Pembahasan Soal Sbmptn Fisika Induksi Elektromagnetik

Posted on

Pembahasan soal SBMPTN Bidang study fisika perihal induksi elektromagnetik ini mencakup sedikit subtopik dalam potongan medan magnet dan induksi elektromagnetik adalah medan magnet di sekitar kawat berarus listrik, gaya Lorentz, fluks magnetik, ggl induksi, aturan Henry, aturan Lenz, induksi elektromagnetik, induktansi diri, dan transformator. Dari sedikit soal yang pernah keluar dalam soal SBMPTN bidang study fisika, model soal perihal induksi elektromagnetik yang kerap keluar antara lain memilih berpengaruh medan listrik, memilih besar gaya pada elektron oleh arus dalam penghantar, memilih besar ggl induksi, memilih kerapatan fluks magnetik, memilih berpengaruh arus keluaran pada transformator, menganalisis kekerabatan medan listrik dan medan magnet, memilih besar dan arah arus induksi, memilih beda potensial listrik, dan memilih besar torsi yang dialami oleh kumparan.

Soal 1
Besarnya berpengaruh medan listrik di suatu titik yang berjarak d dari suatu kawat lurus panjang tak hingga kemudian dan memiliki kerapatan muatan persatuan panjang λ merupakan …
(1) Berbanding lurus dengan λ
(2) Berbanding terbalik dengan λ
(3) Berbanding lurus dengan 1/d
(4) Berbanding lurus dengan d

Pembahasan :
Kuat medan listrik di sekitar kawat lurus panjang yang terdapat kerapatan muatan λ dan pada jarak d sanggup dihitung dengan rumus berikut:

E = λ
2π.ζo.d

Berdasarkan rumus di atas, maka sanggup kita lihat bahwa berpengaruh medan listrik berbanding lurus dengan kerapatan muatan λ, dan berbanding terbalik dengan jarak d atu berbanding lurus dengan 1/d.

Jadi, opsi yang benar merupakan 1 dan 3.

Jawaban : B

Soal 2
Sebuah penghantar lurus panjang dialiri arus listrik sebesar 1,5 A. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 5 x 104 m/s searah arus dalam penghantar, pada jarak 0,1 m dari penghantar tersebut. Jika muatan elektron merupakan -1,6 x 10-19 C, maka besar gaya pada elektron oleh arus dalam penghantar itu merupakan …
A. 1,5 x 10-20 N
B. 2,4 x 10-20 N
C. 3,2 x 10-19 N
D. 4,2 x 10-19 N
E. 5,0 x 10-19 N

Pembahasan :
Dik : I = 1,5 A, v = 5 x 104 m/s, a = 0,1 m, e = -1,6 x 10-19 C

Kuat medan magnet:

⇒ B = μo.I
2πa
⇒ B = (4π x 10-7)(1,5)
2π(0,1)
⇒ B = 6 x 10-7
0,2

⇒ B = 3 x 10-6 Wb/m2

Gaya pada elektron:
⇒ F = e.v.B
⇒ F = (1,6 x 10-19)(5 x 104)(3 x 10-6)
⇒ F = 24 x 10-21
⇒ F = 2,4 x 10-20 N

Jawaban : B

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Modern – Gelombang Elektromagnetik.

Baca Juga:   Model Soal Sbmptn Induksi Elektromagnetik

Soal 3
Tongkat konduktor yang panjangnya 1 m berputar dengan kecepatan sudut tetap sebesar 10 rad/s di dalam kawasan bermedan magnet seragam B = 0,1 T. Sumbu putaran tersebut melalui salah satu ujung tongkat dan sejajar arahnya dengan arah garis-garis medan magent di atas. Ggl yang terinduksi antara kedua ujung tongkat merupakan …
A. 0,5 V
B. 1,0 V
C. 1,6 V
D. 3,1 V
E. 6,0 V

Pembahasan :
Dik : l = 1 m, B = 0,1 T, ω = 10 rad/s

Besar ggl induksi

⇒ ζ =
dt
⇒ ζ = d (B l2. θ)/2
dt
⇒ ζ = B l2 .
2 dt
⇒ ζ = B l2  ω
2
⇒ ζ = 0,1 (1)2 (10)
2

⇒ ζ = 0,5 Volt.

Jawaban : A

Soal 4
Sebuah partikel yang memiliki massa 200 mg dan membawa muatan 2 x 10-8 C ditembakkan tegak lurus dan horizontal pada medan magnet serba sama yang horizontal dengan kecepatan 5 x 104 m/s. Jika partikel itu tak berubah arah, maka kerapatan fluks magnetiknya merupakan …
A. 0,2 Wb/m2
B. 0,5 Wb/m2
C. 2 Wb/m2
D. 5 Wb/m2
E. 10 Wb/m2

Pembahasan :
Dik : m = 200 mg = 2 x 10-4 kg, q = 2 x 10-8 C, v = 5 x 104 m/s, θ = 90o

Karena partikel tak berubah arah, maka:
⇒ F = W
⇒ q.v.B sin θ = m.g

Kerapatn fluks magnetik:

⇒ B = m.g
q.v sin θ
⇒ B = (2 x 10-4)(10)
(2 x 10-8)(5 x 104) sin  90o
⇒ B = 2 x 10-3
10-3

⇒ B = 2 Wb/m2

Jawaban : C

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Medan Listrik dan Gaya Coulomb.

Soal 5
Perbandingan jumlah lilitan kaat pada kumparan primer dan sekunder sebuah transformator merupakan 1 : 4. Tegangan dan berpengaruh arus masukannya masing-masing 10 V dan 2 A. Jika daya rata-rata yang berkembang menjadi kalor pada transformator tersebut merupakan 4 W dan tegangan keluarannya merupakan 40 V, maka berpengaruh arus keluarannya sama dengan ….
A. 0,1 A
B. 0,4 A
C. 0,5 A
D. 0,6 A
E. 0,8 A

Pembahasan :
Dik : Np : Ns = 1 : 4, Vp = 10 V, Ip = 2 A, Vs = 40 V

Daya yang masuk:
⇒ P = Vp.Ip
⇒ P = 10 x 2
⇒ P = 20 Watt

Daya yang hilang:
⇒ P’ = 4 Watt

Daya keluaran:
⇒ Po = P – P’
⇒ Po = 20 – 4
⇒ Po = 16 Watt

Aru keluaran:
⇒ Is = Po/Vs
⇒ Is = 16/40
⇒ Is = 0,4 A

Jawaban : B

Soal 6
Fluks magnetik yang dihasilkan oleh medan magnetik B yang menembus tegak lurus permukaan seluas A merupakan φ. Jika medan magnetiknya diperkecil menjadi ½ B, lagikan luas permukaannya diperbesar menjadi 2A, maka fluks magnetik yang dihasilkan sama dengan …
A. ¼φ
B. ½φ
C. φ
D. 2φ
E. 4φ

Baca Juga:   Pembahasan Soal Sbmptn Mesin Carnot Suhu Dan Kalor

Pembahasan :
Fluks magnetik merupakan kayanya garis gaya magnet yang menembus bidang secara tegak lurus.

Karena B tegak lurus dengan A, maka:
⇒ φ = B A cos θ
⇒ φ = B A cos 0
⇒ φ = B.A

Jika B diturunkan menjadi ½ B dan A menjadi 2A
⇒ φ = B A cos θ
⇒ φ = ½B. 2A cos 0
⇒ φ = B.A

Jadi, fluks magnetik yang dihasilkan tak berubah atau sama dengan φ adalah sebesar BA.

Jawaban : C

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Energi dan Daya Listrik.

Soal 7
Suatu partikel bermuatan dilepaskan dari keadaan membisu pada suatu kawasan yang dipengaruhi medan listrik dan medan magnet ternyata membentuk lintasan lurus, maka …
A. Besar medan magnet lebih kecil dari medan listrik
B. Besar medan magnet lebih besar dari medan listrik
C. Besar medan magnet sama dengan medan lsitrik
D. Arah medan magnet paralel terhadap medan listrik
E. Arah medan magnet tegak lurus medan listrik

Pembahasan :
Kita misalkan muatan partikel itu positif. Karena partikel berada di kawasan dipengaruhi medan listrik dan medan magnet, maka partikel akan mengalami gaya listrik dan gaya magnetik.

Arah gaya magnetik yang dialami oleh muatan yang bergerak tegak lurus medan magnet merupakan ke atas, lagikan arah gaya listrik yang dialami oleh muatan itu merupakan ke bawah.

Karena arah gaya listrik dan gaya magnetik yang dialami muatan merupakan berlawanan, maka lintasan partikel itu akan lurus apabila gaya listrik yang dialaminya seimbang dengan gaya magnetiknya.

Jawaban : E

Soal 8
Sebuah kawat tertutup berbentuk persegi dengan luas 0,02 m2 diletakkan pada bidang datar. Medan magnet seragam diberian pada bidang tersebut dengan arah menembus ke dalam bidang secara tegak lurus menjauhi pembaca. Medan magnet tersebut diturunkan dengan laju tetap 2 x 10-4 T/s. Jika kendala kawat 0,1 ohm, maka besar dan arah arus induksi yang timbul merupakan …
A. 1 x 10-5 A berlawanan arah jarum jam
B. 1 x 10-5 A searah jarum jam
C. 2 x 10-5 A berlawanan arah jarum jam
D. 4 x 10-5 A searah jarum jam
E. 4 x 10-5 A berlawanan arah jarum jam

Baca Juga:   Model Soal Sbmptn Cahaya & Alat Optik

Pembahasan :
Dik : A = 0,02 m2, B/t = 2 x 10-4 T/s, R = 0,1 ohm

Besar tegangan:
⇒ ε = B/t. A
⇒ ε = (2 x 10-4)(0,02)
⇒ ε = 4 x 10-6  V

Kuat arus induksi:
⇒ I = ε/R
⇒ I = (4 x 10-6)/0,1
⇒ I = 4 x 10-5 A

Berdasarkan aturan asisten dan analogi arah kecepatan dengan arah arus listrik pada kawat berarus, maka arah arus induksinya searah jarum jam.

Jawaban : D

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Getaran dan Gelombang.

Soal 9
Kumparan bentuk segiempat dengan panjang 12 cm dan lebar 10 cm terdiir atas 40 lilitan dan dilalui arus 2 A. Kumparan berada dalam medan magnet 0,25 T ibarat gambar di bawah ini.

Pembahasan soal SBMPTN Bidang study fisika perihal induksi elektromagnetik ini mencakup be Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Induksi Elektromagnetik

Besar torsi yang dialami kumparan merupakan …
A. 0,06 Nm
B. 0,10 Nm
C. 0,24 Nm
D. 0,36 Nm
E. 0,48 Nm

Pembahasan :
Dik : B = 0,25 T, A = 0,12 x 0,1 = 0,012 m, N = 40 lilitan, i = 2 A, θ = 90o

Torsi yang dialami kumparan:
⇒ M = BAN i sin 90o
⇒ M = 0,25 x 0,012 x 40 x 2 x 1
⇒ M = 0,24 Nm

Jawaban : C

Soal 10
Batang magnet bergerak dengan kelajuan konstan mendekati kumparan ibarat terlihat pada gambar di baah ini!
Pembahasan soal SBMPTN Bidang study fisika perihal induksi elektromagnetik ini mencakup be Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Induksi Elektromagnetik
Beda potensial listrik yang terukur pada titik X dan Y merupakan ….
A. Lebih tinggi di X dan akan semakin berkurang
B. Lebih tinggi di Y dan akan semakin berkurang
C. Sama dengan nol
D. Lebih tinggi di Y dan akan semakin membesar
E. Lebih tinggi di X dan akan semakin membesar

Pembahasan :
Berdasarka aturan Lenz, di dalam kumparan akan timbul arus yang arahnya sedemikian sesampai kemudian menimbulkan medan magnet yang melawan penyebab timbulnya arus itu sendiri.
Pembahasan soal SBMPTN Bidang study fisika perihal induksi elektromagnetik ini mencakup be Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Induksi Elektromagnetik
Jika batang magnet didekatkan pada kumparan, maka akan timbul arus yang arahnya ke kanan sesampai kemudian menimbulkan medan magnet yang melawan penyebabnya (lihat gambar).

Pada gambar di atas sanggup kita lihat arus mengalir dari X menuju kumparan kemudian melewati Y. Karena arus listrik merupakan pedoman elektron bebas dari suatu potensial rendah ke potensial tinggi, maka beda potensial di Y lebih tinggi daripada di X.

Jawaban : D