Намунаи саволҳои индуксияи электромагнитӣ дар бораи EMF

10 Contoh soal Induksi Elektromagnetik GGL Induksi

1. Suatu generator mempunyai kumparan dengan jumlah lilitan N dan luas penampang A. Kumparan berada dalam medan magnet B, kemudian diputar dengan суръати кунҷӣ ω sehingga timbul GGL induksi maksimum 50 volt. Jika medan magnet berubah menjadi 1/2 kali semula dan kecepatan sudutnya berubah menjadi 4 kali semula, maka besar GGL induksi maksimum menjadi…

A. 25 Volt

B. 50 волт

C. 100 волт

D. 200 волт

E. 250 волт

Пембахасан

Маълум аст, ки:

Jumlah lilitan 1 (N₁) = N

Luas penampang 1 (A₁) = А

Medan magnet 1 (B₁) = B

Суръати кунҷӣ 1 (ω)₁) = ω

GGL induksi maksimum 1 (ε₁) = 50 Вольт

Medan magnet 2 (B₂) = 0,5B = 0,5(1) = 0,5

Суръати кунҷӣ 2 (ω)₂) = 4ω = 4(1) = 4

Пурсида шуд: Besar GGL induksi maksimum 2 (ε₂)

Ҷавоб:

Persamaan GGL induksi maksimum :

ε_макс = N B A ω

Маълумот:

ε_макс = ggl induksi maksimum, N = jumlah lilitan, B = medan magnet, A = luas penampang, ω = kecepatan sudut

GGL induksi maksimum 1 (ε₁):

ε_макс = N B A ω

Jika ω = 1 dan B = 1 maka

50 = N (1) A (1)

50 = N A

GGL induksi maksimum 2 (ε₂):

ε_макс = N B A ω

NA = 50, B =0,5, ω = 4

ε_макс = (50)(0,5)(4)

ε_макс = 100

Ҷавоби дуруст C аст.

2. Agar GGL maksimum yang dihasilkan generator menjadi 1/2 kali semula, maka besaran yang harus diubah berdasarkan pernyataan di bawah ini adalah…

A. Kecepatan sudut dan jumlah lilitan dijadikan 2 kali semula

B. Induksi magnet dan frekuensinya dijadikan 2 kali semula

C. Luas penampang dijadikan 2 kali semula dan periodenya 4 kali semula

D. Jumlah lilitan dan periodenya dijadikan 4 kali semula

E. Frekuensi dan periodenya dijadikan 2 kali semula

Пембахасан

Persamaan GGL induksi maksimum :

ε_макс = N B A ω

Маълумот:

ε_макс = ggl induksi maksimum, N = jumlah lilitan, B = medan magnet, A = luas penampang, ω = kecepatan sudut

Jika N = 1, B = 1, A = 1, ω = 1 maka ε_макс = N B A ω = (1)(1)(1)(1) = 1

A. Kecepatan sudut (ω) dan jumlah lilitan (N) dijadikan 2 kali semula

ε_макс = N B A ω

ε_макс = (2)(1)(1)(2)

ε_макс = 4

B. Induksi magnet (B) dan frekuensinya (f) dijadikan 2 kali semula

Rumus kecepatan sudut (ω) = 2πf. Frekuensi berbanding lurus sehingga jika frekuensi (f) dijadikan 2 kali semula maka kecepatan sudut (ω) menjadi 2 kali semula.

ε_макс = N B A ω

ε_макс = (1)(2)(1)(2)

ε_макс = 4

C. Luas penampang (A) dijadikan 2 kali semula dan periodenya 4 kali semula

Rumus kecepatan sudut (ω) = 2πf = 2π/T. Periode berbanding terbalik sehingga jika periode menjadi 4 kali semula maka kecepatan sudut menjadi 1/4 kali semula.

ε_макс = N B A ω

ε_макс = (1)(1)(2)(1/4) = 2/4

ε_макс = 1/2 аст

D. Jumlah lilitan (N) dan periodenya (T) dijadikan 4 kali semula

Rumus kecepatan sudut (ω) = 2πf = 2π/T. Periode berbanding terbalik sehingga jika periode menjadi 4 kali semula maka kecepatan sudut menjadi 1/4 kali semula.

ε_макс = N B A ω

ε_макс = (4)(1)(1)(1/4) = 4/4

ε_макс = 1

E. Frekuensi (f) dan periodenya (T) dijadikan 2 kali semula

Frekuensi berbanding lurus sehingga jika frekuensi (f) dijadikan 2 kali semula maka kecepatan sudut (ω) menjadi 2 kali semula. Periode berbanding terbalik sehingga jika periode menjadi 2 kali semula maka kecepatan sudut menjadi 1/2 kali semula. Hasil akhir, kecepatan sudut bernilai tetap.

ε_макс = N B A ω

ε_макс = (1)(1)(1)(1)

ε_макс = 1

Ҷавоби дуруст C аст.

3. Fluks magnetik pada sebuah kumparan dengan 1.000 lilitan meningkat dari 0,03 Wb menjadi 0,04 Wb dalam waktu 0,2 sekon sehingga nilai GGL yang dihasilkan sebesar E₁Агар kumparan yang sama terjadi perubahan fluks magnetik dari 0,02 Wb menjadi 0,04 Wb dalam waktu 0,1 sekon, nilai GGL induksi yang dihasilkan sebesar E₂. Perbandingan E₁ ва Э₂ аст…

А. 1: 1

Б. 1: 2

C. 1: 4

D. 2: 1

E. 4: 1

Пембахасан

Маълум аст, ки:

Jumlah lilitan (N) = 1000

Perubahan fluks 1 (Dph₁) = 0,04 Wb – 0,03 Wb = 0,01 Wb

Selang waktu 1 (Δt₁) = 0,2 sekon

GGL induksi 1 = E₁

Perubahan fluks 2 (Dph₁) = 0,04 Wb – 0,02 Wb = 0,02 Wb

Selang waktu 2 (Δt₂) = 0,1 sekon

GGL induksi 2 = E₂

Пурсида шуд: E₁ : E₂

Ҷавоб:

Perbandingan E₁ ва Э₂ :

E₁ : Э₂

50: 200

1: 4

Ҷавоби дуруст C аст.

4. Sebuah kumparan menembus medan magnet homogen secara tegak lurus sehingga terjadi GGL induksi. Jika kumparan diganti dengan kumparan lain yang mempunyai lilitan 2 kali jumlah lilitan kumparan semula dan laju perubahan fluksnya tetap, maka perbandingan GGL induksi mula-mula dan akhir adalah…

А. 1: 1
Б. 1: 2
C. 2: 1
D. 3: 1
E. 3: 2

Пембахасан
Рӯшан аст :
Jumlah lilitan (N) awal = 1
Jumlah lilitan (N) akhir = 2
Laju perubahan fluks awal (ΔØ_B / Δt) = laju perubahan fluks akhir (ΔØ_B /Δt)
Пурсида шуд : Perbandingan GGL induksi mula-mula dan akhir
Ҷавоб :

Rumus hukum induksi Faraday :
E = -N (ΔØ)_B /Δt)
Keterangan : E = ggl induksi, N = jumlah lilitan, ΔØ_B / Δt = laju perubahan fluks
Perbandingan GGL induksi awal dan akhir :
E awal : E akhir
-N (ΔØ)_B / Δt) : -N (ΔØ)_B /Δt)
1: 2
Ҷавоби дуруст Б аст.

5. Pada keadaan awal (1) fluks magnetik berubah sebesar 5 Wb selama 2 detik pada sebuah kumparan yang mempunyai 20 lilitan. Pada keadaan (2) untuk perubahan fluks yang sama dibutuhkan waktu 8 detik. Perbandingan GGL induksi keadaan (1) dan (2) adalah…

А. 1: 1
Б. 2: 1
C. 3: 1
D. 4: 1
E. 4: 3

Пембахасан
Рӯшан аст :
Laju perubahan fluks (ΔØ_B / Δt) awal = 5/2
Laju perubahan fluks (ΔØ_B / Δt) akhir = 5/8
Jumlah lilitan (N) = 20
Пурсида шуд : Perbandingan GGL induksi awal dan akhir
Ҷавоб :
E awal : E akhir
-N (ΔØ)_B / Δt) : -N (ΔØ)_B /Δt)
20 (5/2) : 20 (5/8)
5/2: 5/8
1/1 : 1/4
4: 1
Ҷавоби дуруст D аст.

6. Fluks magnetik kumparan pertama mempunyai 200 lilitan berubah sebesar 0,06 Wb dalam waktu 0,4 s. Pada kumparan kedua, fluks magnetiknya berubah sebesar 0,08 Wb dalam waktu 0,2 s. Bila jumlah lilitan kumparan kedua diganti separuh jumlah lilitan kumparan pertama maka perbandingan GGL induksi kumparan pertama dan kedua adalah…
А. 2: 3
Б. 3: 1
C. 3: 4
D. 3: 5
E. 3: 8
Пембахасан
Рӯшан аст :
Laju perubahan fluks (ΔØ_B / Δt) awal = 0,06/0,4
Jumlah lilitan (N) awal = 200
Laju perubahan fluks (ΔØ_B / Δt) akhir = 0,08/0,2
Jumlah lilitan (N) akhir = 100
Пурсида шуд : Perbandingan GGL induksi awal dan akhir
Ҷавоб :
E awal : E akhir
-N (ΔØ)_B / Δt) : -N (ΔØ)_B /Δt)
200 (0,06/0,4) : 100 (0,08/0,2)
2 (0,15) : 1 (0,4)
0,3: 0,4
3: 4

7. Di antara faktor-faktor berikut :

(1) Jumlah lilitan kumparan

(2) Laju perubahan fluks magnetik

(3) Arah medan magnetik

Yang memperbesar GGL induksi adalah….

А. (1), (2) ва (3)

Б. танҳо (1) ва (2)

C. Танҳо (1) ва (3)

D. (1) танҳо

Танҳо E. (2)

Пембахасан

GGL adalah singkatan dari Gaya Gerak Listrik. Dengan kata lain, GGL adalah sumber arus listrik seperti baterai dll. Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Faraday ditemukan bahwa walaupun medan magnet konstan tidak dapat menghasilkan arus listrik tetapi perubahan medan magnet dapat menghasilkan arus listrik. Arus listrik yang dihasilkan ini dinamakan arus induksi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi GGL induksi dapat ditentukan menggunakan hukum induksi Faraday, secara matematis dinyatakan dengan rumus :

Tanda negatif pada rumus di atas menjelaskan bahwa arah medan magnet yang dihasilkan oleh arus induksi selalu berlawanan dengan arah medan magnet yang menghasilkan arus induksi.

Маълумот:

N = jumlah lilitan kumparan, B = medan magnetik, A = luas permukaan loop,  θ = sudut antara medan magnet (B) dengan garis yang tegak lurus permukaan kumparan (A).

Jika B tegak lurus permukaan kumparan maka θ = 0^o sehingga Φ_B = B A cos 0^o = БА (1) = B A.

Jika B sejajar permukaan kumparan maka θ = 90^o sehingga Φ_B = B A cos 90^o = БА (0) = 0.

Berdasarkan rumus di atas disimpulkan bahwa yang memperbesar GGL induksi adalah jumlah lilitan kumparan (N), laju perubahan fluks magnetik dan arah medan magnetik (θ).

Ҷавоби дуруст А аст.

8. Di antara faktor-faktor berikut :

(1) jumlah lilitan kumparan

(2) laju perubahan fluks magnetik

(3) hambatan luar

Yang mempengaruhi GGL induksi pada kumparan adalah….

А. (1) ва (3)

Б. (1) ва (2)

Танҳо C. (2)

D. (2) ва (3)

Танҳо E. (3)

Пембахасан

Ҷавоби дуруст Б аст.

9. Perhatikan gambar berikut! Jika arus listrik I dialirkan pada kawat AB maka arah gaya magnetik yang dialami kawat AB adalah…

A. Ke arah B
B. Ke kiri
C. Ke kanan
D. Tegak lurus masuk bidang kertas
E. Tegak lurus keluar bidang kertas

Пембахасан
Рӯшан аст :
Arah arus listrik = A ke B (ke bawah)
Самти майдони магнитӣ = қутби шимолӣ ба қутби ҷанубии магнит (ба тарафи рост)
Пурсида шуд : Arah gaya magnet
Ҷавоб :

Қоидаи дасти рост
Дасти ростатонро дароз кунед, ангушти калонатонро рост кунед ва чор ангушти дигаратонро пӯшед. Чор ангушти худро тавре ҷойгир кунед, ки онҳо ба самти майдони магнитӣ (B) нигаронида шаванд. Дон ibu jari menunjukan arah gerak muatan (v). Jika muatan listrik positif, telapak tangan kanan menuju arah gaya magnet (F). Jika muatan negatif, punggung tangan kanan menuju arah gaya magnet (F).

Arah arus listrik konvensional seperti pada soal di atas sama dengan arah muatan listrik positif. Jika diterapkan aturan tangan kanan maka arah gaya magnet adalah tegak lurus keluar bidang kertas atau menuju mata pembaca.
Ҷавоби дуруст E аст.

10. Kawat lurus berarus I diletakkan di antara dua kutub magnet seperti gambar. Arah gaya magnet pada kawat adalah searah dengan…

A. Sumbu z positif
B. Sumbu z negatif
C. Sumbu y positif
D. Sumbu y negatif
E. Sumbu x positif

Пембахасан
Рӯшан аст :
Arah arus listrik = ke kiri
Arah medan magnet = utara ke selatan (ke atas)
Пурсида шуд : Arah gaya magnet
Ҷавоб :
Jika diterapkan aturan tangan kanan maka arah gaya magnet adalah tegak lurus masuk bidang kertas atau menjauhi mata pembaca atau searah sumbu z negatif.
Ҷавоби дуруст Б аст.

Манбаи савол:

Саволҳои имтиҳони миллии физика барои мактаби миёна/мактаби миёнаи касбӣ