22 Beispiele für Aufgaben zur magnetischen Induktion und magnetischen Kraft
1. Schau dir das Bild an der Seite an!
Letak kawat ketiga dan arah arus agar pada kawat ketiga tidak mengalami gaya magnetik diukur dari kawat pertama adalah…
A. 9 cm arah arus ke atas
B. 6 cm arah arus ke atas
C. 6 cm arah arus ke bawah
D. 3 cm arah arus ke atas
E. 3 cm arah arus ke bawah
Diskussion
Kawat 3 dipilih berarah ke atas sehingga menghasilkan gaya seperti pada gambar di atas.
Stil F1 dikerjakan oleh kawat 1 pada kawat 3.
Stil F2 dikerjakan oleh kawat 2 pada kawat 3.
Stil F3 dikerjakan oleh kawat 3 pada kawat 1 dan kawat 2.
Agar pada kawat ketiga tidak mengalami gaya magnetik maka besar gaya F1 = besar gaya F2, dan arah kedua gaya berlawanan, seperti pada gambar di atas.
I3, μo dan 2π bernilai sama sehingga dilenyapkan dari persamaan.
Die richtige Antwort ist A.
2. Berikut ini faktor-faktor yang mempengaruhi besar induksi magnetik pada kawat penghantar.
(1) arus yang mengalir dalam kawat
(2) permitivitas
(3) kerapatan kawat
(4) jarak suatu titik terhadap kawat
Die korrekte Aussage lautet…
A. (1) und (4)
B. (1) und (3)
C. (2) und (3)
D. (2) und (4)
E. (3) und (4)
Diskussion
Formel induksi magnet kawat lurus :
Information :
μo = Permeabilitas ruang hampa atau konstanta magnetik
I = Arus listrik yang menngalir pada kawat
r = Jarak suatu titik dari kawat
B = Besar medan magnet
Die richtige Antwort ist A.
3. Perhatikan pernyataan yang berkaitan dengan induksi magnetik berikut.
(1) arus yang mengalir dalam kawat
(2) permeabilitas ruang hampa
(3) luas penampang kawat
(4) kerapatan kawat
Yang mempengaruhi besar induksi magnetik pada suatu kawat penghantar adalah…
A. (1) und (2)
B. (1) und (3)
C. (2) und (3)
D. (2) und (4)
E. (3) und (4)
Diskussion
Pelajari rumus induksi magnet dan keterangan rumus sebelumnya.
Die richtige Antwort ist A.
4. Kawat konduktor yang dibentuk seperti gambar di samping dialiri arus listrik i. Besar induksi magnet di pusat lingkaran (P) adalah… (µo = 4π.10-7 Wb.m-1.A-1)
A. π x10-5 Tesla
B. 2π x10-5 Tesla
C. 2,5π x10-5 Tesla
D. 4π x10-5 Tesla
E. 8π x10-5 Tesla
Diskussion
Ist bekannt :
Jari-jari kelengkungan (r) = 6 cm = 6 x 10-2 Meter
Elektrischer Strom (I) = 8 Ampere
Permeabilitas vakum (µo) = 4π x 10-7 Wb.A-1 m-1
Gefragt : Kuat medan magnet di pusat lingkaran (titik P)
Jawab :
360o - 90o = 270o. Karena 270o / 360o = 3/4 maka 270o = 3/4 keliling lingkaran.
Rumus kuat medan magnet di pusat kumparan dengan sejumlah lilitan :
Keterangan : B = kuat medan magnet, N = jumlah lilitan, I = kuat arus listrik, r = jari-jari kelengkungan.
Pada soal di atas, hanya terdapat 1 lilitan sehingga N dilenyapkan dari persamaan. Kumparan kawat pada soal di atas bukan 1 lingkaran tetapi 3/4 lingkaran. Rumus di atas disesuaikan lagi dengan soal ini sehingga berubah menjadi :
Kuat medan magnet di pusat lengkungan :
Die richtige Antwort ist B.
5. Arus 2 A mengalir pada sebuah kawat melingkar seperti gambar. Besar dan arah induksi magnetik di titik P jika jari-jari lingkaran 4π cm adalah….
Ein 5.10-5 T masuk bidang kertas
B. 4.10-5 T keluar bidang kertas
C. 3.10-5 T masuk bidang kertas
D. 2.10-5 T keluar bidang kertas
E. 1.10-5 T masuk bidang kertas
Diskussion
Ist bekannt :
Jari-jari kelengkungan (r) = 4π cm = 4π x 10-2 Meter
Elektrischer Strom (I) = 2 Ampere
Permeabilitas vakum (µo) = 4π x 10-7 Wb.A-1 m-1
Gefragt : Kuat medan magnet di pusat lingkaran (titik P)
Jawab :
Kumparan kawat pada soal di atas adalah 1/2 lingkaran.
Kuat medan magnet di pusat lengkungan :
6. Dua kawat sejajar dialiri arus seperti tampak pada gambar. Besar dan arah gaya magnetik yang dialami kedua kawat adalah… (μo = 4π. 10-7 Wb.A-1.m-1)
Ein 3.10-5 N, tolak-menolak
B. 5.10-5 N, tarik-menarik
C. 5.10-5 N, tolak-menolak
D. 6.10-5 N, tarik-menarik
E. 6.10-5 N, tolak-menolak
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Kuat arus 1 (I1) = 3 Ampere
Kuat arus 2 (I2) = 5 Ampere
Permeabilitas vakum (µo) = 4π x 10-7 wb A-1 m-1
Jarak antara kedua kawat (L) = 5 cm = 5 x 10-2 Meter
Gefragt: Besar dan arah gaya magnetik
Antwort:
Arah arus listrik pada kawat 1 berlawanan dengan arah arus listrik pada kawat 2 sehingga terjadi gaya tolak menolak antara kawat 1 dan kawat 2.
Besar gaya magnetik :
Gaya magnetik persatuan panjang kawat (F/l) yang dialami kedua kawat adalah 6 x 10-5 Newton.
Die richtige Antwort ist E.
7. Gambar berikut adalah dua kawat sejajar berarus listrik diletakkan pada jarak 20 cm satu sama lain. Besarnya gaya magnetik persatuan panjang kawat yang dialami kedua penghantar tersebut adalah… (μo = 4π. 10-7 Wb.A-1.m-1)
Ein 1.10-5 nm-1, tarik-menarik
B. 2.10-5 nm-1, tolak-menolak
C. 11.10-5 nm-1, tarik-menarik
D. 20.10-5 nm-1, tolak-menolak
E. 25.10-5 nm-1, tarik-menarik
Diskussion
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Kuat arus 1 (I1) = 5 Ampere
Kuat arus 2 (I2) = 4 Ampere
Permeabilitas vakum (µo) = 4π x 10-7 wb A-1 m-1
Jarak antara kedua kawat (L) = 20 cm = 20 x 10-2 Meter
Gefragt: Besar gaya magnetik persatuan panjang kawat
Antwort:
Arah arus listrik pada kawat 1 berlawanan dengan arah arus listrik pada kawat 2 sehingga terjadi gaya tolak menolak antara kawat 1 dan kawat 2.
Besar gaya magnetik :
Gaya magnetik persatuan panjang kawat (F/l) yang dialami kedua kawat adalah 2 x 10-5 Newton.
Die richtige Antwort ist B.
8. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan v dalam medan magnet homogen seperti gambar. Arah gaya magnet yang dialami elektron adalah…
A. keluar bidang gambar
B. masuk bidang gambar
C. ke kanan tegak lurus v
D. ke kiri tegak lurus v
E. ke atas berlawanan dengan v
Diskussion
Perhatikan gambar-gambar di atas. Simbol x artinya arah medan magnet B tegak lurus ke dalam menembus bidang monitor (menjauhi pembaca). Simbol o artinya arah medan magnet B tegak lurus ke luar (mendekati pembaca).
Arah gerak muatan listrik (v), arah medan magnet (B) dan arah gaya magnet (F) saling tegak lurus satu sama lain. Arah gerak muatan listrik, medan magnet dan gaya magnet ditentukan secara tepat menggunakan aturan tangan kanan.
Rechte-Hand-Regel
Strecken Sie Ihre rechte Hand aus, strecken Sie den Daumen und schließen Sie die übrigen vier Finger. Richten Sie die vier Finger so aus, dass sie in Richtung des Magnetfelds (B) zeigen. Dan ibu jari menunjukan arah gerak muatan (v). Jika muatan positif, telapak tangan kanan menuju arah gaya magnet (F). Jika muatan negatif, punggung tangan kanan menuju arah gaya magnet (F).
Die richtige Antwort ist D.
9. Perhatikan gambar berikut!
Elektron bergerak sejajar sumbu Y+ dalam medan magnet B. Apabila B searah sumbu Z+ (lihat gambar). Elektron akan mengalami gaya Lorentz yang searah…
A. Sumbu Y-
B. Sumbu X-
C. Sumbu Z+
D. Sumbu Y+
E. Sumbu X+
Diskussion
Terapkan aturan tangan kanan.
Die richtige Antwort ist B.
10 Sebuah kawat berarus listrik I diletakkan di antara dua kutub magnet utara dan selatan seperti gambar. Arah gaya Lorentz pada kawat adalah…
A. Masuk bidang kertas
B. Keluar bidang kertas
C. Menuju kutub utara magnet
D. Menuju kutub selatan magnet
E. Dari kutub utara menuju kutub selatan
Diskussion
Arah arus listrik (muatan positif) = ke atas.
Richtung des Magnetfelds = vom Nordpol zum Südpol des Magneten (nach rechts)
Terapkan aturan tangan kanan.
Die richtige Antwort ist A.
11 Gambar berikut menunjukkan arah induksi magnet yang benar akibat kawat penghantar berarus I adalah….
Diskussion
Induksi magnet atau medan magnet induksi dapat ditentukan menggunakan kaidah tangan kanan.
Cara pertama, jika penghantar arus listrik berupa kawat lurus maka medan magnet induksi ditentukan dengan cara sebagai berikut : Tegakkan ibu jari tangan kanan dan rentangkan keempat jari lainnya ke depan lalu bengkokkan keempat jari ke dalam telapak tangan. Sesuaikan arah ibu jari tangan kanan dengan arah arus listrik (I). Arah medan magnet induksi sama dengan arah tekukan keempat jari tangan lainnya.
Cara kedua, jika penghantar arus listrik berupa kawat berbentuk lingkaran maka medan magnet induksi ditentukan dengan cara sebagai berikut : Tegakkan ibu jari tangan kanan dan rentangkan keempat jari lainnya ke depan lalu bengkokkan keempat jari ke dalam telapak tangan. Sesuaikan arah keempat jari tangan kanan dengan arah arus listrik (I). Arah medan magnet induksi sama dengan arah ibu jari.
Sekarang terapkan kaidah tangan kanan pada masing-masing jawaban.
Jawaban A : Menggunakan aturan tangan kanan cara pertama, jawaban ini benar.
Jawaban B : Menggunakan aturan tangan kanan cara pertama, jawaban ini salah. Mengapa salah ? Lingkaran dan tanda x artinya arah medan magnet induksi menjauhi pembaca (tegak lurus masuk bidang kertas), sedangkan lingkaran dan bulatan hitam artinya arah medan magnet mendekati pembaca (tegak lurus ke luar bidang kertas). Jika diterapkan aturan tangan kanan maka lingkaran dan bulatan hitam harus berada di atas mewakili arah medan magnet yang mendekati pembaca, sedangkan lingkaran dan tanda x harus berada di bawah mewakili arah medan magnet yang menjauhi pembaca.
Jawaban C : Menggunakan aturan tangan kanan cara kedua, jawaban ini salah.
Jawaban D : Menggunakan aturan tangan kanan cara pertama, jawaban ini salah (mirip dengan jawaban B).
Jawaban E : Menggunakan aturan tangan kanan cara pertama, jawaban ini salah (mirip dengan jawaban B).
Die richtige Antwort ist A.
12 
Diskussion
Arah medan magnet induksi atau arah induksi magnetik dapat ditentukan menggunakan kaidah tangan kanan, seperti pada soal sebelumnya.
Jawaban A : Menggunakan aturan tangan kanan cara pertama, jawaban ini salah.
Jawaban B : Menggunakan aturan tangan kanan cara kedua, jawaban ini salah.
Jawaban C : Menggunakan aturan tangan kanan cara kedua, jawaban ini benar.
Jawaban D : Menggunakan aturan tangan kanan cara pertama, jawaban ini salah.
Jawaban E : Menggunakan aturan tangan kanan cara kedua, jawaban ini salah.
Die richtige Antwort ist C.
13. Perhatikan gambar! Dua kawat sejajar yang sangat panjang dialiri arus listrik yang sama besar yaitu 3 A. Jika jarak kedua kawat adalah 40 cm, maka induksi magnet di titik P adalah μo = 4π x 10-7 Wb A-1 m-1 Ist…
A. 2 x 10-6 T
B. 4 x 10-6 T
C. 6 x 10-6 T
D. 8 x 10-6 T
E. 12 x 10-6 T
Diskussion
Ist bekannt :
Elektrischer Strom (I) = 3 Ampere
Jarak kawat 1 dan 2 (r12) = 40 cm = 0,4 Meter
Jarak kawat 1 dan P (r1P) = 30 cm = 0,3 Meter
Jarak kawat 2 dan P (r2P) = 40 – 30 = 10 cm = 0,1 meter
µo = 4π x 10-7 Wb.A-1.m-1
Gefragt : Induksi magnet di titik P
Jawab :
Induksi magnet oleh kawat 1 (kawat kiri) :
Arah induksi magnet Komm herein bidang kertas atau tegak lurus ke dalam menjauhi mata pembaca.
Induksi magnet oleh kawat 2 (kawat kanan) :
Arah induksi magnet keluar bidang kertas atau tegak lurus ke luar menuju mata pembaca.
Induksi magnet di titik P :
BP = B2 - B1 = 6 x 10-6 - 2 x 10-6
BP = 4 x 10-6 Tesla
Arah induksi magnet di titik P sama dengan arah induksi magnet oleh kawat 2, yakni keluar bidang kertas atau tegak lurus ke luar menuju mata pembaca.
Die richtige Antwort ist B.
14. Sebuah penghantar lurus panjang dialiri arus 2 A seperti tampak pada gambar di samping. Besar dan arah induksi magnet di titik P adalah …. (μo = 4π x 10-7 Wb A-1 m-1)
A. 8 . 10-5 T, masuk bidang kertas
B. 6 . 10-5 T, keluar dari bidang kertas
C. 4 . 10-5 T, masuk bidang kertas
D. 2 . 10-5 T, keluar dari bidang kertas
E. 1 . 10-5 T, masuk bidang kertas
Diskussion
Ist bekannt :
Elektrischer Strom (I) = 2 Ampere
Jarak kawat ke titik P (rP) = 4 cm = 0,04 m
μo = 4π x 10-7 Wb. A-1 m-1
Gefragt : Besar dan arah induksi magnet di titik P
Jawab :
Arah induksi magnet masuk bidang kertas atau tegak lurus ke dalam menjauhi mata pembaca.
Die richtige Antwort ist E.
15. Selembar kawat berarus listrik dilengkungkan seperti pada gambar. Jika jari-jari kelengkungan sebesar 50 cm, maka besarnya induksi magnetik di pusat lengkungan adalah… (µo = 4π.10-7 Wb.A-1 m-1)
A. 1/3 π . 10-7 T
B. 1 . 10-7 T
C. π . 10-7 T
D. 2 . 10-7 T
E. 2π . 10-7 T
Diskussion
Ist bekannt :
Jari-jari kelengkungan (r) = 50 cm = 0,5 meter
Kuat arus (I) = 1,5 Ampere
Permeabilitas vakum (µo) = 4π,10-7 Wb.A-1 m-1
Gefragt : Kuat medan magnet di pusat lengkungan yang ditimbulkan oleh arus listrik yang mengalir pada kawat
Jawab :
360o = 1 keliling lingkaran. Karena 120o / 360o = 1/3 maka 120o = 1/3 keliling lingkaran.
Rumus kuat medan magnet di pusat kumparan dengan sejumlah lilitan :
Keterangan : B = kuat medan magnet, N = jumlah lilitan, I = kuat arus listrik, r = jari-jari kelengkungan.
Pada soal di atas, hanya terdapat 1 lilitan sehingga N dilenyapkan saja dari persamaan. Kumparan kawat pada soal di atas bukan 1 lingkaran tetapi 1/3 lingkaran. Rumus di atas disesuaikan lagi dengan soal ini sehingga berubah menjadi :
Kuat medan magnet di pusat lengkungan :
Arah medan magnet tegak lurus ke dalam menjauhi pandangan mata.
Die richtige Antwort ist E.
16. Seutas kawat lurus dilengkungkan dan dialiri arus 6 A seperti pada gambar. Jika jari-jari kelengkungan R = 3π cm, maka besar induksi magnetik di titik P adalah…
A. 0,5 x 10-5 T
B. 2,0 x 10-5 T
C. 4,0 x 10-5 T
D. 6,0 x 10-5 T
E. 8,0 x 10-5 T
Diskussion
Ist bekannt :
Jari-jari kelengkungan (r) = 3π cm = (3π/100) meter
= 3π/102 meter = 3π.10-2 Meter
Kuat arus (I) = 6 Ampere
Permeabilitas vakum (µo) = 4π,10-7 Wb.A-1 m-1
Gefragt : Kuat medan magnet di pusat lengkungan yang ditimbulkan oleh arus listrik yang mengalir pada kawat
Jawab :
360o = 1 keliling lingkaran. Karena 45o / 360o = 1/8 maka 45o = 1/8 keliling lingkaran.
Kuat medan magnet di pusat lengkungan :
Arah medan magnet tegak lurus ke dalam menjauhi pandangan mata.
Die richtige Antwort ist A.
17. Perhatikan gambar! Suatu penghantar dialiri arus listrik I = 9A, jika jari-jari kelengkungan R = 2π cm dan µo = 4π.10-7 Wb.A-1.m-1, maka besar induksi magnetik di titik P adalah…
A. 3 . 10-5 T
B. 6 . 10-5 T
C. 9 . 10-5 T
D. 12 . 10-5 T
E. 15 . 10-5 T
Diskussion
Ist bekannt :
Jari-jari kelengkungan (r) = 2π cm = (2π/100) meter
= 2π/102 meter = 2π.10-2 Meter
Kuat arus (I) = 9 Ampere
Permeabilitas vakum (µo) = 4π,10-7 Wb.A-1 m-1
Gefragt : Kuat medan magnet di pusat lengkungan yang ditimbulkan oleh arus listrik yang mengalir pada kawat
Jawab :
360o - 120o = 240o. Karena 240o / 360o = 2/3 maka 240o = 2/3 keliling lingkaran.
Kuat medan magnet di pusat lengkungan :
Arah medan magnet tegak lurus ke dalam menjauhi pandangan mata.
Die richtige Antwort ist B.
18
Kawat P dialiri arus listrik 6 A dengan arah ke atas seperti gambar berikut :
Jika µo = 4π.10-7 wbA-1m-1 dan terjadi gaya tolak menolak per satuan panjang antara kawat P dengan Q sebesar 1,2.10-5 nm-1, maka besar dan arah arus listrik pada kawat Q adalah….
A. 1 A ke atas
B. 1 A ke bawah
C. 10 A ke atas
D. 10 A ke bawah
E. 20 A ke atas
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
IP = 6 Ampere
µo = 4π x 10-7 wb A-1 m-1
F/l = 1,2 x 10-5 Nm-1
L = 1 Meter
Gefragt: Besar dan arah arus listrik pada kawat Q
Antwort:
Arah arus listrik pada kawat Q :
Terjadi gaya tolak menolak antara kawat P dan kawat Q sehingga arah arus listrik pada kawat P berlawanan dengan arah arus pada kawat Q. Pada kawat P arah arus listrik ke atas sehingga pada kawat Q arah arus listrik ke bawah.
Besar arus listrik pada kawat Q :
Die richtige Antwort ist D.
19 Dua kawat sejajar L dan M terpisah 2 cm satu sama lain (lihat gambar). Pada kawat M dialiri arus 4 A dan kedua kawat mengalami gaya tolak menolak per satuan panjang sebesar 6 x 10-5 Nm-1. Besar dan arah kuat arus pada kawat L adalah…. (µo = 4π.10-7 Wb.A-1m-1)
A. 1,2 A searah dengan arus pada kawat M
B. 1,2 A berlawanan arah dengan arus pada kawat M
C. 1,5 A searah dengan arus pada pada kawat M
D. 1,5 A berlawanan arah dengan arus pada kawat M
E. 2,4 A searah dengan arus pada kawat M
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
IM = 4 Ampere
µo = 4π x 10-7 wb A-1 m-1
F/l = 6 x 10-5 Nm-1
L = 2 cm = 0,02 meter
Gefragt: Besar dan arah kuat arus listrik pada kawat L
Antwort:
Arah arus listrik pada kawat L :
Terjadi gaya tolak menolak antara kawat L dan kawat M sehingga arus listrik pada kawat L berlawanan arah dengan arus pada kawat M. Pada kawat M arus listrik berarah ke atas sehingga pada kawat L arus listrik berarah ke bawah.
Besar arus listrik pada kawat L :
Die richtige Antwort ist D.
20. Jika q adalah muatan listrik positif, v adalah gerak muatan, B adalah medan magnet dan F adalah arah gaya magnet, maka gambar yang tepat untuk sebuah muatan yang melintasi medan magnet adalah…
Diskussion
Arti simbol x dan o pada gambar
Perhatikan gambar-gambar di atas. Simbol x artinya arah medan magnet B tegak lurus ke dalam menembus bidang monitor (menjauhi pembaca). Simbol o artinya arah medan magnet B tegak lurus ke luar (mendekati pembaca).
Arah gerak muatan listrik (v), arah medan magnet (B) dan arah gaya magnet (F) saling tegak lurus satu sama lain. Arah gerak muatan listrik, medan magnet dan gaya magnet ditentukan secara tepat menggunakan aturan tangan kanan.
Rechte-Hand-Regel
Strecken Sie Ihre rechte Hand aus, strecken Sie den Daumen und schließen Sie die übrigen vier Finger. Richten Sie die vier Finger so aus, dass sie in Richtung des Magnetfelds (B) zeigen. Dan ibu jari menunjukan arah gerak muatan (v). Jika muatan positif, telapak tangan kanan menuju arah gaya magnet (F). Jika muatan negatif, punggung tangan kanan menuju arah gaya magnet (F).
Terapkan kaidah tangan kanan pada gambar-gambar di atas.
Die richtige Antwort ist A.
21. Sebuah muatan negatif (-q) bergerak di dalam medan magnet homogen B seperti ditunjukkan pada gambar. Gambar yang benar mengenai gaya magnetik yang dialami muatan adalah…
Diskussion
Terapkan Rechte-Hand-Regel pada gambar-gambar di atas.
Die richtige Antwort ist E.
22. Sebuah muatan positif bergerak memotong medan magnet homogen secara tegak lurus. Gambar yang benar tentang arah gaya magnet, kecepatan, dan medan magnet adalah…
Diskussion
Terapkan Rechte-Hand-Regel pada gambar-gambar di atas.
Die richtige Antwort ist B.
Fragequelle:
Physikfragen für die nationale Prüfung an weiterführenden Schulen/Berufsschulen
