Pembahasan soal induksi magnet dan gaya magnet
1. Soal UN SMA/MA 2017 No.33
Perhatikan gambar di samping!
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
Pembahasan
Kawat 3 dipilih berarah ke atas sehingga menghasilkan gaya seperti pada gambar di atas.
Gaya F1 dikerjakan oleh kawat 1 pada kawat 3.
Gaya F2 dikerjakan oleh kawat 2 pada kawat 3.
Gaya 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.
Jawaban yang benar adalah A.
2. Soal UN fisika SMA/MA 2014/2015 No.30
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
Pernyataan yang benar adalah…
A. (1) dan (4)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (3)
D. (2) dan (4)
E. (3) dan (4)
Pembahasan
Rumus induksi magnet kawat lurus :
Keterangan :
μo = Permeabilitas ruang hampa atau konstanta magnetik
I = Arus listrik yang menngalir pada kawat
r = Jarak suatu titik dari kawat
B = Besar medan magnet
Jawaban yang benar adalah A.
3. Soal UN fisika SMA/MA 2014/2015 No.30
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) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (3)
D. (2) dan (4)
E. (3) dan (4)
Pembahasan
Pelajari rumus induksi magnet dan keterangan rumus sebelumnya.
Jawaban yang benar adalah A.
4. Soal UN fisika SMA/MA 2014/2015 No.31
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 T
B. 2π x10-5 T
C. 2,5π x10-5 T
D. 4π x10-5 T
E. 8π x10-5 T
Pembahasan
Diketahui :
Jari-jari kelengkungan (r) = 6 cm = 6 x 10-2 meter
Kuat arus listrik (I) = 8 Ampere
Permeabilitas vakum (µo) = 4π x 10-7 Wb.A-1 m-1
Ditanya : 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 :
Jawaban yang benar adalah B.
5. Soal UN fisika SMA/MA 2014/2015 No.31
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….
A. 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
Pembahasan
Diketahui :
Jari-jari kelengkungan (r) = 4π cm = 4π x 10-2 meter
Kuat arus listrik (I) = 2 Ampere
Permeabilitas vakum (µo) = 4π x 10-7 Wb.A-1 m-1
Ditanya : 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. Soal UN fisika SMA/MA 2014/2015 No.32
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)
A. 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
Pembahasan
Diketahui :
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
Ditanya : Besar dan arah gaya magnetik
Jawab :
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.
Jawaban yang benar adalah E.
7. Soal UN fisika SMA/MA 2014/2015 No.32
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)
A. 1.10-5 N.m-1, tarik-menarik
B. 2.10-5 N.m-1, tolak-menolak
C. 11.10-5 N.m-1, tarik-menarik
D. 20.10-5 N.m-1, tolak-menolak
E. 25.10-5 N.m-1, tarik-menarik
Pembahasan
Pembahasan
Diketahui :
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
Ditanya : Besar gaya magnetik persatuan panjang kawat
Jawab :
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.
Jawaban yang benar adalah B.
8. Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.34
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
Pembahasan
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.
Aturan tangan kanan
Rentangkan tangan kanan, tegakkan ibu jari dan rapatkan keempat jari yang lain. Atur agar keempat jari menunjukan arah medan magnet (B) 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).
Jawaban yang benar adalah D.
9. Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.34
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+
Pembahasan
Terapkan aturan tangan kanan.
Jawaban yang benar adalah B.
10. Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.34
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
Pembahasan
Arah arus listrik (muatan positif) = ke atas.
Arah medan magnet = kutub utara ke kutub selatan magnet (ke kanan)
Terapkan aturan tangan kanan.
Jawaban yang benar adalah A.