Ringkasan materi dan pembahasan soal UN fisika sma tentang Induksi Elektromagnetik dan Arus AC

RINGKASAN MATERI DAN PEMBAHASAN SOAL UN TENTANG INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

Ringkasan materi dan pembahasan soal-soal ujian nasional fisika sma tentang induksi elektromagnetik dan rangkaian arus AC yang meliputi: fluks magnetik, hukum Faraday, ggl induksi, transformator, arus AC sampai rangkaian RLC. Selain itu, bahasan ini dilengkapi dengan soal-soal latihan untuk mengukur tingkat pemahaman. Jadi pas buat persiapan menghadapi ujian nasional, ulangan harian, atau ujian lainnya. Berikut adalah beberapa contoh soal dan pembahasannya mengenai induksi elektromagnetik dan arus AC.

FLUKS MAGNETIK

Adalah medan magnet yang menembus suatu permukaan.
Rumus Fluks magnetik
Keterangan:
Φ = fluks magnet (Wb)
B = induksi magnetik (T)
A = luas permukaan (m2)
θ = sudut antara induksi magnetik dengan garis normal. 

HUKUM FARADAY

Hukum Faraday
Keterangan:
ɛ = ggl induksi (Volt).
N = banyak lilitan.
Δt = selang waktu.

ΔΦ = Φ2 – Φ1 = perubahan fluks magnet.

GGL INDUKSI KAWAT LURUS DALAM MEDAN MAGNET

Rumus GGL induksi kawat lurus
Dengan L = panjang kawat, v = kecepatan kawat, dan θ = sudut antara B dengan v.

GGL INDUKSI GENERATOR

Rumus GGL induksi generator
Dengan A = luas penampang kumparan dan ω = frekuensi sudut putaran.

TRANSFORMATOR

Trasformator adalah alat untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik.
Rumus Transformator
Keterangan:
VP = tegangan primer
VS = tegangan sekunder
NP = banyak lilitan primer
NS = banyak lilitan sekunder
iS = arus sekunder
iP = arus primer

ARUS EFEKTIF DAN TEGANGAN EFEKTIF

Rumus arus efektir, rumus tegangan efektif
Keterangan:
ief = arus efektif (A)
im = arus maksimum (A)
Vef = tegangan efektif (Volt)
Vm = tegangan maksimum.

RANGKAIAN SERI R, L, C

Rangkaian seri RLC

Impedensi, frekuensi resonansi, tegangan maksimum

Keterangan:
Vm = tegangan maksimum (Volt)
Z = impedensi (Ω)
R = hambatan (Ω)
XL = ω . L = reaktansi induktif (Ω)
Rangkaian arus AC
f = frekuensi resonansi
L = induktansi diri (Henry)
C = kapasitas kapasitor (F)

CONTOH SOAL INDUKSI ELEKTROMAGNETIK DAN PEMBAHASAN

SOAL NOMOR 1 (UN 2013)
Sepotong kawat menembus medan magnet homogen secara tegak lurus dengan laju perubahan fluks 3 Wb/s. Jika laju perubahan fluks diperbesar menjadi 6 Wb/s maka perbandingan GGL induksi sebelum dan sesudah laju perubahan fluksnya adalah...
A. 1 : 2
B. 1 : 4
C. 2 : 1
D. 3 : 4
E. 4 : 1

Pembahasan:
Pembahasan soal hukum Faraday 
Jawaban: A

SOAL NOMOR 2 (UN 2013)
Fluks magnetik kumparan pertama mempunyai 200 lilitan berubah sebesar 0,06 Wb dalam waktu 0,4 s. Pada kumparan kedua, fluks magnetiknya berubah sebesar 0,08 Wb dalam waktu 0,2 s. Bila jumlah lilitan kedua diganti separuh jumlah lilitan kumparan pertama maka perbandingan GGL induksi kumparan pertama dan kedua adalah...
A. 2 : 3
B. 3 : 1
C. 3 : 4
D. 3 : 5
E. 3 : 8

Pembahasan:
Pembahasan soal hukum Faraday 
Jawaban: C

SOAL NOMOR 3 (UN 2013)
Data tabel disamping adalah nilai lilitan dan tegangan pada dua transformator ideal.
Contoh soal trafo
Nilai pada tabel yang kosong adalah...
A. V2 = 3 V dan N2 = 600 lilitan
B. V2 = 3 V dan N2 = 800 lilitan
C. V2 = 6 V dan N2 = 600 lilitan
D. V2 = 2 V dan N2 = 800 lilitan
E. V2 = 8 V dan N2 = 800 lilitan

Pembahasan:
Menghitung V2
V1 / V2 = N1 / N2
1 / V2 = 100 / 200
V2 = 2 V
Menghitung N2
V1 / V2 = N1 / N2
4 / 8 = 400 / N2
N2 = 800 lilitan
Jawaban: D

Nomor 4 (UN 2009)
Sebuah magnet batang digerakkan menjauhi kumparan yang terdiri atas 600 lilitan. Fluks magnetik yang memotong berkurang dari 9.10−5 weber menjadi 4.10−5 weber dalam selang waktu 0,015 sekon. Besar GGL induksi yang terjadi antara kedua ujung kumparan adalah...
A. 2 volt
B. 3 volt
C. 4 volt
D. 5 volt
E. 6 volt
Pembahasan soal ggl induksi
Nomor 5 (UN 2013)
Sebuah kumparan menembus medan magnet homogen secara tegak lurus sehingga terjadi GGL induksi. Jika kumparan diganti dengan kumparan lain yang mempunyai lilitan 2 kali jumlah lilitan kumparan semula dan laju perubahan fluksnya tetap, maka perbandingan GGL induksi mula-mula dan akhir adalah...
A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. 2 : 1
D. 3 : 1
E. 3 : 2

Pembahasan
Diketahui:
N2 = 2 N1

∆Φ1 = ∆Φ2
Ditanya: ε1ε2
Jawab:
Karena ∆Φ1 = ∆Φ2 maka perbandingan ε1ε2 =
ε1 / ε2 = N1 / N2 = N1 / 2 N1 = 1/2
Jawaban : B

Nomor 6 (UN 2013)
Sepotong kawat menembus medan magnet homogen secara tegak lurus dengan laju perubahan fluks 3 Wb. Jika laju perubahan fluks diperbesar menjadi 6 Wb, maka perbandingan GGL induksi sebelum dan sesudah laju perubahan fluksnya adalah...
A. 1 : 2
B. 1 : 4
C. 2 : 1
D. 3 : 4
E. 4 : 1

Pembahasan soal ggl induksi

Nomor 7 (UN 2008)
Kawat PQ panjang 50 cm digerakkan tegak lurus sepanjang kawat AB memotong medan magnetik serba sama 0,02 Tesla seperti pada gambar.
Pembahasan soal ggl induksi
Besar dan arah arus induksi pada kawat PQ adalah....
A. 1 ampere dari P ke Q
B. 1 ampere dari Q ke P
C. 4 ampere dari P ke Q
D. 4 ampere dari Q ke P
E. 4,8 ampere dari P ke Q

Pembahasan:
Diketahui:
L = 50 cm = 0,5 m
B = 0,02 T
v = 2 m/s
R = 0,02 Ω
θ = 900 (tegak lurus)
Ditanya: i = ...
Jawab:
Terlebih dahulu hitung GGL induksi.
ɛ = B . L . v sin θ
ɛ = 0,02 T . 0,5 m . 2 m/s sin 900
ɛ = 0,02 Volt
Menghitung i (gunakan hukum Ohm).
I = V / R = 0,02 V / 0,02 Ω = 1 Ampere
Untuk menentukan arah arus gunakan kaidah tangan kanan.
arah arus, arah ggl induksi, arah medan magnet
Jempol = arah arus (i)
Telunjuk = arah kecepatan (v)
Jari tengah = arah medan magnet (B)
Arus listrik dari P ke Q
Jawaban: A

Nomor 8 (UN 2013)
Perhatikan tabel pengukuran tegangan dan arus dari sebuah transformator ideal berikut.
Contoh soal trafo
Berdasarkan data tabel di atas, nilai P dan Q adalah...
A. P = 1000 lilitan dan Q = 8 volt
B. P = 75 lilitan dan Q = 8 volt
C. P = 600 lilitan dan Q = 200 volt
D. P = 1000 dan Q = 25 volt
E. P = 8 lilitan dan Q = 600 volt
Pembahasan soal transformator
Nomor 9 (UN 2005)
Data spesifik dua buah generator tertera dalam tabel dibawah ini.
Contoh soal generator
Jika generator berputar dengan frekuensi sama, maka perbandingan ggl maksimum generator A dan B adalah... A. 5 : 3
B. 5 : 1
C. 1 : 2
D. 1 : 3
E. 1 : 5
Pembahasan soal ggl generator

Nomor 10

Perhatikan tabel pengukuran tegangan dan arus dari sebuah transformator ideal berikut.

VP         IP            NP        VS        IS                 NS
200 V    3 mA      P           Q        75 mA         40

Berdasarkan data tabel di atas, nilai P dan Q adalah...
A.P = 1000 lilitan dan Q = 8 volt
B.P = 75 lilitan dan Q = 8 volt
C.P = 600 lilitan dan Q = 200 volt
D.P = 1000 dan Q = 25 volt
E.P = 8 lilitan dan Q = 600 volt

Contoh soal trafo dan pembahasan

Nomor 11
Data spesifik dua buah generator tertera dalam tabel dibawah ini.

Generator            Jumlah lilitan          Induksi magnetik
A                        1.200                    0,05 T
B                         6.000                    0,03 T

Jika generator berputar dengan frekuensi sama, maka perbandingan ggl maksimum generator A dan B adalah...
A.5 : 3
B.5 : 1
C.1 : 2
D.1 : 3
E.1 : 5

Contoh soal ggl induksi generator dan pembahasan

Nomor 12
Perhatikan gambar rangkaian RLC berikut ini.
Contoh soal rangkaian RLC dan pembahasan
Kuat arus maksimum dari rangkaian adalah...
A. 1,3 A
B. 1,5 A
C. 2,0 A
D. 2,4 A
E. 2 √2 A

Contoh soal rangkaian RLC dan pembahasan
Nomor 13
Perhatikan gambar rangkaian RLC berikut.
Contoh soal rangkaian RLC dan pembahasan
Besar impedansi pada rangkaian tersebut adalah....
A.1600 Ω
B.1500 Ω
C.1300 Ω
D.800 Ω
E.600 Ω

Contoh soal rangkaian RLC dan pembahasan
Nomor 14
Perhatikan gambar berikut!
Contoh soal rangkaian RLC dan pembahasan
Nilai arus efektif dalam rangkaian adalah....
A.0,05√2 A
B.0,5√2 A
C.0,01 A
D.0,1 A
E.1 A

Contoh soal rangkaian RLC dan pembahasan
Nomor 15
Rangkaian RLC seri dirangkai seperti gambar!
Contoh soal rangkaian RLC dan pembahasan
Bila saklar S ditutup, beda potensial antara titik A dan B adalah....
A.8 V
B.10 V
C.24 V
D.48 V
E.96 V

Contoh soal rangkaian RLC dan pembahasan 

SOAL LATIHAN INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

Nomor 1
Sebuah kumparan dengan 500 lilitan diletakkan dalam medan magnit yang besarnya berubah terhadap waktu. Jika kumparan mengalami perubahan fluks magnet dari 0,06 T menjadi 0,09 T dalam waktu 1 s, maka GGL induksi yang dihasilkan kumparan adalah....
A.1,5 V
B.3,0 V
C.6,0 V
D.9,0 V
E.15 V

Nomor 2
Fluks magnetik pada sebuah kumparan 100 lilitan berubah dari 0,02 Wb menjadi 0,03 Wb dalam waktu 0,2 s. Bila perubahan fluks sebesar 0,06 Wb terjadi dalam 0,1 s, maka perbandingan GGL yang dihasilkan mula-mula dengan akhir adalah...
A.5 : 6
B.3 : 1
C.2 : 1
D.2 : 5
E.1 : 12

Nomor 3
Fluks magnetik kumparan pertama mempunyai 200 lilitan berubah sebesar 0,06 Wb dalam waktu 0,4 s. Pada kumparan kedua, fluks magnetnya berubah sebesar 0,08 Wb dalam waktu 0,2 s. Jika jumlah lilitan kumparan kedua diganti separuh jumlah lilitan pertama maka perbandingan ggl induksi kumparan pertama dengan kumparan kedua adalah...
A.2 : 3
B.3 : 1
C.3 : 4
D.3 : 5
E.3 : 8

Nomor 4
Pada gambar dibawah, B = induksi magnetik homogen.
SOAL LATIHAN INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Apabila kawat PQ bergerak memotong tegak lurus medan magnet, maka arus listrik yang mengalir melewati hambatan 20 Ohm adalah...
A.0,03 A menuju P
B.0,03 A menuju Q
C.0,60 A menuju P
D.3,00 A menuju Q
E.3,00 A menuju P

Nomor 5
Perhatikan gambar disamping. R = 300 Ω, L = 0,9 H dan C = 2 µF dihubungkan seri dengan tegangan efektif 250 V.
SOAL LATIHAN INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Jika kecepatan sudut 1000 rad/s, maka kuat arus efektif yang mengalir dalam rangkaian adalah...
A.0,5 A
B.1,0 A
C.1,5 A
D.2,0 A
E.2,5 A
Ringkasan materi dan pembahasan soal UN fisika sma tentang Induksi Elektromagnetik dan Arus AC Ringkasan materi dan pembahasan soal UN fisika sma tentang Induksi Elektromagnetik dan Arus AC Reviewed by Johan Akhmadin on Sunday, August 30, 2015 Rating: 5
Powered by Blogger.