Soal Jawab Medan Magnet Induksi Standar UAS SMA / SMK / MA

Pada kesempatan kali ini, Ilmu Fisika akan membahas Soal Jawab Medan Magnet Induksi Standar UAS SMA / SMK / MA. 

Petunjuk

Rumus-rumus ditulis menggunakan $\LaTeX$ dengan JavaScript khusus $\LaTeX$ untuk me-loading-nya. Gunakan internet berkecepatan cukup agar bisa me-loading kode $\LaTeX$  100%. Bila terjadi Math Error berwarna merah, lakukan reload page !

Materi Medan Magnet Induksi yang akan dibahas antara lain tentang :

1. Kaidah Tangan Kanan
2. Kuat Medan Magnet Induksi : Kawat Lurus, Kawat Melingkar, Solenoida, Toroida
3. Gaya Magnet

Kaidah Tangan Kanan

Arus listrik mengalir sepanjang kawat dari Barat ke Timur. Arah medan magnet induksi yang dihasilkan arus listrik tersebut adalah ... .
Pennyelesaian :

Silakan cek teori tentang kaidah tangan kanan berikut ini : Kaidah Tangan Kanan untuk Menentukan Arah Medan Magnetik.

Dari ketentuan tersebut, dapat disimpulkan bahwa arah medan magnetik yang dihasilkan oleh arus listrik adalah

• di depan kawat ke Bawah
• di bawah kawat ke Belakang
• di belakang kawat ke Atas
• di atas kawat ke Depan

Kuat Medan Magnet Induksi

Besar kuat medan magnet di suatu titik yang letaknya sejauh $r$ dari suatu penghantar lurus yang dialiri arus listrik $I$ adalah sebanding dengan ... .

Penyelesaian :

Rumusan dasar Kuat Medan Magnet Induksi oleh arus yang mengalir pada kawat lurus panjang adalah $$B=\frac{\mu _{0}I}{2\pi a}$$

Maka dengan menyamakan makna $a$ sebagai $r$, kesimpulan yang dapat diambil adalah 

Kuat medan magnetik berbanding lurus dengan $\displaystyle \frac{I}{r}$ 

Jika titik tersebut yang berjarak 2 cm dari penghantar lurus panjang yang dialiri arus 10 ampere, maka besar induksi mangetik di titik tersebut adalah ... .

Penyelesaian :

$r$ = $2\,cm$ = $2\,x10^{-2}\,m$

$I$ = $10\,A$

Permeabilitas vakum, $\displaystyle \mu _{0}=4\pi\, x\,10^{-7}\,Wb\,A^{-1}\,m^{-1}$ 

Maka sesuai rumusan di atas

$\displaystyle B=\frac{\mu _{0}I}{2\pi a}$

$\displaystyle B=\frac{(4\pi \,x\,10^{-7})\,(10)}{(2\pi) \,(2\,x\,10^{-2})}$

$\displaystyle B=10^{-4}\,T$


Gaya Magnet / Gaya Lorentz

Rumusan dasar gaya Lorentz adalah $$F=B\,I\,l\,sin\theta$$

Dari rumusan tersebut dapat disimpulkan bahawa gaya yang dialami sebuah partikel bermuatan yang bergerak dalam medan magnet bergantung pada :

1. Kuat Induksi Medan Magnetik
2. Kuat Arus Listrik yang mengalir melalui kawat tersebut
3. Panjang Kawat
4. Sudut antara arah Medan Magnetik dengan Arus Listrik

Kuat Induksi Medan Magnetik di Pusat Kawat Lingkaran Berarus Listrik

Suatu kawat lingkaran memiliki radius $\displaystyle \frac{\pi}{2}$ meter, dialiri arus listrik searah sebesar $0,3\,A$. Tentukan Kuat Induksi Medan Magnet pada pusat kawat lingkaran tersebut !

Penyelesaian :

Radius lingkaran $a$ = $\displaystyle \frac{\pi}{2}\,m$

Kuat arus listrik $I$ = $0,3\,A$

Permeabilitas vakum, $\displaystyle \mu _{0}=4\pi\, x\,10^{-7}\,Wb\,A^{-1}\,m^{-1}$


Rumusan dasar Kuat Induksi Medan Magnetik di Pusat Kawat Lingkaran Berarus Listrik adalah $$B=\frac{(\mu _{0})(I)}{(2)(a)}$$
Maka

$\displaystyle B=\frac{(4\,\pi \,x\,10^{-7})(0,3)}{(2)(\pi /2)}$

Diperoleh

$\displaystyle B=1,2\,x\,10^{-7}\,T$