Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten/kota – Hukum Ampere, GGL induksi, transformator

Hukum Ampere

1. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.55
Menurut H.C. Oersted, arus listrik menimbulkan medan magnet. Dengan mengembangkan pendapat itu, maka kumparan berarus listrik juga menimbulkan medan magnet. Kumparan yang jika berarus listrik menghasilkan medan magnet yang serupa medan magnet yang ditimbulkan oleh sebuah magnet batang adalah…

A. toroida
B. selenoida
C. kawat melingkar
D. kumparan berbentuk persegi panjang

Pembahasan

Magnet batang mempunyai dua kutub magnet yakni kutub utara dan selatan. Medan magnet yang ditimbulkan oleh magnet batang jika digambarkan berupa garis-garis medan magnet, garis-garis tersebut keluar dari kutub utara dan masuk ke kutub selatan.
Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Hukum Ampere, GGL induksi, transformator 1Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Hukum Ampere, GGL induksi, transformator 2Medan magnet yang ditimbulkan oleh magnet batang serupa dengan medan magnet yang ditimbulkan oleh selenoida, seperti pada gambar di samping.
Selenoida adalah kumparan kawat panjang yang mempunyai banyak lilitan. Gambar di samping menunjukkan contoh pembuatan magnet dengan cara dililiti kumparan kawat berarus listrik. arah kutub magnet dapat diketahui menggunakan kaidah tangan kanan.
Rentangkan tangan kanan, posisikan agar telapak tangan kanan menghadap ke wajah. Tegakkan ibu jari dan tekuk keempat jari lainnya ke depan menuju wajah. Arah tekukan keempat jari sama dengan arah aliran arus listrik pada kumparan, sedangkan ibu jari menunjuk ke arah kutub utara medan magnet. Ibu jari menujuk ke arah N sehingga N merupakan kutub utara magnet dan M merupakan kutub selatan magnet.
Jawaban yang benar adalah B.

Toroida

2. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.59
Medan magnet yang ditimbulkan oleh toroida yang dialiri arus listrik mempunyai arah….

A. tegak lurus bidang toroida
B. melingkar
C. bolak balik
D. bergantung waktu

Pembahasan
Toroida adalah selenoida yang berbentuk lingkaran sehingga menggunakan kaidah tangan kanan, medan magnet yang ditimbulkan toroida mempunyai arah melingkar.
Jawaban yang benar adalah B.

GGL Induksi

3. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.58
Sebuah magnet yang digerakkan masuk ke dalam sebuah kumparan, maka antara ujung-ujung kumparan akan terjadi gaya gerak listrik induksi, peristiwa ini disebabkan karena….
A. terjadi perubahan arah medan magnet yang memotong kumparan
B. terjadi perubahan kutub-kutub magnet yang memotong kumparan
C. terjadi perubahan jumlah garis gaya magnet yang memotong kumparan
D. terjadi pengurangan jumlah garis gaya magnet yang memotong kumparan
Pembahasan
Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Hukum Ampere, GGL induksi, transformator 3Gaya gerak listrik induksi dihasilkan oleh medan magnet yang berubah. Besarnya GGL induksi tidak bergantung pada laju perubahan medan magnet tetapi bergantung pada laju perubahan fluks magnetik. Fluks magnetik adalah jumlah garis medan magnet yang melewati kumparan. Secara matematis rumus fluks magnetik adalah ΦB = B A cos θ. Jika garis medan magnet tegak lurus luas permukaan kumparan maka sudut yang terbentuk antara garis medan magnet dengan garis normal adalah 0o, di mana cosinus 0o = 1. Apabila garis medan magnet sejajar dengan luas permukaan kumparan maka sudut yang terbentuk adalah 90o, di mana cosinus 90o = 0. Jadi fluks magnetik bernilai minimum ketika garis medan magnet sejajar dengan luas permukaan kumparan dan bernilai maksimum ketika garis medan magnet tegak lurus dengan luas permukaan kumparan.
Besar ggl induksi dihitung menggunakan rumus hukum induksi Faraday :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Hukum Ampere, GGL induksi, transformator 4

Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya gerak listrik induksi membangkitkan arus listrik yang arahnya berlawanan dengan asal perubahan fluks. Pernyataan ini disebut hukum Lenz.
Jawaban yang benar adalah C.

4. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.58
GGL induksi yang timbul pada suatu kumparan besarnya bertambah secara linear terhadap waktu. Jika luas permukaan kumparan tetap dan medan magnet berarah tegak lurus permukaan kumparan, maka grafik medan magnet yang mungkin untuk kondisi ini adalah….

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Hukum Ampere, GGL induksi, transformator 5

Pembahasan
Besar ggl induksi dihitung menggunakan rumus hukum induksi Faraday :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Hukum Ampere, GGL induksi, transformator 5

Jika medan listrik tegak lurus permukaan kumparan maka :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Hukum Ampere, GGL induksi, transformator 7

Keterangan :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Hukum Ampere, GGL induksi, transformator 8

Jika medan magnet tegak lurus permukaan kumparan maka rumus fluks magnet adalah :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Hukum Ampere, GGL induksi, transformator 11

B = medan magnet, A = luas permukaan kumparan.
Luas permukaan kumparan bernilai tetap dan medan magnet berarah tegak lurus permukaan kumparan sehingga bernilai tetap.
Jadi berdasarkan rumus di atas, dapat disimpulkan bahwa yang mempengaruhi nilai ggl induksi adalah laju perubahan fluks, bila laju perubahan fluks semakin besar maka GGL induksi semakin besar.
Jawaban yang benar adalah B.

Transformator

5. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.54
Perhatikan pernyataan berikut!
1. Jumlah lilitan primer lebih sedikit daripada jumlah lilitan sekunder
2. Tegangan primer lebih besar daripada tegangan sekunder
3. Arus primer lebih besar daripada arus sekunder
4. Daya primer lebih kecil daripada daya sekunder
Pernyataan yang sesuai dengan ciri-ciri trafo step up adalah….
A. pernyataan 1 dan 2
B. pernyataan 1 dan 3
C. pernyataan 2 dan 3
D. pernyataan 2 dan 4
Pembahasan
Transformator atau trafo adalah alat untuk mengubah tegangan listrik arus bolak balik (AC). Trafo terdiri dari dua jenis yakni trafo step up dan trafo step down. Trafo step up berfungsi menaikkan tegangan dan trafo step down berfungsi menurunkan tegangan listrik.
Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Hukum Ampere, GGL induksi, transformator 9Trafo step up berfungsi menaikan tegangan sehingga ciri-cirinya adalah :
1. Tegangan primer lebih kecil, tegangan sekunder lebih besar
2. Arus listrik primer lebih besar, arus listrik sekunder lebih kecil
3. Jumlah lilitan primer lebih sedikit, jumlah lilitan sekunder lebih banyak

Ciri-ciri trafo step down berfungsi menurunkan tegangan sehingga ciri-cirinya adalah :
Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Hukum Ampere, GGL induksi, transformator 101. Tegangan primer lebih besar, tegangan sekunder lebih kecil
2. Arus listrik primer lebih kecil, arus listrik sekunder lebih besar
2. Jumlah lilitan primer lebih banyak, jumlah lilitan sekunder lebih sedikit

Daya listrik adalah energi listrik yang digunakan selama selang waktu tertentu. Energi bersifat kekal karenanya daya juga bersifat kekal. Jadi energi listrik pada kumparan primer sama dengan energi listrik pada kumparan sekunder, demikian juga dengan daya listrik.
Rumus daya listrik :
P = V I
Keterangan : P = daya listrik, V = tegangan listrik, I = kuat arus listrik
Daya konstan karenanya berdasarkan rumus ini disimpulkan bahwa jika tegangan listrik besar maka kuat arus listrik kecil agar hasil kali antara tegangan listrik dan kuat arus listrik bernilai konstan.
Jawaban yang benar adalah B.

Ukuran Kertas : F4, Jumlah halaman : 74

Materi Pembahasan Soal :

  • Besaran, satuan, dimensi, pengukuran dan angka penting
  • Resultan vektor, besaran vektor dan skalar
  • Hukum Gerak Newton
  • Gerak Lurus
  • Usaha dan Energi Mekanik, Pesawat Sederhana
  • Fluida Statis
  • Gelombang Bunyi
  • Osilasi
  • Gelombang Mekanik
  • Alat Optik Cermin dan Lensa
  • Alat Optik Mata, Kacamata dan Teropong
  • Gelombang Cahaya
  • Pemuaian
  • Skala Suhu, Kalibrasi termometer
  • Kalor, Perubahan Wujud, Perpindahan Kalor, Asas Black
  • Muatan listrik, Gaya listrik
  • Rangkaian listrik, Hambatan listrik
  • Energi dan Daya listrik, Gerak Partikel Bermuatan
  • Hukum Ampere, GGL induksi, Transformator
Anda perlu masuk untuk melihat isi sepenuhnya. Silahkan . Bukan Member? Bergabung

error: