Fisikastudycenter.com- Contoh Soal dan Pembahasan tentang Induksi Elektromagnetik, Materi Fisika Kelas 3 SMA (Kelas 12). Contoh mencakup ggl induksi pada kumparan, kawat yang digerakkan pada medan magnetik, kaidah tangan kanan untuk menentukan arah arus induksi dan penggunaan matematis turunan, ggl maksimum pada generator.
Rumus Minimal GGL Kawat l ε = − Blv sin θ GGL Kumparan ε = − N (dφ/dt) ε = − N (Δφ/Δt) GGL Generator Arus Bolak-Balik ε = − B A N ω sin ωt GGL Kumparan Akibat Perubahan Kuat Arus ε = − L (d i/dt) ε = − L (Δ i/Δt) Soal No. 1 Kawat PQ panjang 50 cm digerakkan tegak lurus sepanjang kawat AB memotong medan magnetik serba sama 0,02 Tesla seperti pada gambar.
Tentukan : a) besar ggl induksi b) kuat arus yang mengalir pada kawat PQ c) arah kuat arus pada kawat PQ d) potensial yang lebih tinggi antara titik P dan Q e) besar gaya Lorentz pada PQ f) arah gaya Lorentz pada PQ g) daya yang diserap hambatan R = 0,02 Ω (Sumber gambar dan angka : Soal UN Fisika 2008)
Pembahasan a) besar ggl induksi
b) kuat arus yang mengalir pada kawat PQ
c) arah kuat arus pada kawat PQ Kaidah tangan kanan untuk arah arus induksi : - 4 jari = arah medan magnetik (B) - ibu jari = arah gerak kawat (v) - telapak tangan = arah arus induksi (i)
Arah arus dari P ke Q ( atau dari Q ke P melalui hambatan R) d) potensial yang lebih tinggi antara titik P dan Q Potensial P lebih tinggi dari Q karena arus listrik mengalir dari potensial lebih tinggi ke rendah. e) besar gaya Lorentz pada PQ
f) arah gaya Lorentz pada PQ Kaidah tangan kanan untuk menentukan arah gaya Lorentz (gaya magnetik) : - 4 jari = arah kuat medan maganet (B) - ibu jari = arah arus listrik (i) - telapak tangan = arah gaya (F) Arah gaya F ke kiri (berlawanan dengan arah gerak v) g) daya yang diserap hambatan R = 0,02 Ω
Soal No. 2 Sebuah kumparan memiliki jumlah lilitan 1000 mengalami perubahan fluks magnetik dari 3 x 10−5 Wb menjadi 5 x 10− 5 Wb dalam selang waktu 10 ms. Tentukan ggl induksi yang timbul! Pembahasan Data dari soal : Jumlah lilitan N = 1000 Selang waktu Δ t = 10 ms = 10 x 10−3 sekon
Selisih fluks Δ φ = 5 x 10− 5− 3 x 10− 5 = 2 x 10− 5 Wb
Soal No. 3 Kumparan dengan 10 lilitan mengalami perubahan fluks magnetik dengan persamaan: φ = 0,02 t3 + 0, 4 t2 + 5 dengan φ dalam satuan Weber dan t dalam satuan sekon. Tentukan besar ggl induksi saat t = 1 sekon! Pembahasan
Soal No. 4 Sebuah generator listrik AC menghasilkan tegangan sesuai persamaan berikut:
Tentukan: a) Frekuensi sumber listrik b) Tegangan maksimum yang dihasilkan c) Nilai tegangan efektif sumber Pembahasan a) Frekuensi sumber listrik
b) Tegangan maksimum yang dihasilkan
c) Nilai tegangan efektif sumber
Soal No. 5 Sebuah kumparan dengan induktansi 5 mH mengalami perubahan kuat arus yang mengalir dari 0,2 A menjadi 1,0 A dalam waktu 0,01 sekon. Tentukan besarnya tegangan yang timbul akibat peristiwa tersebut! Pembahasan Data dari soal : Induktansi kumparan L = 5 mH = 5 x 10−3 H Perubahan arus Δ i = 1,0 − 0,2 = 0,8 A Selang waktu Δ t = 0,01 sekon
Soal No. 6 Perhatikan gambar dibawah.
Kawat PQ panjang 20 cm digerakkan ke kanan dengan kecepatan 6 m/s. Jika induksi magnet B = 0,5 Wb m−2 maka kuat arus yang melalui hambatan R adalah.... A. 0,1 A B. 0,2 A C. 0,3 A D. 0,5 A E. 0,6 A Pembahasan ε = B l ν = 0,5 x 0,2 x 6 = 0,6 volt I = ε / R = 0,6 / 2 = 0,3 A Soal No. 7 Sebuah solenoida yang mempunyai 500 lilitan, dialiri arus searah sehingga timbul fluks magnet sebesar 2 . 10–3 weber. Jika induktansi solenoida 0,4 henry maka arus yang mengalir besarnya... A. 0,25 ampere B. 1,5 ampere C. 2 ampere D. 2,5 ampere E. 25 ampere (Soal Ebtanas 1991) Pembahasan Data Solenoida
N = 500 Δ φ = 2 . 10–3 weber L = 0,4 H I =....
Soal No. 8 Seseorang bekerja mereparasi sebuah generator listrik. Kumparan diganti dengan yang baru yang memiliki luas penampang 2 kali lipat dari semula dan jumlah lilitan 1,5 kali dari jumlah semula. Jika kecepatan putar generator diturunkan menjadi 3/4 kali semula, tentukan perbandingan GGL maksimum yang dihasilkan generator dibandingkan sebelum direparasi! Pembahasan GGL maksimum yang dihasilkan generator
Perbandingan sesudah direparasi dengan sebelum direparasi
Read more: http://fisikastudycenter.com/fisika-xii-sma/45-induksi-elektromagnetik#ixzz2xhQkFft5
http://fisikastudycenter.com/fisika-xii-sma/45-induksi-elektromagnetik =INDUKSI ELEKTROMAGNETIK= Imam Fauzi
Induksi elektromagnetik pertama kali dipelajari dan ditemukan oleh Michael Faraday pada tahun 1831. Induksi elektromagnetik atau imbas listrik merupakan pembangkitan energi listrik dari medan magnet. Induksi elektromagnetik terjadi pada suatu kumparan jika ada perubahan jumlah garis gaya magnet yang dilingkupi setiap saat.
GALVANOMETER adalah alat untuk menyelidiki besar dan arah arus induksi pada suatu rangkaian. Kita dapat membangkitkan GGL induksi dengan cara berikut. 1. Menggerakkan magnet keluar masuk kumparan 2. Memutar magnet di dekat kumparan 3. Memutar kumparan dalam magnet 4. Memutus-mutus arus listrik yang melalui kumparan. Jika jumlah garis gaya yang dilingkupi kumparan bertambah, jarum galvanometer menyimpang ke kanan. Jika jumlah garis gaya yang dilingkupi kumparan berkurang, jarum galvanometer menyimpang ke kiri. Penyimpangan jarum galvanometer ke kanan dan ke kiri tersebut menunjukkan bahwa GGL induksi yang dihasilkan kumparan berupa tegangan bolak-balik/AC (alternating current). Jika GGL induksi lebih besar, kuat arus induksi yang timbul juga lebih besar. Menurut Faraday, besar GGL induksi pada kedua ujung kumparan sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi kumparan. Artinya, semakin cepat terjadinya perubahan fluks magnetik, makin besar GGL induksi yang timbul. Adapun yang dimaksud FLUKS adalah banyaknya garis gaya magnet yang menembus suatu bidang. Ada berapa faktor yang menentukan besar GGL induksi yang diketahui dari besar penyimpangan jarum galvanometer. Jika kamu melakukan percobaan ini secara teliti dengan mengubah-ubah jumlah lilitan, kecepatan gerak magnet, dan kekuatan magnet yang digunakan, kamu akan dapat menyimpulkan bahwa besar GGL induksi bergantung pada tiga faktor, yaitu: 1. Jumlah lilitan pada kumparan 2. Kecepatan gerak magnet keluar-masuk kumparan 3. Kekuatan magnet batang yang digunakan. Induksi elektromagnetik saat ini sudah banyak dimanfaatkan untuk keperluan hidup sehari-hari. Orang pertama yang menyelidiki dan menemukan hal tersebut adalah MICHAEL FARADAY.
1. GENERATOR
Generator (dinamo) merupakan alat yang prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik. Alat ini pertama kali ditemukan oleh Michael Faraday. Generator adalah mesin yang mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Energi kinetik pada generator dapat juga diperoleh dari angin atau air terjun. Berdasarkan arus yang dihasilkan, generator dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu gerator AC (alternating current) dan generator DC (direct current). Generator AC menghasilkan arus bolak-balik dan generator DC menghasilkan arus searah. Baik arus bolak-balik maupun searah dapat digunakan untuk penerangan dan alat-alat pemanas. a. GENERATOR AC Bagian utama generator AC terdiri atas magnet permanen (tetap), kumparan (solenoida), cincin geser, dan sikat. Pada generator, perubahan garis gaya magnet diperoleh dengan cara memutar kumparan di dalam medan magnet permanen. Karena dihubungkan dengan cincin geser, perputaran kumparan menimbulkan GGL induksi AC. Oleh karena itu, arus induksi yang ditimbulkan berupa arus AC. GGL induksi yang ditimbulkan oleh generator AC dapat diperbesar dengan cara: ¤ memperbanyak lilitan kumparan, ¤ menggunakan magnet yang lebih kuat, ¤ mempercepat perputaran kumparan, dan ¤ menyisipkan inti besi lunak ke dalam kumparan. b. GENERATOR DC Prinsip kerja generator (dinamo) DC sama dengan generator AC. Namun pada generator DC arah arus induksinya tidak berubah. Hal ini karena cincin yang digunakan pada generator DC berupa cincin belah (komutator).
Source : http://peperonity.com/go/sites/mview/ipa/17734279
