Ringkasan materi dan pembahasan soal UN fisika sma tentang Induksi Elektromagnetik dan Arus AC

RINGKASAN MATERI DAN PEMBAHASAN SOAL UN TENTANG INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

Ringkasan materi dan pembahasan soal-soal ujian nasional fisika sma tentang induksi elektromagnetik dan rangkaian arus AC yang meliputi: fluks magnetik, hukum Faraday, ggl induksi, transformator, arus AC sampai rangkaian RLC. Selain itu, bahasan ini dilengkapi dengan soal-soal latihan untuk mengukur tingkat pemahaman. Jadi pas buat persiapan menghadapi ujian nasional, ulangan harian, atau ujian lainnya. Berikut adalah beberapa contoh soal dan pembahasannya mengenai induksi elektromagnetik dan arus AC.

FLUKS MAGNETIK

Adalah medan magnet yang menembus suatu permukaan.

Keterangan:

Φ = fluks magnet (Wb)

B = induksi magnetik (T)

A = luas permukaan (m²)

θ = sudut antara induksi magnetik dengan garis normal. 

HUKUM FARADAY

Keterangan:

ɛ = ggl induksi (Volt).

N = banyak lilitan.

Δt = selang waktu.

ΔΦ = Φ₂ – Φ₁ = perubahan fluks magnet.

GGL INDUKSI KAWAT LURUS DALAM MEDAN MAGNET

Dengan L = panjang kawat, v = kecepatan kawat, dan θ = sudut antara B dengan v.

GGL INDUKSI GENERATOR

Dengan A = luas penampang kumparan dan ω = frekuensi sudut putaran.

TRANSFORMATOR

Trasformator adalah alat untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik.

Keterangan:

V_P = tegangan primer

V_S = tegangan sekunder

N_P = banyak lilitan primer

N_S = banyak lilitan sekunder

i_S = arus sekunder

i_P = arus primer

ARUS EFEKTIF DAN TEGANGAN EFEKTIF

Keterangan:

i_ef = arus efektif (A)

i_m = arus maksimum (A)

V_ef = tegangan efektif (Volt)

V_m = tegangan maksimum.

RANGKAIAN SERI R, L, C

Keterangan:

V_m = tegangan maksimum (Volt)

Z = impedensi (Ω)

R = hambatan (Ω)

X_L = ω . L = reaktansi induktif (Ω)

f = frekuensi resonansi
L = induktansi diri (Henry)
C = kapasitas kapasitor (F)

CONTOH SOAL INDUKSI ELEKTROMAGNETIK DAN PEMBAHASAN

SOAL NOMOR 1 (UN 2013)

Sepotong kawat menembus medan magnet homogen secara tegak lurus dengan laju perubahan fluks 3 Wb/s. Jika laju perubahan fluks diperbesar menjadi 6 Wb/s maka perbandingan GGL induksi sebelum dan sesudah laju perubahan fluksnya adalah...

A. 1 : 2
B. 1 : 4
C. 2 : 1
D. 3 : 4
E. 4 : 1

Pembahasan:
 
Jawaban: A

SOAL NOMOR 2 (UN 2013)

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 kedua diganti separuh jumlah lilitan kumparan pertama maka perbandingan GGL induksi kumparan pertama dan kedua adalah...

A. 2 : 3
B. 3 : 1
C. 3 : 4
D. 3 : 5
E. 3 : 8

Pembahasan:
 
Jawaban: C

SOAL NOMOR 3 (UN 2013)
Data tabel disamping adalah nilai lilitan dan tegangan pada dua transformator ideal.

Nilai pada tabel yang kosong adalah...
A. V2 = 3 V dan N2 = 600 lilitan
B. V2 = 3 V dan N2 = 800 lilitan
C. V2 = 6 V dan N2 = 600 lilitan
D. V2 = 2 V dan N2 = 800 lilitan
E. V2 = 8 V dan N2 = 800 lilitan

Pembahasan:
Menghitung V2
V1 / V2 = N1 / N2
1 / V2 = 100 / 200
V2 = 2 V
Menghitung N2
V1 / V2 = N1 / N2
4 / 8 = 400 / N2
N2 = 800 lilitan
Jawaban: D

Nomor 4 (UN 2009)

Sebuah magnet batang digerakkan menjauhi kumparan yang terdiri atas 600 lilitan. Fluks magnetik yang memotong berkurang dari 9.10⁻⁵ weber menjadi 4.10⁻⁵weber dalam selang waktu 0,015 sekon. Besar GGL induksi yang terjadi antara kedua ujung kumparan adalah...

A. 2 volt
B. 3 volt
C. 4 volt
D. 5 volt
E. 6 volt

Nomor 5 (UN 2013)
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...

A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. 2 : 1
D. 3 : 1
E. 3 : 2

Pembahasan
Diketahui:
N2 = 2 N1

∆Φ1 = ∆Φ2
Ditanya: ε1 :  ε2
Jawab:
Karena ∆Φ1 = ∆Φ2 maka perbandingan ε1 :  ε2 =
ε1 / ε2 = N1 / N2 = N1 / 2 N1 = 1/2
Jawaban : B

Nomor 6 (UN 2013)

Sepotong kawat menembus medan magnet homogen secara tegak lurus dengan laju perubahan fluks 3 Wb. Jika laju perubahan fluks diperbesar menjadi 6 Wb, maka perbandingan GGL induksi sebelum dan sesudah laju perubahan fluksnya adalah...
A. 1 : 2
B. 1 : 4
C. 2 : 1
D. 3 : 4
E. 4 : 1



Nomor 7 (UN 2008)

Kawat PQ panjang 50 cm digerakkan tegak lurus sepanjang kawat AB memotong medan magnetik serba sama 0,02 Tesla seperti pada gambar.

Besar dan arah arus induksi pada kawat PQ adalah....
A. 1 ampere dari P ke Q
B. 1 ampere dari Q ke P
C. 4 ampere dari P ke Q
D. 4 ampere dari Q ke P
E. 4,8 ampere dari P ke Q

Pembahasan:

Diketahui:

L = 50 cm = 0,5 m

B = 0,02 T

v = 2 m/s

R = 0,02 Ω

θ = 90⁰ (tegak lurus)

Ditanya: i = ...

Jawab:

Terlebih dahulu hitung GGL induksi.

ɛ = B . L . v sin θ

ɛ = 0,02 T . 0,5 m . 2 m/s sin 90⁰

ɛ = 0,02 Volt

Menghitung i (gunakan hukum Ohm).

I = V / R = 0,02 V / 0,02 Ω = 1 Ampere

Untuk menentukan arah arus gunakan kaidah tangan kanan.

Jempol = arah arus (i)
Telunjuk = arah kecepatan (v)
Jari tengah = arah medan magnet (B)
Arus listrik dari P ke Q
Jawaban: A

Nomor 8 (UN 2013)

Perhatikan tabel pengukuran tegangan dan arus dari sebuah transformator ideal berikut.

Berdasarkan data tabel di atas, nilai P dan Q adalah...
A. P = 1000 lilitan dan Q = 8 volt

B. P = 75 lilitan dan Q = 8 volt
C. P = 600 lilitan dan Q = 200 volt
D. P = 1000 dan Q = 25 volt
E. P = 8 lilitan dan Q = 600 volt

Nomor 9 (UN 2005)
Data spesifik dua buah generator tertera dalam tabel dibawah ini.

Jika generator berputar dengan frekuensi sama, maka perbandingan ggl maksimum generator A dan B adalah... A. 5 : 3
B. 5 : 1
C. 1 : 2
D. 1 : 3
E. 1 : 5

Soal latihan induksi elektromagnetik

Nomor 1

Fluks magnetik yang dihasilkan oleh medan magnetik B yang menembus tegak lurus permukaan seluas A adalah Φ. Jika medan magnetnya diperkecil menjadi 1/2 B sedangkan luas permukaan diperbesar menjadi 2A, maka fluks yang dihasilkan sama dengan ....Φ

A. 1/4
B. 1/2
C. 1
D. 2
E. 4

Nomor 2
Jika arus listrik yang mengalir pada kawat berbentuk cincin diperbesar, maka akan timbul arus induksi pada kawat yang arahnya berlawanan dengan arah semula.
SEBAB
Arah arus induksi menghasilkan medan magnet yang arahnya sedemikian rupa sehingga melawan terjadinya perubahan fluks.

Nomor 3
Gaya gerak listrik induksi yang dihasilkan pada cincin kawat yang digerakkan dalam medan magnet bergantung pada:
1. diameter cincin
2. besar medan magnet
3. arah penampang cincin
4. arah medan magnet
Pernyataan yang benar adalah...
A. 1 dan 3
B. 1, 2, dan 3
C. 1, 2, 3, dan 4
D. 2 dan 4
E. 4 saja

Nomor 4
Sebuah transformator step up menaikkan tegangan dari 200 V menjadi 1000 V. Daya keluarannya sebesar 20 W, efisiensi 20 % dan jumlah lilitan primernya 400 lilitan, maka:
1. kuat arus primer 0,08 A
2. kuat arus sekunder 0,02 A
3. daya masukan 16 W
4. jumlah lilitan sekunder 2000
Pernyataan yang benar adalah...
A. 1 dan 3
B. 1, 2, dan 3
C. 1, 2, 3, dan 4
D. 2 dan 4
E. 4 saja

Nomor 5
Sebuah kawat tertutup berbentuk persegi dengan luas 0,02 m2 diletakkan pada bidang datar. Medan magnet seragam diberikan pada bidang tersebut dengan arah menembus ke dalam bidang secara tegak lurus menjauhi pembaca. Medan magnet tersebut diturunkan dengan laju tetap 2 x 10-4 T/s. Jika hambatan kawat 0,1 Ohm, maka besar dan arah arus induksi yang timbul adalah...
A. 1 x 10-5 berlawanan arah jarum jam
B. 1 x 10-5 searah jarum jam
C. 2 x 10-5 berlawanan arah jarum jam
D. 4 x 10-5 searah jarum jam
E. 4 x 10-5 berlawanan arah jarum jam

Pembahasan soal induksi elektromagnetik video Youtube

.
Topik: #induksi elektromagnetik #Materi ujian nasional fisika