Contoh dan Pembahasan soal GGL Induksi

Contoh dan Pembahasan soal GGL Induksi. Arus listrik dapat timbul jika ada beda potensial. Beda potensial ini ditimbulkan oleh adanya perubahan fluks magnetic yang dinamakan gaya gerak listrik induksi (GGL induksi), sedangkan arus yang timbul disebut arus induksi. Arah arus induksi yang timbul karena adanya perubahan fluks magnetic dalam kumparan dapat ditentukan dengan menggunakan Hukum Lenz.


Berikut ini kami akan share beberapa contoh dan pembahasan soal GGL Induksi.

Nomor 1

Fluks magnetik yang dihasilkan oleh medan magnetik B yang menembus tegak lurus permukaan seluas A adalah Ф. Jika medan magnetiknya diperkecil menjadi 1/2 B sedangkan luas permukaannya diperbesar menjadi 2A, maka fluks magnetik yang dihasilkan sama dengan….

A. 1/4 Ф

B. 1/2 Ф

C. Ф

D. 2Ф

E. 4Ф


Pembahasan

Fluks magnetik adalah Ф = B A cos θ = B A cos 0 = B A.

Jika medan B’ = 1/2 B dan A’ = 2A maka fluks magnetiknya:

Ф’ = B’ A’ = 1/2 B . (2A) = B A = Ф

Jawaban: C

Nomor 2

Batang magnet bergerak dengan kelajuan konstan mendekati kumparan. Beda potensial listrik yang terukur pada titik X dan Y akan ...

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 nilainya

E. Lebih tinggi di X dan akan semakin membesar nilainya


Pembahasan

Dari hukum Lenz : “Arah arus induksi sedemikian rupa sehingga menghasilkan medan magnet yang arahnya melawan terjadinya perubahan fluks”.

Bila kutub utara magnet di dekatkan ke kumparan, maka pada kumparan terjadi penambahan fluks magnet. Penambahan ini dilawan sehingga kumparan menghasilkan medan magnet induksi yang arahnya berlawanan dengan medan magnet yang dihasilkan oleh kutub utara magnet.

Adapun arus induksi yang terjadi terlihat seperti gambar. Karena arah arus induksi mengalir dari X ke Y maka beda potensial X lebih tinggi dari Y dan nilainya akan membesar.

Nomor 3

Jika arus listrik yang mengalir pada kawat berbentuk cincin diperbesar, maka akan timbul ggl induksi pada kawat yang arahnya berlawanan dengan arah semula

SEBAB

Arah arus induksi menghasilkan medan magnet yang arahnya sedemikian rupa sehingga melawan terjadinya perubahan fluks.

Pembahasan

Pernyataan dan alasan benar karena sesuai dengan pernyataan hukum Lenz.

Nomor 4

Gaya gerak listrik induksi yang dihasilkan pada cincin kawat yang digerakkan dalam medan magnetik bergantung pada:

• diameter cincin
• besar medan magnetik
• arah penampang cincin
• arah medan magnetik

Pembahasan

Dari hukum Faraday Ф = – N (ΔФ / Δt) = – N Δ(BA Cos θ) / Δt

A = πr2 = 1/4 πd2

Berdasarkan rumus diatas maka ggl induksi pada cincin kawat yang digerakkan dalam medan magnet bergantung pada diameter cincin, besar medan magnetik, arah penampang cincing, dan arah medan magnetik.

Jawaban: semua benar

Nomor 5

Sebuah kawat tertutup berbentuk persegi dengan luas 0,02 m² diletakkan pada bidang datar. Medan magnet seragam diberikan 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 hambatan kawat 0,1 Ohm maka besar dan arah arus induksi yang timbul adalah…

A. 1 x 10^-5 A berlawanan arah jarum jam
B. 1 x 10^-5 searah jarum jam
C. 2 x 10^-5 berlawanan arah jarum jam
D. 4 x 10^-5 searah jarum jam
E. 4 x 10^-5 berlawanan arah jarum jam

Pembahasan

Ф = – N (ΔФ / Δt) = – N (ΔBA / Δt)
Ф = – (1) (0,02) (-2 x 10-4) = 4 x 10^-6 volt
I = V / R = (4 x 10^-4) / 0,1 = 4 x 10^-5 A dan arah serah jarum jam

👌 Jawaban: D

Nomor 6

Sebuah kumparan dengan jumlah lilitan 200 berada dalam medan magnet dan mengalami perubahan fluks magnet dari 6 x 10^-4 Wb menjadi 1 x 10^-4 Wb dalam waktu 0,02 s, maka ggl induksi yang timbul antara ujung- ujung kumparan besarnya adalah…

A. 3 V
B. 5 V
C. 6 V
D. 8 V
E. 12 V


Pembahasan

Jawaban: B

Nomor 7
Sebuah kumparan mempunyai induktansi 700 mH. Besar ggl induksi yang dibangkitkan dalam kumparan itu jika ada perubahan arus listrik dari 200 mA menjadi 80 mA dalam waktu 0,02 sekon adalah…

A. 8,4 V

B. 4,2 V

C. 2,8 V

D. 4,2 mV

E. 2,8 mV


Pembahasan

Jawaban: B

Nomor 8

Timbulnya ggl induksi pada suatu simpal (loop) bergantung pada…

1. Laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi simpal.
2. Luas penampang simpal
3. Laju perubahan luas penampang simpal
4. Besar medan magnet yang dilingkupi oleh simpal

Pernyataan yang benar adalah…

A. 1, 2 dan 3
B. 1 dan 3
C. 2 dan 4
D. 4 saja
E. 1, 2, 3, dan 4


Pembahasan

Jawaban: E


Nomor 9

Suatu jenis kumparan memiliki jumlah lilitannya sebanyak 100 lilitan, fluks magnetiknya mengalami peningkatan dari 1,5 x 10^-4 Wb menjadi 3 x 10^-4  Wb dalam waktu 0,10 s. Tentukan ggl induksi rata-rata dalam kumparan tersebut.

Jawab

Jumah lilitan N = 100
fluks awal φ = 1,5 x 10^-4  Wb
fluks akhir φ = 3 x10^-4 Wb
selang waktu ∆t = 0,10 s.

Dalam kasus tersebut, kita dapat meninjau ulang mengenai ggl induksi ε yang ditimbulkan oleh laju perubahan fluks yang konstan, sehingga ε dapat kita hitung dengan cara

ε = ∆φ/∆t
 = –N(φ – φ )/∆t
ε = –100(3 x 10^-4  Wb – 1,5 x 10^-4  Wb)/0,10 s
 = –0,15 Volt

Tanda negatif  tersebut pada hasil akhir menunjukan bahwa fluks induksi berlawanan arah dengan fluks utama.