Soal 1
Sebuah magnet batang dimasukkan ke dalam sebuah kumparan dengan 500 lilitan. Jika perubahan fluks magnetik adalah 0,2 Weber dalam waktu 0,1 detik, tentukan GGL induksi yang timbul dan arah arusnya.
Pembahasan:
Diketahui:
– Jumlah lilitan, \( N = 500 \)
– Perubahan fluks magnetik, \( \Delta \Phi_B = 0,2 \, \text{Weber} \)
– Waktu perubahan, \( \Delta t = 0,1 \, \text{detik} \)
GGL induksi (\( \mathcal{E} \)):
\[ \mathcal{E} = -N \frac{\Delta \Phi_B}{\Delta t} = -500 \frac{0,2}{0,1} = -1000 \, \text{V} \]
Arah arusnya ditentukan oleh hukum Lenz, yaitu menentang perubahan fluks. Karena fluks meningkat (magnet dimasukkan), arus induksi akan menghasilkan medan magnet yang berlawanan dengan medan magnet dari magnet tersebut.
Soal 2
Sebuah cincin logam berada dalam medan magnet yang berubah dari 2 T menjadi 0 T dalam waktu 0,5 detik. Luas penampang cincin adalah 0,1 m². Hitung GGL induksi yang timbul dalam cincin tersebut.
Pembahasan:
Diketahui:
– Perubahan medan magnet, \( B_i = 2 \, \text{T} \) dan \( B_f = 0 \, \text{T} \)
– Waktu perubahan, \( \Delta t = 0,5 \, \text{detik} \)
– Luas penampang, \( A = 0,1 \, \text{m}^2 \)
Perubahan fluks magnetik (\( \Delta \Phi_B \)):
\[ \Delta \Phi_B = A (B_f – B_i) = 0,1 (0 – 2) = -0,2 \, \text{Weber} \]
GGL induksi (\( \mathcal{E} \)):
\[ \mathcal{E} = -\frac{\Delta \Phi_B}{\Delta t} = -\frac{-0,2}{0,5} = 0,4 \, \text{V} \]
Jadi, GGL induksi yang timbul adalah 0,4 V.
Soal 3
Dalam sebuah percobaan, sebuah kumparan dengan 200 lilitan dan luas penampang 0,05 m² diletakkan dalam medan magnet yang berubah dari 0 T menjadi 0,8 T dalam 0,2 detik. Hitung GGL induksi yang dihasilkan dalam kumparan tersebut.
Pembahasan:
Diketahui:
– Jumlah lilitan, \( N = 200 \)
– Luas penampang, \( A = 0,05 \, \text{m}^2 \)
– Perubahan medan magnet, \( B_i = 0 \, \text{T} \) dan \( B_f = 0,8 \, \text{T} \)
– Waktu perubahan, \( \Delta t = 0,2 \, \text{detik} \)
Perubahan fluks magnetik (\( \Delta \Phi_B \)):
\[ \Delta \Phi_B = N \cdot A \cdot (B_f – B_i) = 200 \cdot 0,05 \cdot (0,8 – 0) = 200 \cdot 0,05 \cdot 0,8 = 8 \, \text{Weber} \]
GGL induksi (\( \mathcal{E} \)):
\[ \mathcal{E} = -\frac{\Delta \Phi_B}{\Delta t} = -\frac{8}{0,2} = -40 \, \text{V} \]
Jadi, GGL induksi yang dihasilkan adalah -40 V (arah negatif menunjukkan arah yang menentang perubahan medan magnet).
Soal 4
Sebuah generator AC dengan kumparan 100 lilitan berputar dalam medan magnet homogen dengan fluks magnetik berubah sebesar 0,3 Weber per detik. Hitung tegangan induksi yang dihasilkan oleh generator tersebut.
Pembahasan:
Diketahui:
– Jumlah lilitan, \( N = 100 \)
– Laju perubahan fluks magnetik, \( \frac{d\Phi_B}{dt} = 0,3 \, \text{Weber/detik} \)
GGL induksi (\( \mathcal{E} \)):
\[ \mathcal{E} = -N \frac{d\Phi_B}{dt} = -100 \cdot 0,3 = -30 \, \text{V} \]
Jadi, tegangan induksi yang dihasilkan oleh generator adalah -30 V.
Soal 5
Sebuah magnet bergerak menjauh dari sebuah kumparan dengan 150 lilitan, menghasilkan perubahan fluks magnetik sebesar 0,4 Weber dalam waktu 0,05 detik. Tentukan besar dan arah GGL induksi yang timbul dalam kumparan.
Pembahasan:
Diketahui:
– Jumlah lilitan, \( N = 150 \)
– Perubahan fluks magnetik, \( \Delta \Phi_B = 0,4 \, \text{Weber} \)
– Waktu perubahan, \( \Delta t = 0,05 \, \text{detik} \)
GGL induksi (\( \mathcal{E} \)):
\[ \mathcal{E} = -N \frac{\Delta \Phi_B}{\Delta t} = -150 \frac{0,4}{0,05} = -1200 \, \text{V} \]
Arah arus induksi mengikuti hukum Lenz, menentang penurunan fluks magnetik. Karena magnet menjauh, fluks menurun, dan arus induksi akan menghasilkan medan magnet yang mendukung medan magnet awal (arah yang sama dengan medan magnet yang dihasilkan oleh magnet tersebut).
Dengan demikian, besar GGL induksi yang timbul adalah -1200 V, dan arus induksi akan menentang penurunan fluks.