SOAL DAN PENYELESAIAN INDUKSI ELEKTROMAGNETIK SBMPTN
1. Sebuah partikel yang mempunyai massa 200 mg dan membawa muatan 2x10-8 C ditembakkan tegak lurus dan horizontal pada medan magnet homogen yang horizontal dengan kecepatan 5x104 m/s. Jika partikel tersebut tidak berubah arah, maka kerapatan fluks magnetiknya sama dengan .....
A. 10 Wb/m2
B. 5 Wb/m2
C. 2 Wb/m2
D. 0,5 Wb/m2
E. 0,2 Wb/m2
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*} F&=mg\\ qvB&=mg\\ B&=\frac{mg}{qv}\\B&=\frac{200x10^{-6}.10}{2x10^{-8}x5x10^{4}}\\ B&=2T\end{align*}
2. Jari-jari gerak proton di dalam sebuah sinkrotron proton adalh 120 m. Jika energi proton sebesar 1,6x10-9J, maka induksi magnet yang diperlukan sebesar....
A. 2,50 T
B. 0,28 T
C. 1,60 T
D. 0,02 T
E. 1,20 T
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}B&=\frac{\sqrt{2E_{k}m}}{qR}\\B&=\frac{\sqrt{2.1,6.10^{-9}.1,67.10^{-27}}}{1,6.10^{-19}.120}\\B&=0,12T\end{align*}
3. Jika dua kawat lurus panjang dan sejajar masing-masing dialiri arus listrik sebesar i, maka gaya yang dialami tiap-tiap kawat berbanding lurus dengan .....
A. i2
B. i-√i
C. i√i
D. √i
E. i
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}F&=\frac{\mu _{o}i_{1}i_{2}l}{2\pi a}\\i_{1}&=i_{2}=i\\F&\approx i^{2}\end{align*}
4. Tongkat konduktor yang panjangnya 1m berputar dengan kecepatan sudut tetap sebesar 10 rad/s di dalam daerah bermedan magnet seragam 0,1 T. Sumbu putaran tersebut melalui salah satu ujung tongkat dan sejajar dengan arah garis-garis medan magnet. Gaya gerak listrik yang terinduksi antara kedua ujung tongkat tersebut adalah .....
A. 6,0 V
B. 1,0 V
C. 3,1 V
D. 0,5 V
E. 1,6 V
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}\varepsilon &=\frac{1}{2}B\omega R^{2}\\\varepsilon &=\frac{1}{2}0,1.10.1^{2}\\\varepsilon &=0,5V\end{align*}
5. Sebuah transformator memiliki tegangan primer 220 volt dengan jumlah lilitan 100 gulungan, akan diubah tegangannya menjadi 110 volt. Jumlah lilitan agar sesuai dengan yang diinginkan adalah ....
A. 200 lilitan
B. 150 lilitan
C. 100 lilitan
D. 75 lilitan
E. 50 lilitan
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}\frac{N_{p}}{N_{s}}&=\frac{V_{p}}{V_{s}}\\\frac{100}{N_{s}}&=\frac{220}{110}\\V_{s}&=50\end{align*}
6. Suatu muatan positif sebesar 0,2 C bergerak dengan kecepatan 2 m/s dalam medan magnet yang besarnya 5 Wb/m2. Jika arah kecepatan muatan itu sejajar dengan arah medan magnetik, maka gaya yang dialami muatan tersebut adalah .....
A. 50 N
B. 0,08 N
C. 2 N
D. Nol
E. 0,5 N
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}F&=B.q.v.sin\alpha \\\Rightarrow \alpha &=0^{o}\\F&=0\end{align*}
7. Perbandingan jumlah lilitan kawat pada kumparan primer dan sekunder sebuah transformator adalah 1 : 4. Tegangan dan kuat arus masuknya masing-masing 10 V dan 2A. Jika daya rata-rata yang berubah menjadi kalor pada transformator tersebut adalah 4 W dan tegangannya 40 V, maka kuat arus keluarannya adalah ....
A. 0,8 A
B. 0,4 A
C. 0,6 A
D. 0,1 A
E. 0,5 A
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}P_{p}&=P_{s}+P_{h}\\10.2&=40i_{s}+4\\i_{s}&=0,4A\end{align*}
8. Sebuah trafo step-down mempunyai frekuensi 80% dari perbandingan lilitannya 1 : 2. Saat trafo dihubungkan dengan sebuah lampu 40 Watt, 100 Volt, nyala lampu normal. Perbandingan antara arus masuk dan arus keluar pada trafo tersebut sama dengan ....
A. 5 : 8
B. 2 : 3
C. 3 : 4
D. 1 : 2
E. 2 : 5
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}\eta &=\frac{V_{s}i_{s}}{V_{p}i_{p}}\\\frac{4}{5} &=\frac{100i_{s}}{200i_{p}}\\\frac{i_{p}}{i_{s}}&=\frac{5}{8}\end{align*}
9. Sebuah transformator step-up mengubah 25 volt menjadi 220 volt. Jika efisiensi transformator 80% dan kumparan sekunder dihubungkan dengan lampu 50W, 220 V, maka kuat arus kumparan primer adalah ....
A. 2,50 A
B. 1,25 A
C. 2,00 A
D. 1,00 A
E. 1,50 A
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}\eta &=\frac{P_{s}}{V_{p}i_{p}}\\\frac{4}{5} &=\frac{50}{25i_{p}}\\i_{p}&=2,5A\end{align*}
10. Dua kawat sejajar m dan n masing-masing panjangnya 2 m dan terpisah pada jarak 2 cm. Pada kawat n yang kuat arusnya 1,5 A mengalami gaya magnetik dari kuat arus pada kawat m sebesar 6 x 105 N. Kuat arus pada kawat m adalah ....
A. 3,0 A
B. 1,5 A
C. 2,2 A
D. 1,2 A
E. 2,0 A
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}F&=\frac{\mu _{o}i_{1}i_{2}l}{2\pi a}\\i_{2}&=\frac{2\pi aF}{\mu _{o}i_{1}l}\\i_{2}&=\frac{2\pi 2.10^{-2}.6.10^{5}}{4\pi 10^{-7}1,5.2}\\i_{2}&=2A\end{align*}
11. Sebuah muatan sebesar +q bergerak dengan kecepatan v di dalam suatu medan magnet homogen yang mempunyai induksi magnetik B. Jika sudut yang dibentuk oleh v dan medan magnet besarnya 30o, maka muatan tersebut mengalami gaya sebesar .....
A. qvB⁄2
B. vB⁄2q
C. B⁄2qv
D. qB⁄2v
E. qv⁄2B
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:A\begin{align*}F&=B.q.v.sin\alpha \\\Rightarrow \alpha &=30^{o}\\F&=0,5Bqv\end{align*}
12. Dua titik A dan B berada di sekitar kawat berarus listrik. Jarak titik tersebut dari kawat masing-masing 6 cm dan 9 cm. Besar perbandingan induksi magnetik antara A dan B adalah ....
A. 3 : 2
B. 2 : 1
C. 3 : 1
D. 1 : 2
E. 2 : 3
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}\frac{B_{1}}{B_{2}}&=\frac{a_{2}}{a_{1}} \\\frac{B_{1}}{B_{2}}&=\frac{9}{6}=\frac{3}{2}\end{align*}
13. Kawat berarus dalam medan magnet panjangnya 60 cm membuat sudut 30o dengan garis gaya magnet. Bila kuat arus yang mengalir 20 A dan kuat medan magnet 0,4 T, maka besar gaya lorentz yang dialami kawat adalah ....
A. 4,8 N
B. 2,4√3 N
C. 3,6 N
D. 2,4√2 N
E. 2,4 N
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}F&=Bil\sin 30^{o} \\F&=0,4.20.0,6.0,5 \\F&=2,4N\end{align*}
14. Kumparan melingkar dengan N lilitan memiliki radius efektif a dan mengalirkan arus i. Jika N = 1000, a = 5,0 cm, i = 0,10 A, dan B = 1,5 Wb/m2, kerja yang diperlukan untuk meletakkan kumparan tersebut dalam magnet B dari posisi 0 ke posisi 180 m adalah ....
A. 24 J
B. 0,24 J
C. 2,4 J
D. 0,14 J
E. 1,4 J
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}W&=-BiNA\int_{0}^{\pi }\sin \theta d\theta \\W&=-1,5.0,1.10^{3}.3,14 .(5.10^{-2})^{2}\left ( \cos \pi -\cos 0 \right )\\W&=0,2357=0,24J\end{align*}
15. Suatu selenoida yang panjangnya 2 meter memiliki 800 lilitan dan jari-jari 2 cm. Selenoida itu dialiri arus sebesar 0,5 A. Induksi magnetik pada ujung solenoida adalah .....
A. 8,2π x 10-4 Wb/m2
B. 8π x 10-7 Wb/m2
C. 8π x 10-5 Wb/m2
D. 4π x 10-6 Wb/m2
E. 4π x 10-5 Wb/m2
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}B&=\frac{\mu _{o}iN}{2L}\\B&=\frac{4\pi .10^{-7}0,5.800}{2.2}\\B&=4\pi .10^{-5}T\end{align*}
