Soal Lat Medan Magnetik – 1 (SMA Kelas XII - IPA)

SOAL LATIHAN

 

Nama Sekolah         : SMA WR SUPRATMAN 2 MEDAN

Tahun Pelajaran       : …………………………

Semester                 : …………………………

Kelas                        : …………………………

Materi                       : Soal Lat Medan Magnetik – 1

Hari / tanggal            : …………………………

Waktu                       : …………………………

Guru                         : Parulian Simorangkir,S.si., S.Pd

 

 

Soal Uraian

 

Medan magnetik oleh penghantar lurus berarus

 

Soal : 1

Perhatikan gambar di bawah ini,

L   = panjang kawat

A  = bidang datar yang tegak lurus I

M = titik yang berada pada bidang A yang berjarak 1 cm dari kawat.  

 

Kawat L dialiri arus listrik 50 amper ke atas. Jika μ₀ = 4π.10 ^{– 7} wb/A.m. Tentukan besar induksi magnetik di titik M.

 

Soal : 2

Dua kawat lurus panjang dan sejajar masing – masing dialiri arus listrik 5A dan 10A dengan arah berlawanan. Kedua kawat terpisah sejauh 10 cm. Tentukan besar induksi magnetik pada suatu titik di tengah – tengah garis hubung antara kedua kawat tersebut.

 

Soal : 3

Dua kawat yang lurus dan sejajar masing – masing dialiri arus yang searah 6A dan 9A. Kedua kawat terpisah pada jarak 15 cm. Pada jarak berapa dari kawat 6A induksi magnetik di suatu titik bernilai nol.

 

Soal : 4

Dua kawat yang lurus dan panjang terpisah pada jarak 2a. Kedua kawat dialiri arus yang sama besar dengan arah yang berlawanan. Induksi magnetik di tengah – tengah antara kedua kawat adalah B. Tentukan besar induksi magnetik di titik yang berjarak a dari kawat pertama dan berjarak 3a dari kawat kedua.

 

Soal : 5

Seutas kawat panjang pertama berarus 9A terletak pada sumbu x positip. Seutas kawat panjang kedua berarus 8A terletak pada sumbu y positip. Tentukan besar induksi magnetik pada titik yang koordinatnya x = 4 cm dan y = 6 cm yang dihasilkan oleh :

a)  Kawat pertama saja

b)  Kawat kedua saja

c)  Gabungan kedua kawat tersebut

 

Soal : 6

Dua penghantar L dan M lurus dan panjang terletak sejajar dengan jarak 10 cm. Masing – masing berarus listrik 36 A dan 20 A. Hitunglah induksi magnetik pada suatu titik yang berjarak 6 cm dari kawat L dan 8 cm dari kawat M.

 

Soal : 7

Empat penghantar sejajar yang sangat panjang masing – masing mengalirkan arus I = 4A. Titik pusat keempat membentuk bujur sangkar seperti gambar berikut.

Arah arus adalah keluar bidang kertas di titik A dan B (ditunjukkan oleh tanda dot) dan masuk ke bidang kertas di titik C dan D (ditunjukkan oleh tanda cross). Hitung besar dan arah induksi magnetik di titik P yang terletak pada pusat bujur sangkar.

 

Medan magnetik oleh penghantar melingkar berarus

 

Soal : 8

Sebuah kawat yang berbentuk lingkaran terdiri atas 20 lilitan. Jari – jari lingkaran 10 cm. Agar induksi magnetik di pusat lingkaran sama dengan 4π x 10 ^{– 3} wb/m². Tentukan kuat arus listrik yang mengalir. (μ₀ = 4π x 10 ^{– 7} wb.m ^{– 1} . A ^{– 1} )

 

Soal : 9

Berapa banyak lilitan dalam suatu kumparan melingkar datar dengan jari – jari 10 cm. Sehingga arus 10 A yang melalui kumparan menghasilkan induksi magnetik 3 x 10 ^{– 3} T di pusatnya.

 

Soal : 10

Suatu kawat lurus dilengkungan seperti gambar di bawah ini.

Jika kawat dialiri arus 2i, tentukan besar dan arah induksi magnetik di titik P. (nyatakan jawaban anda dalam μ₀, i, dan a).

 

Soal : 11

Seutas kawat lurus dilengkungan seperti gambar di bawah ini dan dialiri kuat arus i.

Jika sudut pusat busur 30⁰ dan panjang total kawat yang berbentuk huruf V tertutup adalah 1,2 meter. Tentukan besar dan arah induksi magnetik di titik P. Jika kuat arus 3 A. Abaikan sumbangan medan magnetik oleh arus listrik dalam busur kecil di dekat P.  

 

Soal : 12

Seutas kawat lurus dilengkungan membentuk garis – garis yang berarah radial dan busur – busur lingkaran yang berpusat di titik P, seperti ditunjukkan pada gambar.

Tentukan besar dan arah induksi magnetik B di titik P.

 

Gaya Lorentz

 

Soal : 13

Seutas kawat yang terletak pada bidang XY membuat sudut 60⁰ terhadap sumbu x positip dan dialiri arus 5 A seperti gambar.

Kawat tersebut dipengaruhi oleh medan magnetik sebesar 0,035 T. Tentukan besar dan arah gaya pada kawat sepanjang 90 cm, jika medan magnetik berarah ke sumbu :

a)  X positip

b)  Y positip

c)  Z positip

 

Soal : 14

Seutas kawat yang panjangnya 10 cm berada tegak lurus di dalam medan magnetik. Jika rapat fluks magnetiknya 0,2 Tesla dan arus yang mengalir di dalam kawat itu 45 A. Tentukan besar gaya yang dialami kawat itu.

 

Soal : 15

Sebuah penghantar lurus dengan panjang 50 mm dialiri arus listrik 1,5 A. Dan mengalami sebuah gaya 6,0 mN ketika diletakkan dalam suatu daerah medan magnetik serba sama dengan induksi magnetik 80 mN.A ^{– 1} .m ^{– 1} . Berapa besar sudut yang dibentuk oleh arah medan magnetik dan arah memanjang penghantar.

 

Soal : 16

Sebuah kawat melingkar yang berarus 2 A, jari – jari r = 8 cm terletak di permukaan meja. Pada kawat itu bekerja medan magnet sebesar 0,065 T dengan arah vertikal ke bawah. Tentukan :

a)  Gaya total pada kawat karena medan magnet itu.

b)  Gaya pada kawat sepanjang 3 mm.

 

Soal : 17

Sebuah kabel listrik dengan massa jenis 18,0 x 10³ kg/m³ dan dialiri arus listrik 550 A dengan arah dari Barat ke Timur. Komponen horizontal induksi magnetik Bumi adalah 16 μT, dan menyebabkan sebuah gaya bekerja pada kawat yang besarnya sama dengan berat kabel tetapi berlawanan arah. Hitunglah :

a)  Massa per satuan panjang kabel

b)  Luas penampang kabel

 

Soal : 18

Sebuah kumparan empat persegi panjang dengan ukuran 24 cm x 10 cm dan memiliki 40 lilitan. Kumparan dialiri arus sebesar 3 ampere dan berada dalam suatu medan magnet serbasama sebesar 0,5 wb/m². Hitung besar momen kopel bila bidang kumparannya sejajar medan magnet.

 

Soal : 19

Sebuah kumparan terdiri atas 50 lilitan berbentuk bujur sangkar dengan sisi 20 cm. Kumparan dialiri arus listrik 5 A dan berada dalam medan magnetik homogen 0,2 x 10 ^{– 2} wb/m². Bidang kumparan tegak lurus terhadap garis gaya magnet. Tentukan Momen kopel yang terjadi pada kumparan saat bidang kumparan sejajar dengan arah medan magnetik tersebut.

 

Soal : 20

Sebuah kumparan kawat 30 lilitan terletak mendatar di atas permukaan meja. Luas bidang kumparan adalah 150 cm². Kumparan tersebut dialiri arus 25 A. Tentukan momen kopel yang ditimbulkan oleh medan magnetik serba sama 70 x 10 ^{– 3} T, jika garis gaya magnetik itu :

a)  Sejajar dengan permukaan meja

b)  Tegak lurus dengan permukaan meja

c)  Membuat sudut 30⁰ terhadap permukaan meja.

 

Soal : 21

Pada dua buah kawat sejajar yang masing – masing dialiri arus listrik yang sama besar, timbul gaya yang besarnya 2 x 10 ^{– 7} N/m. Jarak antara kedua kawat 1,0 meter. Tentukan kuat arus listrik dalam setiap kawat.

 

Soal : 22

Gambar di bawah ini menunjukkan tiga buah kawat sejajar yang dialiri arus listrik.

Tentukan besar dan arah gaya Lorentz per satuan panjang pada kawat yang terletak :

a)  Kawat paling kiri

b)  Kawat yang di tengah

c)  Kawat paling kanan  

 

Soal : 23

Perhatikan gambar di bawah ini,

Kawat panjang pq lurus dan dialiri arus listrik sebesar i₁ = 10 A dan kawat empat persegi panjang ABCD dilalui arus i₂ = 5 A. Tentukan besar dan arah gaya yang dialami kawat empat persegi panjang ABCD. (dalam satuan mikronewton).

 

Soal : 24

Pada gambar di bawah ini, ditunjukkan tiga buah kawat lurus panjang dan sejajar. Ketiga kawat lurus dialiri arus i yang arahnya keluar bidang kertas.

Tentukan besar dan arah gaya per satuan panjang yang dialami oleh kawat yang melalui titik P. (nyatakan dalam μ, i, dan a)

 

Soal : 25

Untuk dimensi – dimensi yang diketahui pada gambar di bawah ini.

Tentukan besar dan arah gaya yang dialami loop kawat ABCD.

 

Soal : 26

Sebuah elektron bergerak pada bidang xy dengan kecepatan 3,0 x 10⁵ m/s dengan sudut 30⁰ ke atas terhadap sumbu x positip. Elektron tersebut berada dalam daerah medan magnetik 7,5 x 10 ^{– 3} T. Tentukan besar dan arah gaya yang bekerja pada elektron, jika garis gaya berarah ke :

(a)    Sumbu x positip

(b)    Sumbu y negatip

(c)    Sumbu z positip

 

Soal : 27

Elektron bergerak dengan kecepatan 5 x 10⁴ m/s sejajar dengan kawat yang berarus 10 A. Tentukan besar gaya yang dialami elektron pada jarak 1 cm dari kawat. (muatan elektron e = 1,6 x 10 ^{– 19} C dan μ₀ = 4π x 10 ^{– 7} wb.m ^{– 1} . A ^{– 1} ).

 

Soal : 28

Sebuah partikel yang bermassa m dan bermuatan q bergerak melingkar dengan laju v dalam medan magnetik homogen yang kuat medannya B. Tentukan :

a.   Jari – jari lintasan partikel

b.   Kecepatan sudut partikel

c.   Momentum sudut partikel

(nyatakan jawaban anda dalam m, q, v, dan B).

 

Soal : 29

Sebuah zarah (partikel) bermuatan listrik, bergerak dan masuk ke dalam medan magnet sedemikian rupa sehingga lintasannya berupa lingkaran dengan jari – jari 10 cm. Jika zarah lain bergerak dengan laju 1,2 kali zarah pertama maka jari – jari lingkarannya 20 cm. Tentukan perbandingan massa per muatan antara zarah pertama dan zarah kedua.

 

Soal : 30

Lintasan partikel di dalam sebuah spektrometer massa dengan kuat medan magnetik homogen B = 2,0 wb/m² membentuk lintasan berupa seperempat lingkaran dengan B tegak lurus bidang lingkaran. 

Jari – jari lingkaran R = 5 cm dan ion Ca²⁺ (nomor massa Ca = 40 sma) dipercepat melalui medan listrik dengan bedapotensial V = 250 volt dan setelah disimpangkan 90⁰ masuk detektor. Bila V diubah sehingga menjadi 1000 volt. Tentukan nomor massa ion M⁺ yang dapat masuk ke detektor.