10 Soal & Pembahasan Induksi Elektromagnetik (bagian 3) ǀ Pilihan Ganda - Cuntorio

 

Sebelumnya, kita telah membahas 10 soal induksi elektromagnetik (bagian 2). Kita akan lanjutkan 10 soal induksi elektromagnetik (bagian 3). Berikut soal dan pembahasannya.

 

Baca sebelumnya : 10 Soal & Pembahasan Induksi Elektromagnetik (bagian 2) ǀ Pilihan Ganda

 

Pilihlah jawaban yang tepat dari pilihan di bawah ini.

21. Jika arus pada kumparan dinaikkan secara beraturan dalam 0 sampai 8 A dalam waktu 2 detik, maka akan menghasilkan ggl induksi sebesar 10 V. Jika kumparan tersebut dialiri dengan arus 2A, besarnya energi yang tersimpan di dalamnya adalah . . .

   A. 5 J

   B. 10 J

   C. 15 J

   D. 20 J

   E. 25 J

Pembahasan :

*Besar induktansi diri

ε = L.dI/dt atau boleh

ε = L.ΔI/Δt

10 = L.8/2

L = 2,5 H

 

*Energi yang tersimpan di dalam kumparan jika dialiri arus 2 A

W = 1/2 (L)(I)²

W = 1/2 (2,5)(2)²

W = 5 J

Jawaban A.

 

22. Tongkat konduktor yang panjangnya 1 m berputar dengan kecepatan sudut tetap sebesar 20 rad/s  di dalam daerah medan magnet seragam 0,2 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. 1,0 V

   B. 1,5 V

   C. 2,0 V

   D. 2,5 V

   E. 3,0 V

Pembahasan :

ε = 1/2 (B)ωL²

ε = 1/2 (0,2)(20)1²

ε = 2,0 V

Jawaban C.

 

23. Kumparan rotor generator AC memiliki 100 lilitan dengan penampang luas 0,05 m² dan hambatan 100 Ω. Rotor diputar dalam medan magnet 2 T dengan frekuensi 50 Hz. Arus maksimum yang diinduksi-kan adalah . . .

   A. 15,5 A

   B. 20,1 A

   C. 31,4 A

   D. 42,6 A

   E. 50,0 A

Pembahasan :

I = ε/R = NBAω/R

I = NBAω/R

I = NBA(2πf)/R

I = (100)(2)(0,05)(2π.50)/100

I = 10 π

I = 10(3,14) = 31,4 A. Jawaban C

 

24. Perhatikan pernyataan berikut.

   (1) Adanya arus Eddy

   (2) Kebocoran fluks magnet

   (3) Perbedaan tegangan pada kumparan

   (4) Perbedaan jumlah lilitan kumparan

Pernyataan yang benar terkait efisiensi trafo yang tidak kurang 100% adalah. . .

   A. 1 dan 2

   B. 1 dan 3

   C. 2 dan 3

   D. 2 dan 4

   E. 3 dan 4

Pembahasan :

Kalimat “tidak kurang” berarti bermakna “pas”. Pernyataan terjadi untuk efisiensi pas 100% atau ideal sehingga penyataan 3 dan 4 dapat terjadi. Penyataan 1 dan 2 adalah kondisi dimana efisiensi kurang dari 100% atau tidak ideal . Jawaban E.

 

25. Efisiensi sebuah transformator adalah 75%. Hal ini menunjukkan bahwa . . .

   A. Kuat arus pada kumparan primer berbanding dengan kuat arus pada kumparan sekunder adalah 4 : 3

   B. Tegangan pada kumparan primer berbanding jumlah lilitan pada kumparan sekunder adalah 3 : 4

   C. Jumlah lilitan kumparan primer berbanding jumlah lilitan pada kumparan sekunder adalah 3 : 4

   D. Daya pada kumparan primer berbanding daya pada kumparan sekunder adalah 4 : 3

   E. Hambatan pada kumparan primer berbanding hambatan pada kumparan sekunder adalah 3 : 4

Pembahasan :

η = (P_s/P_p) x 100% = ((V_s.I_s)/(V_p.I_p)) x 100 % = ((N_s.I_s)/(N_p.I_p)) x 100 %

Besar η = 75% akan terjadi

jika (P_s/P_p) = 3/4

atau ((V_s.I_s)/(V_p.I_p)) = 3/4

atau ((N_s.I_s)/(N_p.I_p)) = 3/4

Jawaban D.

 

26. Trafo step-down memiliki pegangan primer 220 V dan tegangan sekunder 110 V. Pada kumparan primer mengalir arus 2 A. Jika trafo memiliki efisiensi 80%, maka daya yang hilang akibat panas atau penyebab lainnya adalah . . .

   A. 76 W

   B. 88 W

   C. 96 W

   D. 102 W

   E. 130 W

Pembahasan :

*Arus sekunder dari persamaan efisiensi

η = ((V_s.I_s)/(V_p.I_p)) x 100 %

η/100 = ((V_s.I_s)/(V_p.I_p))

80/100 = ((110.I_s)/(220.2))

I_s = 3,2 A

 

*Daya yang hilang

ΔP = P_p-P_s

ΔP = (V_p.I_p)-(V_s.I_s)

ΔP = (220(2))-(110(3,2))

ΔP = 88 W. Jawaban B.

 

27. Perhatikan gambar transformator ideal di bawah ini!

Pada input dihubungkan sumber tegangan dan pada output dihubungkan lampu dengan kondisi lampu menyala normal. Pernyataan di bawah ini yang benar adalah. . .

   A. jika lilitan sekunder diperbanyak, maka lampu akan menjadi terang

   B. jika lilitan sekunder dikurangi, maka lampu akan menjadi redup

   C. jika tegangan input diturunkan, maka lampu menjadi redup

   D. jika tegangan input dinaikkan, maka lampu menjadi redup

   E. jika jumlah lilitan primer dikurangi, maka lampu menjadi terang

Pembahasan :

Perbedaan lilitan primer dan sekunder hanya mempengaruhi jenis trafo. Jika N_p>N_s, maka trafo step-down. Jika N_p<N_s, maka trafo step-up.

Energi input = energi output atau kita dapat katakana daya input = daya output. Jika daya input adalah P, dengan tegangan V, dan arus I, maka saat trafo step-down tegangan akan turun tapi arusnya akan besar. Sehingga, daya akan tetap sama besar. Daya yang diterima lampu akan sama dengan daya input.

Nah, jika kita memperbesar daya input dengan menambah tegangan V, maka daya output akan makin besar. Sehingga, nyala lampu akan lebih terang. Begitupula sebaliknya.

Jawaban C.

 

28. Perbandingan jumlah lilitan kawat pada kumparan primer dan sekunder sebuah transformator adalah 1 : 4. Tegangan dan arus masuknya masing-masing 40 V dan 0,5 A. Jika daya rata-rata yang diubah menjadi kalor pada transformator tersebut adalah 4 W dan tegangan keluaran-nya adalah 50 V, maka besar arus keluaran-nya adalah . . .

   A. 0,32 A

   B. 0,40 A

   C. 0,48 A

   D. 0,56 A

   E. 0,64 A

Pembahasan :

P_p = V_p.I_p

P_p = 40(0,5) = 20 W

 

ΔP = P_p – P_s

P_s = P_p - ΔP

P_s = 20 – 4 = 16 W

 

P_s = V_s.I_s

16 = 50(I_s)

I_s = 0,32 A

Jawaban A

 

29. Trafo step-down mempunyai efisiensi 60% dan perbandingan lilitanya adalah 1 : 2. Saat trafo dihubungkan dengan lampu 50 W, 100 V, nyala lampu normal. Perbandingan antara arus masuk dan arus keluar pada trafo tersebut adalah . . .

   A. 5 : 8

   B. 8 : 5

   C. 5 : 6

   D. 6 : 5

   E. 2 : 3

Pembahasan :

Kita tahu bahwa trafo adalah jenis step-down. Jadi, perbandingan angka 1 untuk lilitan adalah milik sekunder dan 2 adalah milik primer. Kita dapat menulis 1N dan 2N sebagai nilai-nya.

η = ((N_s.I_s)/(N_p.I_p)) x 100 %

0,6 = ((1N.(0,5))/(2N.I_p))

0,6 = (0,5)/(2I_p)

2I_p = 0,5/0,6

I_p = 0,5/1,2

 

I_p/I_s = (0,5/1,2)/0,5

I_p/I_s = 0,5/0,6

I_p/I_s = 5/6

Jawaban C.

 

30. Tantri menginginkan arus listrik AC 0,5 A.  Ia menghubungkan transformator yang efisiensi nya 80% dan jumlah lilitannya 100 dan 200 dengan sumber arus 1,25 A yang berasal dari baterai. Ternyata, ia tidak mendapatkan arus listrik yang diharapkan. Ia mendapati arus listrik . . .

   A. 2 A karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus

   B. 0,625 A karena ia menghubungkan lilitan 100 dengan sumber arus 0,5 A

   C. 0,5 A karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus

   D. 0,5 A karena ia menghubungkan lilitan 100 dengan sumber arus

   E. 0 A karena ia menghubungkan lilitan 100 dengan sumber arus

Pembahasan :

*Misal, trafo adalah step-down

η = ((N_s.I_s)/(N_p.I_p)) x 100 %

0,8 = ((100.I_s)/(200(1,25))

I_s = 2 A

 

*Misal, trafo adalah step-up

η = ((N_s.I_s)/(N_p.I_p)) x 100 %

0,8 = ((200.I_s)/(100(1,25))

I_s = 0,5 A.

Karena Tantri tidak mendapatkan arus output sesuai keinginannya. Jadi, kita anggap Tantri merangkai sebuah trafo step-down. Jawaban A

 

Baca selanjutnya : -

 

Itulah 10 soal dan pembahasan induksi elektromagnetik seperti fluks magnet, ggl, induktansi diri, transformator, dan efisiensi transformator. Klik selanjutnya untuk soal dan pembahasan lainnya.