Contoh Soal GGL Induksi akibat Perubahan Medan Magnetik

Contoh Soal GGL Induksi akibat Perubahan Medan Magnetik - Pada topik sebelumnya, kalian telah belajar tentang GGL induksi kawat penghantar dalam pengaruh medan magnetik. Pada topik ini, kalian akan belajar tentang GGL induksi akibat pengaruh medan magnetik. Bagaimana jika sebuah magnet batang digerakan pada sebuah kumparan listrik yang mengandung medan magnet? Simak ulasan berikut.

                                             

        Gambar di atas menunjukan sebuah kumparan kawat yang dihubungkan dengan sebuah galvanometer. Jika magnet batang yang berada di dekatnya dalam kondisi diam, maka jarum galvanometer tidak akan bergerak. Namun, jika magnet digerakkan, baik mendekati maupaun menjahui kumparan, maka jarum galvanometer akan bergerak. Mengapa bisa demikian? simak kelanjutannya.
        Saat kutub utara magnet batang digerakkan masuk ke dalam atau keluar dari kumparan, jumlah garis-garis gaya magnetik yang terdapat di dalam kumparan akan bertambah. Bertambahnya jumlah garis-garis gaya ini menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan. GGL induksi ini akan menyebabkan arus listrik mengalir, lalu menggerakkan jarum galvanometer. Sebaliknya, saat kutub utara magnet batang dalam keadaan diam, jumlah garis-garis gaya magnet di dalam kumparan akan tetap. Oleh karena jumlah garis-garis gaya magnetiknya tetap, maka tidak akan terjadi GGL induksi. Akibatnya, tidak terjadi arus listrik, sehingga jarum galvanometer tidak akan bergerak.
        Jadi, dari uraian diatas dapat diketahui bahwa perubahan medan magnet dapat mempengaruhi timbulnya GGL induksi. Arus listrik yang ditimbulkan GGL induksi disebut arus induksi. Jika suatu kumparan terdiri dari N lilitan dengan luasan kumparan yang tetap, maka besar GGL induksi yang diakibatkan medan magnet dapat dicari dengan persamaan berikut ini.

εind=−NdΦBdt=−Nd(BAcosθ)dt=−NAcosθdBdt ${\epsilon }_{ind}=-N\frac{d{\mathrm{\Phi }}_B}{dt}=-N\frac{d\left(BA\cos \theta \right)}{dt}=-NA\cos \theta \frac{dB}{dt}$

        Tanda negatif menunjukan bahwa arah GGL induksi selalu berlawanan dengan arah arus yang terbentuk (Hk. Lenz). Jika sudut θ konstan dan laju perubahan kuat medan magnetiknya tetap (tidak bergantung waktu), maka berlaku persamaan berikut ini.

εind=−NAΔBΔtcosθ ${\epsilon }_{ind}=-NA\frac{\mathrm{\Delta }B}{\mathrm{\Delta }t}\cos \theta$

εind=−NA(B2−B1)(t2−t1)cosθ ${\epsilon }_{ind}=-NA\frac{\left(B_2-B_1\right)}{\left(t_2-t_1\right)}\cos \theta$

Keterangan:

εind ${\epsilon }_{ind}$ = GGL induksi (V);
A = luasan kumparan (m2);
N = jumlah lilitan;
B1 = kuat medan magnetik awal yang diukur pada waktu t1 (T);
B2 = kuat medan magnetik akhir yang diukur pada waktu t2 (T); dan
θ = sudut medan magnetik dengan normal bidang, di mana jika arah medan magnet sejajar dengan normal bidang, maka sudutnya bernilai 0o.

SOAL 1

Perhatikan faktor-faktor berikut ini.

1. Jumlah lilitan
2. Perubahan kuat medan magnetik
3. Perubahan kuat arus listrik
4. Hambatan kumparan

Faktor-faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi akibat perubahan medan magnetik adalah ....

SOAL 2

Suatu medan magnetik yang terukur pada waktu 3 s pertama adalah 3 T. Kemudian, medan magnetik tersebut berubah menjadi 9 T pada 6 s berikutnya. Jika jumlah lilitan kumparan adalah 100 dengan luasan 0,1 m2, maka besar GGL induksi yang dihasilkan adalah .... (arah medan magnetik sejajar normal bidangnya)

SOAL 3

Kuat medan magnetik berubah 10 T dalam waktu 2 s pada suatu kumparan yang luasannya 2 m2. Jika kumparan tersebut terdiri dari 1000 lilitan, maka besar GGL induksinya adalah ...

SOAL 4

Pernyataan yang tepat tentang GGL induksi akibat perubahan medan magnetik adalah ....

SOAL 5

Sebuah kumparan yang mempunyai 20 lilitan mengalami perubahan fluks magnetik yang pertama sebesar 5 Wb dalam waktu 2 s. Kemudian kumparan tersebut mengalami perubahan fluks magnetik yang sama dalam waktu 8 s. Perbandingan GGL induksi antara keadaan pertama dan kedua adalah ....

SOAL 6

Kumparan A dengan 200 lilitan mengalami perubahan fluks magnetik sebesar 0,06 Wb dalam waktu 0,4 s. Kumparan B dengan jumlah lilitan setengah dari jumlah lilitan kumparan A mengalami perubahan fluks magnetik 0,08 Wb dalam waktu 0,2 s. Perbandingan GGL induksi yang terbentuk antara kumparan A dan B adalah ....

SOAL 7

Sebuah kumparan dengan luas 2 m2 mempunyai 600 lilitan. Laju perubahan medan magnetiknya adalah 6 T dalam selang waktu 3 s. Jika arah medan magnetiknya membentuk sudut 60oterhadap vektor normalnya, maka GGL induksi yang dihasilkan adalah ....

SOAL 8

GGL induksi sebesar 60 V---dengan arah berlawanan arus induksinya---dihasilkan dari sebuah kumparan yang mempunyai luas 1 m2. Medan magnetiknya sejajar dengan vektor normal bidang dan laju perubahan medan magnetiknya konstan sebesar 1,2 T dalam waktu 2 s. Jumlah lilitan kumparan tersebut adalah ....

SOAL 9

Jika jumlah lilitan dinaikkan dua kali, dengan besaran lain dibuat tetap, maka pernyataan yang tepat tentang GGL induksi adalah ....

SOAL 10

Arah GGL induksi selalu berlawanan dengan arah arusnya. Pernyataan tersebut merupakan pernyataan dari ....

Share this post