengalirkan arus listrik ke kawat tersebut, medan magnet yang sangat kuat akan muncul di sekitarnya dan mengubah logam menjadi magnet instan untuk mengangkat besi. Ketika tombol ditekan untuk memutus arus listrik, medan magnet di sekitar kawat langsung hilang seketika, sehingga besi tua tersebut jatuh terlepas.
"Pernahkah kalian melihat video alat berat di tempat pembuangan besi tua yang bisa mengangkat mobil bekas atau lempengan besi raksasa tanpa menggunakan pengait/tali? Mesin itu hanya menempelkan sebuah piringan logam besar ke mobil, lalu mobil langsung menempel kuat. Uniknya, saat mobil mau dijatuhkan ke truk, operator hanya perlu menekan satu tombol dan mobil langsung terlepas begitu saja."
"Bagaimana piringan logam itu bisa menjadi magnet yang kekuatannya bisa dihidup-matikan secara instan?"
📖 LIHAT JAWABAN
✖ Tutup Jawaban
Piringan logam tersebut memanfaatkan prinsip kawat berarus (elektromagnet). Di dalam piringan logam terdapat kumparan kawat. Saat operator mengalirkan arus listrik ke kawat tersebut, medan magnet yang sangat kuat akan muncul di sekitarnya dan mengubah logam menjadi magnet instan untuk mengangkat besi. Ketika tombol ditekan untuk memutus arus listrik, medan magnet di sekitar kawat langsung hilang seketika, sehingga besi tua tersebut jatuh terlepas.
Apa itu Induksi Magnetik?
Induksi Magnetik adalah medan magnet yang timbul di sekitar kawat berarus listrik atau di sekitar magnet permanen. Induksi magnetik juga disebut kerapatan fluks magnetik.
Induksi Magnetik adalah medan magnet yang timbul di sekitar kawat berarus listrik atau di sekitar magnet permanen. Induksi magnetik juga disebut kerapatan fluks magnetik.
Pertanyaan Apersepsi:
- Mengapa jarum kompas selalu menunjuk ke arah utara?
- Bagaimana cara membuat magnet dari kawat berarus listrik?
- Apa yang terjadi pada partikel bermuatan yang bergerak dalam medan magnet?
- Mengapa motor listrik dapat berputar?
B. Medan Magnet
Definisi Medan Magnet:
Medan Magnet adalah daerah di sekitar magnet atau kawat berarus yang masih mempengaruhi magnet atau muatan listrik yang bergerak.
Medan Magnet adalah daerah di sekitar magnet atau kawat berarus yang masih mempengaruhi magnet atau muatan listrik yang bergerak.
Medan Magnet Batang
N
S
⟵ Garis medan magnet keluar dari kutub Utara
⟶ Garis medan magnet masuk ke kutub Selatan
Garis medan magnet keluar dari kutub Utara (N) dan masuk ke kutub Selatan (S).
Sifat Medan Magnet
- Garis medan magnet tidak pernah berpotongan
- Kerapatan garis medan menunjukkan kuat medan
- Arah medan magnet keluar dari kutub N dan masuk ke kutub S
- Satuan medan magnet: Tesla (T) atau Gauss
- 1 T = 10.000 Gauss
C. Medan Magnet di Sekitar Kawat Berarus
Medan Magnet Kawat Berarus:
Kawat yang dialiri arus listrik menghasilkan medan magnet di sekitarnya.
Kawat yang dialiri arus listrik menghasilkan medan magnet di sekitarnya.
Untuk mengetahui arah medan magnet di sekitarnya.
dapat diletakkan jarum kompas.
Arah kuat arus listrik (i) dan medan magnet (B) dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan.
Aturan Tangan Kanan
👆 Ibu Jari
→ Arah arus (I)
🔄 Empat Jari
→ Arah medan magnet (B)
Ibu jari menunjukkan arah arus,
empat jari menunjukkan arah medan magnet.
Aturan Tangan Kanan
👆 Ibu Jari
→ Arah arus (I)
🔄 Empat Jari
→ Arah medan magnet (B)
D. Hukum Biot-Savart
Hukum Biot-Savart:
Hukum Biot-Savart digunakan untuk menghitung medan magnet yang dihasilkan oleh elemen kawat berarus listrik.
Hukum Biot-Savart digunakan untuk menghitung medan magnet yang dihasilkan oleh elemen kawat berarus listrik.
\[
dB = \frac{\mu_0}{4\pi} \times \frac{I \times dl \times \sin \theta}{r^2}
\]
- \(dB\) = induksi magnetik (T)
- \(\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}\) T·m/A (permeabilitas vakum)
- \(I\) = kuat arus (A)
- \(dl\) = elemen panjang kawat (m)
- \(r\) = jarak titik ke elemen kawat (m)
- \(\theta\) = sudut antara \(dl\) dan \(r\)
Aplikasi Hukum Biot-Savart:
- Menghitung medan magnet di sekitar kawat lurus
- Menghitung medan magnet di pusat lingkaran kawat
- Menghitung medan magnet di sumbu solenoida
E. Induksi Magnetik di Sekitar Kawat Lurus Panjang Berarus Listrik
\[
B = \frac{\mu_0 \times I}{2\pi \times a}
\]
- \(B\) = induksi magnetik (T)
- \(\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}\) T·m/A
- \(I\) = kuat arus (A)
- \(a\) = jarak titik ke kawat (m)
Karakteristik:
- Besar medan magnet berbanding terbalik dengan jarak (\(B \propto 1/a\))
- Medan magnet berbanding lurus dengan arus (\(B \propto I\))
- Arah medan magnet melingkar di sekitar kawat
- Dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan
F. Induksi Magnetik pada Sumbu Lingkaran Kawat Berarus Listrik
Di pusat lingkaran:
\[
B = \frac{\mu_0 \times I}{2 \times R}
\]
Pada jarak x dari pusat (di sumbu): \[ B = \frac{\mu_0 \times I \times R^2}{2(R^2 + x^2)^{3/2}} \]
Pada jarak x dari pusat (di sumbu): \[ B = \frac{\mu_0 \times I \times R^2}{2(R^2 + x^2)^{3/2}} \]
- \(R\) = jari-jari lingkaran kawat (m)
- \(x\) = jarak titik dari pusat lingkaran (m)
- Untuk \(N\) lilitan: \(B = \frac{\mu_0 \times N \times I}{2 \times R}\)
G. Induksi Magnetik di Sumbu Solenoida dan Toroida
Solenoida
Di pusat solenoida:
\[
B = \mu_0 \times n \times I
\]
\(n = \frac{N}{L}\) = jumlah lilitan per satuan panjang
Di ujung solenoida: \[ B = \frac{1}{2} \times \mu_0 \times n \times I \]
Arah medan magnet sejajar dengan sumbu solenoida
\(n = \frac{N}{L}\) = jumlah lilitan per satuan panjang
Di ujung solenoida: \[ B = \frac{1}{2} \times \mu_0 \times n \times I \]
Arah medan magnet sejajar dengan sumbu solenoida
Toroida
\[
B = \mu_0 \times n \times I
\]
\(n = \frac{N}{2\pi R}\) = jumlah lilitan per satuan panjang
Keterangan:
\(n = \frac{N}{2\pi R}\) = jumlah lilitan per satuan panjang
Keterangan:
- \(N\) = jumlah lilitan
- \(R\) = jari-jari toroida (m)
- Arah medan magnet melingkar di dalam toroida
H. Gaya Magnetik (Gaya Lorentz)
Bayangkan situasi ini:
"Anak-anak, coba lihat kipas angin yang sedang berputar di langit-langit kelas kita. Di dalamnya ada magnet tetap dan kumparan kabel."
Pertanyaan Apersepsi:
"Bagaimana bisa energi listrik yang mengalir lewat kabel mengubah benda diam menjadi berputar sekencang itu?"
Di dalam motor listrik kipas angin, arus listrik dialirkan melalui kumparan kawat yang berada di dekat magnet. Aliran listrik yang bertemu dengan medan magnet ini menghasilkan gaya magnetik atau Gaya Lorentz. Gaya inilah yang mendorong kumparan secara terus-menerus sehingga bilah kipas angin dapat berputar.
Ibu jari = arus (I), telunjuk = medan (B), tengah = gaya (F)
"Anak-anak, coba lihat kipas angin yang sedang berputar di langit-langit kelas kita. Di dalamnya ada magnet tetap dan kumparan kabel."
"Bagaimana bisa energi listrik yang mengalir lewat kabel mengubah benda diam menjadi berputar sekencang itu?"
📖 LIHAT JAWABAN
✖ Tutup Jawaban
Di dalam motor listrik kipas angin, arus listrik dialirkan melalui kumparan kawat yang berada di dekat magnet. Aliran listrik yang bertemu dengan medan magnet ini menghasilkan gaya magnetik atau Gaya Lorentz. Gaya inilah yang mendorong kumparan secara terus-menerus sehingga bilah kipas angin dapat berputar.
Gaya Lorentz:
Gaya Lorentz adalah gaya yang dialami oleh muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet, atau gaya yang dialami oleh kawat berarus dalam medan magnet.
Gaya Lorentz adalah gaya yang dialami oleh muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet, atau gaya yang dialami oleh kawat berarus dalam medan magnet.
1. Arah Gaya Lorentz (Aturan Tangan Kanan)
Aturan Tangan Kanan untuk Gaya Lorentz
👆 Ibu Jari
→ Arah arus (I)
☝️ Jari Telunjuk
→ Arah medan magnet (B)
👉 Jari Tengah
→ Arah gaya Lorentz (F)
Ibu jari = arus (I), telunjuk = medan (B), tengah = gaya (F)
Untuk Muatan Negatif
Perhatikan:
Untuk muatan negatif, arah gaya Lorentz berlawanan dengan arah yang ditunjukkan aturan tangan kanan.
Untuk muatan negatif, arah gaya Lorentz berlawanan dengan arah yang ditunjukkan aturan tangan kanan.
2. Besar Gaya Magnetik
Pada kawat berarus:
\[
F = B \times I \times L \times \sin \theta
\]
Pada muatan bergerak: \[ F = q \times v \times B \times \sin \theta \]
Pada muatan bergerak: \[ F = q \times v \times B \times \sin \theta \]
- \(F\) = gaya Lorentz (N)
- \(B\) = induksi magnetik (T)
- \(I\) = kuat arus (A)
- \(L\) = panjang kawat dalam medan (m)
- \(q\) = muatan (C)
- \(v\) = kecepatan muatan (m/s)
- \(\theta\) = sudut antara \(I\) (atau \(v\)) dengan \(B\)
3. Gaya Magnetik pada Kawat Berarus dalam Medan Magnetik
\[
\vec{F} = I \times \vec{L} \times \vec{B}
\]
Arah gaya sesuai aturan tangan kanan
Arah gaya sesuai aturan tangan kanan
4. Gaya Magnetik di Antara Dua Kawat Sejajar Berarus
\[
F = \frac{\mu_0 \times I_1 \times I_2 \times L}{2\pi \times d}
\]
- \(I_1, I_2\) = arus pada kedua kawat (A)
- \(L\) = panjang kawat (m)
- \(d\) = jarak antar kawat (m)
Interaksi:
- Arus searah → kawat tarik-menarik
- Arus berlawanan → kawat tolak-menolak
5. Gaya Magnetik pada Muatan Listrik yang Bergerak dalam Medan Magnetik
\[
\vec{F} = q \times \vec{v} \times \vec{B}
\]
Arah tegak lurus terhadap \(v\) dan \(B\) (aturan tangan kanan)
Arah tegak lurus terhadap \(v\) dan \(B\) (aturan tangan kanan)
I. Lintasan Partikel Bermuatan Listrik dalam Medan Magnet
Lintasan Lurus
Syarat: \(v \parallel B\) (\(\theta = 0°\))
\(F = q v B \sin 0° = 0\)
Partikel bergerak lurus beraturan
\(F = q v B \sin 0° = 0\)
Partikel bergerak lurus beraturan
Lintasan Melingkar
Syarat: \(v \perp B\) (\(\theta = 90°\))
\(F = q v B\) (sebagai gaya sentripetal)
\(q v B = \frac{m v^2}{r}\)
\(r = \frac{m v}{q B}\)
Partikel bergerak melingkar beraturan
\(F = q v B\) (sebagai gaya sentripetal)
\(q v B = \frac{m v^2}{r}\)
\(r = \frac{m v}{q B}\)
Partikel bergerak melingkar beraturan
Lintasan Spiral / Heliks
Syarat: \(v\) membentuk sudut \(\theta\) (0° < \(\theta\) < 90°)
\(v\) diuraikan menjadi:
\(v_\parallel = v \cos \theta\) (sejajar B)
\(v_\perp = v \sin \theta\) (tegak lurus B)
Partikel bergerak spiral mengikuti garis medan
\(v\) diuraikan menjadi:
\(v_\parallel = v \cos \theta\) (sejajar B)
\(v_\perp = v \sin \theta\) (tegak lurus B)
Partikel bergerak spiral mengikuti garis medan
J. Penerapan Gaya Magnetik dalam Industri
Motor Listrik
- Prinsip: gaya Lorentz pada kumparan
- Mengubah energi listrik → energi gerak
- Digunakan: kipas, blender, mobil listrik
Alat Ukur Listrik
- Galvanometer (prinsip magnetik)
- Amperemeter, voltmeter
- Jarum bergerak karena gaya Lorentz
MRI (Magnetic Resonance Imaging)
- Menggunakan medan magnet kuat
- Untuk pencitraan organ tubuh
- Tanpa radiasi berbahaya
Pemrosesan Sinyal
- Speaker (magnet dan kumparan)
- Mikrofon
- Headphone
Magnetic Levitation (Maglev)
- Kereta melayang di atas rel
- Menggunakan gaya magnet tolak-menolak
- Kecepatan tinggi, tanpa gesekan
Hard Disk
- Menyimpan data dengan magnetisasi
- Read/write head menggunakan prinsip magnet
K. Contoh Soal Literasi
Literasi:
Soal-soal berikut disajikan dalam bentuk cerita kehidupan sehari-hari untuk melatih kemampuan literasi sains dan penerapan konsep kemagnetan dalam kehidupan nyata.
Soal-soal berikut disajikan dalam bentuk cerita kehidupan sehari-hari untuk melatih kemampuan literasi sains dan penerapan konsep kemagnetan dalam kehidupan nyata.
L1 Pengertian Medan Magnet
Apa yang dimaksud dengan medan magnet? Jelaskan bagaimana medan magnet dapat dihasilkan dan apa pengaruhnya terhadap benda di sekitarnya!
✅ Jawaban Benar: Medan magnet adalah daerah di sekitar magnet atau kawat berarus listrik yang masih dipengaruhi oleh gaya magnet. Medan magnet dihasilkan oleh muatan listrik yang bergerak (arus listrik) atau magnet permanen. Medan magnet dapat menarik benda-benda feromagnetik seperti besi, nikel, dan kobalt.
L2 Medan Magnet di Sekitar Kawat Berarus
Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus listrik. Bagaimana bentuk medan magnet yang dihasilkan di sekitar kawat tersebut? Jelaskan dengan bantuan aturan tangan kanan!
✅ Jawaban Benar: Medan magnet di sekitar kawat lurus berarus berbentuk lingkaran-lingkaran konsentris (melingkar) yang berpusat pada kawat. Arah medan magnet ditentukan dengan aturan tangan kanan: ibu jari menunjukkan arah arus, keempat jari yang melingkar menunjukkan arah medan magnet.
L3 Aturan Tangan Kanan
Jelaskan cara menentukan arah medan magnet di sekitar kawat lurus berarus menggunakan aturan tangan kanan! Berikan contoh jika arus mengalir ke atas (arah sumbu Z positif).
✅ Jawaban Benar: Aturan tangan kanan: Arahkan ibu jari tangan kanan searah dengan arah arus listrik, maka keempat jari yang menggenggam kawat menunjukkan arah medan magnet. Jika arus ke atas (sumbu Z positif), medan magnet berputar berlawanan arah jarum jam jika dilihat dari atas.
L4 Hukum Biot-Savart
Apa yang dimaksud dengan Hukum Biot-Savart? Bagaimana persamaan matematisnya dan apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi besar induksi magnetik?
✅ Jawaban Benar: Hukum Biot-Savart menyatakan bahwa induksi magnetik (dB) yang ditimbulkan oleh elemen arus (I dl) berbanding lurus dengan kuat arus, panjang elemen, sinus sudut antara elemen arus dan vektor posisi, dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Persamaan: dB = (μ₀/4π) × (I dl sin θ)/r². Faktor yang mempengaruhi: kuat arus (I), jarak (r), dan sudut (θ).
L5 Penerapan Gaya Magnetik dalam Industri
Sebutkan minimal 3 penerapan gaya magnetik dalam kehidupan sehari-hari dan industri! Jelaskan secara singkat prinsip kerjanya!
✅ Jawaban Benar: 1) Motor listrik: mengubah energi listrik menjadi energi gerak dengan memanfaatkan gaya Lorentz pada kumparan berarus dalam medan magnet. 2) Alat ukur listrik (galvanometer): memanfaatkan gaya magnet pada kumparan berarus untuk menunjukkan arus listrik. 3) Speaker: mengubah sinyal listrik menjadi gelombang suara menggunakan gaya magnet pada kumparan. 4) Kereta Maglev: menggunakan gaya magnet untuk mengangkat dan menggerakkan kereta tanpa gesekan.
L. 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 / 20
1 Induksi Magnetik Kawat Lurus
Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus 4 A. Tentukan besar induksi magnetik pada jarak 5 cm dari kawat!
(μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Wb/Am) (Isikan angkanya saja, contoh: 1.6 × 10⁻⁵ → tulis 1.6)
✅ Jawaban: 1,6 × 10⁻⁵ T
B = μ₀I/(2πa) = (4π×10⁻⁷ × 4)/(2π × 0,05) = 1,6 × 10⁻⁵ T
B = μ₀I/(2πa) = (4π×10⁻⁷ × 4)/(2π × 0,05) = 1,6 × 10⁻⁵ T
2 Arah Induksi Magnetik
Perhatikan gambar kawat berarus di atas! Jika arus mengalir ke atas (keluar bidang gambar), tentukan arah induksi magnetik
di titik P yang berada di sebelah kanan kawat!
✅ Jawaban: Keluar bidang
Menggunakan aturan tangan kanan: ibu jari ke atas (arah arus), maka medan magnet di sebelah kanan kawat adalah keluar bidang.
Menggunakan aturan tangan kanan: ibu jari ke atas (arah arus), maka medan magnet di sebelah kanan kawat adalah keluar bidang.
3 Induksi Magnetik Dua Kawat
Dua buah kawat lurus panjang dan sejajar terpisah pada jarak 10 cm, yang masing-masing dialiri arus listrik
sebesar 6 A dan 8 A. Tentukan besar induksi magnetik di titik P yang berjarak 4 cm dari kawat pertama
dan 6 cm dari kawat kedua! (μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Wb/Am) (Isikan angkanya saja, contoh: 5.67 × 10⁻⁵ → tulis 5.67)
✅ Jawaban: 5,67 × 10⁻⁵ T
B₁ = μ₀I₁/(2πa₁) = (4π×10⁻⁷ × 6)/(2π × 0,04) = 3 × 10⁻⁵ T
B₂ = μ₀I₂/(2πa₂) = (4π×10⁻⁷ × 8)/(2π × 0,06) = 2,67 × 10⁻⁵ T
Btotal = 3 + 2,67 = 5,67 × 10⁻⁵ T (searah)
B₁ = μ₀I₁/(2πa₁) = (4π×10⁻⁷ × 6)/(2π × 0,04) = 3 × 10⁻⁵ T
B₂ = μ₀I₂/(2πa₂) = (4π×10⁻⁷ × 8)/(2π × 0,06) = 2,67 × 10⁻⁵ T
Btotal = 3 + 2,67 = 5,67 × 10⁻⁵ T (searah)
4 Induksi Magnetik Dua Kawat Searah
Dua kawat lurus panjang sejajar masing-masing dialiri arus I₁ = 2 A dan I₂ = 3 A searah. Jarak kedua kawat 20 cm.
Tentukan besar induksi magnetik di titik yang berjarak 8 cm dari kawat pertama dan 12 cm dari kawat kedua!
(Isikan angkanya saja, contoh: 1.5 × 10⁻⁶ → tulis 1.5)
✅ Jawaban: 1,5 × 10⁻⁶ T
B₁ = (4π×10⁻⁷ × 2)/(2π × 0,08) = 5 × 10⁻⁶ T
B₂ = (4π×10⁻⁷ × 3)/(2π × 0,12) = 5 × 10⁻⁶ T
Karena searah dan sama besar, Btotal = 0 T (jika berlawanan arah) atau 10 × 10⁻⁶ T (jika searah)
B₁ = (4π×10⁻⁷ × 2)/(2π × 0,08) = 5 × 10⁻⁶ T
B₂ = (4π×10⁻⁷ × 3)/(2π × 0,12) = 5 × 10⁻⁶ T
Karena searah dan sama besar, Btotal = 0 T (jika berlawanan arah) atau 10 × 10⁻⁶ T (jika searah)
5 Induksi Magnetik Nol
Dua kawat lurus panjang sejajar dialiri arus I₁ = 4 A dan I₂ = 9 A dengan arah berlawanan. Jarak kedua kawat 26 cm.
Di manakah letak titik yang induksi magnetiknya nol? (Isikan angkanya saja, contoh: 10.4)
✅ Jawaban: 10,4 cm
B₁ = B₂ → μ₀I₁/(2πx) = μ₀I₂/(2π(26-x))
4/x = 9/(26-x) → 4(26-x) = 9x → 104-4x = 9x → 13x = 104 → x = 8 cm
B₁ = B₂ → μ₀I₁/(2πx) = μ₀I₂/(2π(26-x))
4/x = 9/(26-x) → 4(26-x) = 9x → 104-4x = 9x → 13x = 104 → x = 8 cm
6 Induksi Magnetik Sumbu Lingkaran
Sebuah kawat melingkar berjari-jari 10 cm dialiri arus 5 A. Tentukan induksi magnetik di pusat lingkaran!
(μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Wb/Am) (Isikan angkanya saja, contoh: 3.14 × 10⁻⁵ → tulis 3.14)
✅ Jawaban: 3,14 × 10⁻⁵ T
B = μ₀I/(2r) = (4π×10⁻⁷ × 5)/(2 × 0,1) = 3,14 × 10⁻⁵ T
B = μ₀I/(2r) = (4π×10⁻⁷ × 5)/(2 × 0,1) = 3,14 × 10⁻⁵ T
7 Induksi Magnetik N Lilitan
Sebuah kawat melingkar dengan 10 lilitan berjari-jari 5 cm dialiri arus 2 A. Tentukan induksi magnetik di pusat lilitan!
(Isikan angkanya saja, contoh: 2.51 × 10⁻⁴ → tulis 2.51)
✅ Jawaban: 2,51 × 10⁻⁴ T
B = N × μ₀I/(2r) = 10 × (4π×10⁻⁷ × 2)/(2 × 0,05) = 2,51 × 10⁻⁴ T
B = N × μ₀I/(2r) = 10 × (4π×10⁻⁷ × 2)/(2 × 0,05) = 2,51 × 10⁻⁴ T
8 Induksi Magnetik 3/4 Lingkaran
Sebuah kawat berbentuk 3/4 lingkaran dengan jari-jari 8 cm dialiri arus 3 A. Tentukan induksi magnetik di pusat lingkaran!
(Isikan angkanya saja, contoh: 7.07 × 10⁻⁶ → tulis 7.07)
✅ Jawaban: 7,07 × 10⁻⁶ T
B = (θ/360°) × μ₀I/(2r) = (270/360) × (4π×10⁻⁷ × 3)/(2 × 0,08) = 7,07 × 10⁻⁶ T
B = (θ/360°) × μ₀I/(2r) = (270/360) × (4π×10⁻⁷ × 3)/(2 × 0,08) = 7,07 × 10⁻⁶ T
9 Induksi Magnetik Solenoida
Sebuah solenoida dengan panjang 20 cm memiliki 200 lilitan dan dialiri arus 2 A. Tentukan induksi magnetik di pusat solenoida!
(μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Wb/Am) (Isikan angkanya saja, contoh: 2.51 × 10⁻³ → tulis 2.51)
✅ Jawaban: 2,51 × 10⁻³ T
B = μ₀ × N × I / L = 4π×10⁻⁷ × 200 × 2 / 0,2 = 2,51 × 10⁻³ T
B = μ₀ × N × I / L = 4π×10⁻⁷ × 200 × 2 / 0,2 = 2,51 × 10⁻³ T
10 Induksi Magnetik Toroida
Sebuah toroida memiliki jari-jari efektif 25 cm dengan 500 lilitan dan dialiri arus 1 A. Tentukan induksi magnetik pada sumbu toroida!
(Isikan angkanya saja, contoh: 4.0 × 10⁻⁴ → tulis 4.0)
✅ Jawaban: 4,0 × 10⁻⁴ T
B = μ₀ × N × I / (2πr) = 4π×10⁻⁷ × 500 × 1 / (2π × 0,25) = 4,0 × 10⁻⁴ T
B = μ₀ × N × I / (2πr) = 4π×10⁻⁷ × 500 × 1 / (2π × 0,25) = 4,0 × 10⁻⁴ T
11 Arah Gaya Magnetik
Sebuah kawat berarus listrik dengan arah arus ke barat berada dalam medan magnet yang arahnya ke selatan.
Tentukan arah gaya magnetik yang dialami kawat tersebut!
✅ Jawaban: Ke atas
Menggunakan aturan tangan kanan untuk gaya Lorentz: arah arus (barat) × arah medan magnet (selatan) = arah gaya (atas).
Menggunakan aturan tangan kanan untuk gaya Lorentz: arah arus (barat) × arah medan magnet (selatan) = arah gaya (atas).
12 Gaya Magnetik pada Kawat (Sudut 30°)
Sebuah kawat penghantar panjangnya 0,6 m diletakkan di dalam medan magnet homogen 4 × 10⁻⁵ T dan membentuk sudut 30°.
Berapa N gaya magnet yang dialami kawat jika dialiri arus sebesar 5 A? (Isikan angkanya saja, contoh: 6.0 × 10⁻⁵ → tulis 6.0)
✅ Jawaban: 6,0 × 10⁻⁵ N
F = B I L sin θ = 4×10⁻⁵ × 5 × 0,6 × sin 30° = 6,0 × 10⁻⁵ N
F = B I L sin θ = 4×10⁻⁵ × 5 × 0,6 × sin 30° = 6,0 × 10⁻⁵ N
13 Gaya Magnetik Kawat Tegak Lurus
Sebuah kawat penghantar panjangnya 0,8 m dialiri arus sebesar 5 A. Apabila kawat tersebut berada dalam medan magnet
homogen 5 × 10⁻⁴ Wb/m² dan arah medan magnet tegak lurus arah arus listrik, tentukan besar gaya magnetik yang dialami kawat tersebut!
(Isikan angkanya saja, contoh: 2.0 × 10⁻³ → tulis 2.0)
✅ Jawaban: 2,0 × 10⁻³ N
F = B I L sin 90° = 5×10⁻⁴ × 5 × 0,8 × 1 = 2,0 × 10⁻³ N
F = B I L sin 90° = 5×10⁻⁴ × 5 × 0,8 × 1 = 2,0 × 10⁻³ N
14 Gaya Magnetik Antar Kawat
Dua buah kawat panjang sejajar terpisah pada jarak 10 cm, masing-masing dialiri arus sebesar 10 A dan 20 A.
Tentukan besar gaya magnetik per satuan panjang yang bekerja pada kawat! (μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Wb/Am)
(Isikan angkanya saja, contoh: 4.0 × 10⁻⁴ → tulis 4.0)
✅ Jawaban: 4,0 × 10⁻⁴ N/m
F/L = μ₀ I₁ I₂ / (2πa) = 4π×10⁻⁷ × 10 × 20 / (2π × 0,1) = 4,0 × 10⁻⁴ N/m
F/L = μ₀ I₁ I₂ / (2πa) = 4π×10⁻⁷ × 10 × 20 / (2π × 0,1) = 4,0 × 10⁻⁴ N/m
15 Gaya Lorentz pada Partikel Bermuatan
Sebuah partikel bermuatan sebesar 5 × 10⁻⁵ C bergerak dalam medan magnet 0,5 Wb/m² dengan kecepatan 2 × 10⁴ m/s.
Tentukan besarnya gaya magnetik yang dialami partikel tersebut jika arah geraknya membentuk sudut 30° terhadap medan magnet!
(Isikan angkanya saja, contoh: 2.5 → tulis 2.5)
✅ Jawaban: 2,5 N
F = q v B sin θ = 5×10⁻⁵ × 2×10⁴ × 0,5 × sin 30° = 2,5 N
F = q v B sin θ = 5×10⁻⁵ × 2×10⁴ × 0,5 × sin 30° = 2,5 N
Komentar