5 Soal & Pembahasan Medan Magnet (bagian 4) ǀ Pilihan Ganda - Cuntorio

 

Sebelumnya, kita telah membahas 10 soal medan magnet (bagian 3). Kita akan lanjutkan 5 soal medan magnet (bagian 4). Berikut soal dan pembahasannya.

 

Baca sebelumnya : 10 Soal & Pembahasan Medan Magnet (bagian 3) ǀ Pilihan Ganda

 

Pilihlah jawaban yang tepat di bawah ini!

31. Penghantar loop lingkaran dengan berjari-jari R = 8 cm, memiliki arus sebesar 10 A, seperti pada gambar 1.1. Besar induksi magnetik B di sumbu lingkaran yang berjarak x = 6 cm dari pusat lingkaran O adalah . . .

   A. 1,27 x 10^-5 T

   B. 3,58 x 10^-5 T

   C. 4,02 x 10^-5 T

   D. 2,45 x 10^-5 T

   E. 1,34 x 10^-5 T

Pembahasan :

Kita memiliki dua model persamaan untuk kasus seperti ini. Kita dapat menggunakan persamaan kedua yang lebih sederhana.

Gambar 1.1. Penurunan Persamaan Besar Medan Magnet (Induksi Magnetik) di Sumbu Sejauh x dari pusat Kumparan Lingkar Berarus
-klik gambar untuk melihat lebih baik-

*Kita gunakan persamaan yang kedua untuk mencari besar induksi magnetik di titik B yang jauhnya x dari pusat loop.

B = μ₀.I.R²/2(R²+x²)^3/2

B = (4π x 10^-7).10.(8 x 10^-2)²/2((8 x 10^-2)²+(6 x 10^-2)²)^3/2

B = (4π x 10^-7).10.(8 x 10^-2)²/2(100 x 10^-4)^3/2

B = (4π x 10^-7).10.(64 x 10^-4)/2(1 x 10^-2)^3/2

B = (4π x 10^-7).10.(64 x 10^-4)/2(1 x 10^-2)^3/2

B = 1,28π x 10^-5 T

 

Jika kita ingin menghilangkan nilai π, maka tinggal kalikan dengan 3,14.

1,28 (3,14) x 10^-5 T = 4,02 x 10^-5 T

Jawaban C.

 

32. Titik P terletak 4 cm dari pusat loop. Jari-jari loop tersebut adalah 3 cm dengan arus listrik sebesar 10 A. Besar induksi magnetik (medan magnet) di titik P adalah . . .

   A. 1,44 π x 10^-5 T

   B. 3,14 π x 10^-5 T

   C. 5,63 π x 10^-5 T

   D. 2,31 π x 10^-5 T

   E. 4,15 π x 10^-5 T

Pembahasan :

Kita memiliki dua model persamaan untuk kasus seperti ini. Kita dapat menggunakan persamaan kedua yang lebih sederhana.

 

B = μ₀.I.R²/2(R²+x²)^3/2

B = (4π x 10^-7).10.(3 x 10^-2)²/2((3 x 10^-2)²+(4 x 10^-2)²)^3/2

B = (4π x 10^-7).10.(9 x 10^-4)/2(25 x 10^-4)^3/2

B = 1,44 π x 10^-5 T

Jawaban A.

 

33. Dua kawat sejajar dialiri arus listrik dengan arah yang sama seperti pada gambar di bawah ini.

Kawat ketiga diletakkan di antara keduanya. Jarak kawat ketiga dari kedua kawat agar tidak terpengaruh gaya magnet adalah . . .

   A. 30 cm dari kawat II

   B. 26 cm dari kawat I

   C. 21 cm dari kawat II

   D. 16 cm dari kawat I

   E. 12 cm dari kawat II

Pembahasan :

B31 = B32

μ₀.I₁/2π.r₃₁ = μ₀.I₂/2π.r₃₂

I₁/r₃₁ = I₂/r₃₂

r₃₂/r₃₁ = I₂/I₁

r₃₂/r₃₁ = 14/6

r₃₂/r₃₁ = 7/3

 

Jika perbandingan r₃₂ : r₃₁ adalah 7 : 3 dan jarak 1 ke 2 adalah 30 cm, maka

r₃₂ = (7/10) x 30 = 21 cm

r₃₁ = (3/10) x 30 = 9 cm

Jawaban C.

 

34. Tiga buah kawat ABC disusun seperti pada gambar. I_A = I_C = 2 A dan I_B = 4 A; Jika AB tegak lurus BC dan jarak AB = BC = 4 cm. Besar induksi magnetik di titik O adalah . . .

   A. 2akar(2) x 10^-7 T

   B. 2akar(3) x 10^-7 T

   C. 3akar(2) x 10^-7 T

   D. 4akar(2) x 10^-7 T

   E. 4akar(3) x 10^-7 T

Pembahasan :

Kita perlu menentukan arah B untuk masing-masing kawat A, B, C di titik O. Setelah itu, kita dapat menggunakan penjumlahan vektor biasa.

Gambar 1.2. Penguraian Komponen Vektor Medan Magnet dari Kawat Berarus dan Cara Menentukan Arah Medan Magnet pada Titik Tertentu Sejauh x dari Kawat Berarus
-klik gambar untuk melihat lebih baik-

*Jumlah vektor terhadap sumbu x

ΣB_x = B_A – B_C

ΣB_x =(μ₀.I_A/2π.r_AO) – (μ₀.I_C/2π.r_CO)

ΣB_x =(μ₀.2/2π.2akar2) – (μ₀.2/2π.2akar2)

ΣB_x =0

 

*Jumlah vektor terhadap sumbu y

ΣB_y = B_B

ΣB_y = μ₀.I_B/2π.r_BO

ΣB_y = 4π x 10^-7.4/2π.2akar2

ΣB_y = 16π x 10^-7/4π.akar2

ΣB_y = 2akar(2) x 10^-7 T

 

*Resultan vektor ΣB_x dan ΣB_y yang kebetulan saling tegak lurus, sehingga kita dapat menggunakan persamaan pitagoras

B_T = akar (ΣB_x² + ΣB_y²)

B_T = akar (0² + (2akar(2) x 10^-7)²)

B_T = 2akar(2) x 10^-7 T ke arah C

Jawaban A.

 

35. Sebuah kawat berarus  I menimbulkan medan magnet di sekitarnya. Arah medan magnet di titik B adalah . . .

   A. ke kiri

   B. ke atas

   C. ke bawah

   D. ke kanan

   E. ke depan

Pembahasan :

Arah medan magnet di titik B adalah ke kanan berdasarkan konsep gambar 1.2

Jawaban E.

 

Baca selanjutnya : 10 Soal & Pembahasan Induksi Elektromagnetik (bagian 1) ǀ Pilihan Ganda

 

Itulah 5 soal dan pembahasan medan magnet seperti medan magnet di titik sumbu sejauh x dari pusat lingkaran loop berarus, arah medan magnet dari kawat berarus, resultan medan magnet, dst. Klik selanjutnya untuk soal dan pembahasan lainnya.