Contoh soal hukum Faraday nomor 1
Sebuah kumparan terdiri dari 1.200 lilitan berada dalam medan magnetik, apabila pada kumparan terjadi perubahan fluks magnetik 2 x 10-3 Wb setiap detik, maka besarnya ggl induksi yang timbul pada ujung-ujung kumparan adalah …
A. 0,24 volt
B. 1,0 volt
C. 1,2 volt
D. 2,0 volt
E. 2,4 volt
Pembahasan
Diketahui:
- N = 1.200 lilitan
- ΔΦ / Δt = 2 x 10-3 Wb/s
Dengan menggunakan hukum Faraday diperoleh hasil sebagai berikut.
ε = -Nε = – 1.200 . 2 x 10-3 Wb/s = – 2,4 volt
Soal ini jawabannya E.
Contoh soal hukum Faraday nomor 2
Sebuah kumparan terdiri dari 20 lilitan dengan luas 300 cm2 berada dalam medan magnet yang besarnya 6 . 10-4 Wb/m2. Jika medan magnetiknya berubah secara tetap hingga nol selama 0,01 detik, maka ggl induksi yang timbul sebesar …
A. 0,036 volt
B. 0,36 volt
C. 0,18 volt
D. 0,012 volt
E. 0,12 volt
Pembahasan
Diketahui:
- N = 20 lilitan
- A = 300 cm2 = 3 x 10-2 m2
- B1 = 6 x 10-4 Wb/m2
- B2 = 0
- Δt = 0,01 s
Dengan menggunakan hukum Faraday diperoleh hasil sebagai berikut.
ε = -Nε = -N
ε = -N
ε = – 20
ε = 0,036 volt
Soal ini jawabannya A.
Contoh soal hukum Faraday nomor 3
Fluks magnetik yang memotong sebuah kumparan 10 lilitan berkurang dari 5 x 10-2 Wb menjadi nol dalam selang waktu 0,2 s. Besar ggl induksi dalam kumparan adalah …
A. 1 V
B. 2,5 V
C. 5 V
D. 7,5 V
E. 10 V
Pembahasan
ε = -Nε = – 10
ε = – 10
ε = 2,5 V
Soal ini jawabannya B.
Contoh soal hukum Faraday nomor 4
Sebuah kumparan terdiri atas 2000 lilitan berada dalam medan magnetik. Apabila dalam kumparan terjadi perubahan fluks magnetik dari 4 x 10-3 Weber menjadi 6 x 10-3 Weber dalam waktu 0,1 detik, maka besar GGL induksi yang timbul pada ujung-ujung kumparan adalah …
A. 20 volt
B. 30 volt
C. 40 volt
D. 50 volt
E. 60 volt
Pembahasan
ε = -Nε = – 2.000
ε = – 2.000
ε = – 40 V
Soal ini jawabannya C.
Contoh soal hukum Faraday nomor 5
Fluks magnet yang dilingkupi sebuah kumparan yang terdiri atas 50 lilitan berubah menurut persamaan Φ = 10-2 sin 100t, dengan Φ dalam Weber dan t dalam sekon. Jika hambatan kumparan 20 Ω, kuat arus listrik maksimum pada kumparan adalah …
A. 1 A
B. 2 A
C. 2,5 A
D. 4 A
E. 5 A
Pembahasan
Hitung terlebih dahulu ggl maksimum dengan menggunakan hukum Faraday dibawah ini.
ε = -Nε = – 50
ε = – 50 . 10-2 . 100 cos 100t
εmaks = – 50 . 1 = 50 V
Dengan menggunakan hukum Ohm, diperoleh arus maksimum sebagai berikut.
- εmaks = imaks . R
- 50 V = imaks . 20 ohm
- imaks = 50/20 A = 2,5 A
Soal ini jawabannya A.
Contoh soal hukum Faraday nomor 6
Kawat PQ yang panjangnya 25 cm digeser ke kanan dengan kecepatan 4 m/s seperti pada gambar berikut.
Jika induksi magnet 0,2 T, besar GGL dan arah arus pada kawat PQ masing-masing adalah …
A. 0,2 V dari P ke Q
B. 0,2 V dari Q ke P
C. 2,5 V dari P ke Q
D. 2,5 V dari Q ke P
E. 20 V dari P ke Q
Pembahasan
- ε = B . l . v . sin θ
- ε = 0,2 T. 0,25 m . 4 m/s . sin 90o
- ε = 0,2 V dari Q ke P
Soal ini jawabannya B.
Contoh soal hukum Faraday nomor 7
Sepotong kawat panjangnya 2 m bergerak dengan kecepatan v = 12 m/s tegak lurus suatu medan magnetik. Selisih potensial listrik yang timbul antara ujung kawat adalah ε = 1,8 volt. Besar induksi magnetik adalah …
A. 0,075 Wb/m2
B. 0,380 Wb/m2
C. 0,750 Wb/m2
D. 7,5 Wb/m2
E. 13 Wb/m2
Pembahasan
- ε = B . l . v . sin θ
- 1,8 V = B . 2 m . 12 m/s . sin 90o
- 1,8 V = B . 24 m2/s
- B = 1,8 : 24 Wb/m2
- B = 0,075 Wb/m2
Soal ini jawabannya A.
Contoh soal hukum Faraday nomor 8
Kawat AB panjang 30 cm digerakkan dalam medan magnet homogen B = 4 x 10-3 Tesla dengan kecepatan 25 m/s. Apabila hambatan seluruh rangkaian AB = 10 ohm, maka besar dan arah gaya Lorentz yang bekerja pada kawat AB adalah …
A. 3,6 x 10-6 N arah ke kanan
B. 3,6 x 10-6 N arah ke kiri
C. 3,0 x 10-6 arah ke kanan
D. 3,0 x 10-6 arah ke kiri
E. 1,8 x 10-6 arah ke kanan
Pembahasan
Hitung ggl induksi dengan rumus dibawah ini.
- ε = B . l . v . sin θ
- ε = 4 x 10-3 T . 0,3 m . 25 m/s . sin 90o
- ε = 30 x 10-3 V = 0,03 V
Kemudian hitung kuat arus listrik (i) dengan menggunakan hukum Ohm dibawah ini.
- ε = i . R
- i = ε / R
- i = 0,03 V / 10 ohm = 0,003 A
Maka besar gaya Lorentz sebagai berikut.
- F = i . L . B sin 90o
- F = 0,003 A. 0,3 m . 4 x 10-3 T . 1
- F = 3,6 x 10-6 N arah ke kiri
Soal ini jawabannya B.
Contoh soal hukum Faraday nomor 9
Sebuah kumparan terdiri atas 200 lilitan berbentuk persegi panjang dengan panjang 10 cm dan lebar 5 cm. Kumparan tersebut memiliki sumbu putar yang tegak lurus medan magnet sebesar 0,5 T dan diputar dengan kecepatan sudut 60 rad/s. GGL maksimum yang timbul pada ujung-ujung kumparan adalah …
A. 5 V
B. 30 V
C. 50 V
D. 60 V
E. 220 V
Pembahasan
- ε = NBAω
- ε = 200 . 0,5 T. (0,1 m x 0,05 m) , 60 rad/s
- ε = 100 T . 0,005 m2 . 60 rad/s
- ε = 30 V
Soal ini jawabannya B.
Contoh soal hukum Faraday nomor 10
Generator memiliki kumparan 100 lilitan berbentuk lingkaran dengan jari-jari 10/
√ π
cm. Kumparan ini bersumbu putar tegak lurus medan magnet sebesar 0,25 Wb/m2, dan diputar dengan kecepatan sudut 120 rad/s. Pada ujung kumparan akan timbul GGL bolak-balik maksimum sebesar … volt
A. 5
B. 30
C. 60
D. 120
E. 220
Pembahasan
- ε = NBAω
- ε = 100 . 0,25 T. (πr2) . 120 rad/s
- ε = 25 T. π (0,1/ √ π m)2 . 120 rad/s
- ε = 30 volt
Soal ini jawabannya B.