https://hermananis.com/soal-dan-pembahasan-ksn-fisika-dan-osn-fisika-tingkat-sma/
Soal Gaya lorentz pada kawat lurus.
Sebuah penghantar 4 m dialiri arus listrik 0,5 A berada tegak lurus dalam medan magnet 10 T. Jika kuat arus listrik yang mengalir 400 mA, hitunglah gaya Lorentz yang dialami kawat.
Pembahasan:
Diketahui:
l = 4 m; B = 10 T; I = 0,5 A
Ditanya:
F = …
Penyelesaian:
F = B x I x l
= 10 x 0,5 x 4
= 20 N
2. Sebuah penghantar listrik dialiri arus listrik dari arah selatan ke utara. Jika penghantar melewati medan magnet ke atas, kemanakah arah gaya Lorentz?
Pembahasan:
Arah arus I ke utara dan arah medan B ke atas maka depan telapak tangan (F) adalah arah timur. Penyimbolan untuk komponen yang menjauhi kita adalah (+), sedangkan yang mendekati kita adalah (-). Penyimbolan ini berlaku untuk semua komponen.
Suatu kawat berarus listrik 20 A dengan arah ke atas berada dalam sebuah medan magnetik 0,5 T dengan membentuk sebuah sudut 30o terhadap kawat. Apabila panjang kawat 20 meter. Berapa besarnya gaya Lorentz yang akan dialami kawat?
Pembahasan
Diketahui
I = 20 A
B = 0,5 T
α = 30o
l = 20 m
Penyelesaian
FL =Bil sin α
FL = 0.5 20 20 sin 30o
FL = 100 N
Jadi besar gaya Lorentz yang dialami kawat tersebut adalah 100N.
Sebuah kawat penghantar memiliki panjang 12 m tegak lurus berada dalam sebuah medan magnet sebesar 90 tesla.Jika kuat arus listrik yang mengalir pada kawat sebesar 0,02 mA, berapakah besar gaya Lorentz-nya?
Diketahui :
L = Panjang kawat = 12 m
B = Medan magnet = 90 T
I = Kuat arus = 0,02 mA = 2 x 10-5 A
Ditanya F = Gaya Lorentz ?
Pembahasan: F = B.I.L
F = 90 x 2 x 10-5 x 12
F = 216 x 10-4 N
F = 0,0216 N
Jika gaya Lorentz yang dialami sebuah kawat penghantar yang panjangnya 5 m adalah 1 N dan arus yang mengalir pada kawat sebesar 2 mA,
Berapakah besar medan magnet yang dialami kawat penghantar tersebut?
Diketahui :
F = Gaya lorentz = 1 N
L = Panjang kawat = 5 m
I = Kuat arus = 2 mA = 2 x 10-3A
Ditanya B = Medan magnet ?
Pembahasan: B = F / I x L
B = 1 / 2 x 10-3 x 5
B = 1 / 10-2
B = 1 / 0,01
B = 100 Tesla
Ke manakah arah gaya Lorentz, jika:
a. arah arus ke sumbu z dan arah medan magnet ke sumbu y.
b. arah arus ke sumbu –y dan arah medan magnet ke sumbu x.
a. arus (I) ke sumbu z, medan magnet (B) kesumbu y maka Gaya lorentz ke arah sumbu x
b. arah arus (I) ke sumbu -y, arah medan magnet ke sumbu x, maka gaya lorent ke sumbu arah -z.
Sebuah
kawat lurus panjang 20 cm dialiri arus sebesar 4A berarah ke atas.
Berada pada medan magnet 10 T yang berarah masuk bidang kertas. Besar
dan arah gaya lorentz pada kawat tersebut adalah....
A. 4N masuk
B. 8N ke kiri
C. 5N ke kanan
D. 6 N ke atas
E. 2N ke kiri
Jawab: B
Pembahasan dan penyelesaian :
F = B . I . L = 10 . 4. 0,2 = 8 N
Arah: ke kiri (kaidah tangan kanan)
B. 8N ke kiri
C. 5N ke kanan
D. 6 N ke atas
E. 2N ke kiri
Jawab: B
Pembahasan dan penyelesaian :
F = B . I . L = 10 . 4. 0,2 = 8 N
Arah: ke kiri (kaidah tangan kanan)
Perhatikan gambar berikut! Seutas kawat berada di antara dua magnet yang memiliki induksi magnet sebesar 0,02 Tesla. Jika besarnya arus yang mengalir pada kawat adalah 5 A,
Tentukan :
a) Besarnya gaya magnet yang bekerja pada kawat sepanjang 10 cm
b) Arah gaya magnet dengan mengacu pada arah angin pada gambar
a) Besarnya gaya magnet yang bekerja pada kawat sepanjang 10 cm
b) Arah gaya magnet dengan mengacu pada arah angin pada gambar
Pembahasan
a) Besarnya gaya magnet pada kawat sepanjang 1 meter yang berada dalam medan magnet Tesla B dan dikenai arus listrik kuat sebesar i Ampere dengan sudut antara arah B dan arah i sebesar θ adalah:
b) Arahnya besar gaya ditentukan dengan aturan tangan kanan
4 jari → arah B
Jempol → arah i
Telapak Tangan → arah F
Jika terdapat dua kutub magnet, maka arah B adalah dari kutub Utara ke kutub Selatan, sehingga arah F berada di lapangan baca atau jika mengikuti arah mata angin, arahnya ke bawah.
Pertanyaan No. 2
Perhatikan gambar berikut!
Ke manakah arah gaya magnet pada kawat?
Pembahasan
Seperti soal nomor satu, arah gayanya adalah meninggalkan bidang bacaan atau meninggalkan bidang gambar atau mendekati pembaca.
Pertanyaan No. 3
Dua buah kawat dengan konfigurasi seperti gambar di bawah ini!
Tentukan besar dan arah gaya magnet yang bekerja pada kawat II sepanjang kawat 0,5 meter!
Pembahasan
Besar gaya magnet jika dua kawat penghantar arus didekatkan adalah :
Arah gaya : Jika kedua arus mempunyai arah yang sama, maka kedua kawat
akan tarik menarik.
kawat akan tolak menolak,
jadi arah gaya pada kawat II adalah ke kiri (ditarik mendekati kawat I)
Soal No. 4
Tiga kabel disusun seperti gambar!
Menentukan besar dan arah gaya magnet pada kawat II pada kawat sepanjang 1 meter
Pembahasan
a) Kawat II dipengaruhi oleh dua kawat lainnya, yaitu kawat I dan III.Gaya
yang timbul pada kawat II akibat pengaruh kawat I diberi nama F 21 sbb :
Arah ke kiri
Gaya yang timbul pada kawat II akibat pengaruh kawat III nama F 23 sebagai berikut :
Arah ke kiri
Resultan gaya kedua nama F 2 :
Arah ke kiri
Soal TIDAK. 5
Kawat A dan kawat B berjarak 2 meter dengan arus masing-masing 1 A dan 2 A.
Tentukan di mana kawat C harus diletakkan agar resultan gaya pada C nol!
Pembahasan
Agar resultan gaya magnet pada C menjadi nol, maka kedua gaya akibat pengaruh kawat A dan B harus berlawanan arah. Posisi yang mungkin adalah jika kawat C diletakkan di sisi kiri A atau di sisi kanan B (ingat: Jika dua arus memiliki arah yang sama maka kedua kabel akan menarik, jika dua arus berlawanan arah maka keduanya kawat akan saling tolak-menolak Misalnya ambil
posisi C disebelah kiri A dan beri nama jaraknya dengan x
Posisi kawat C 2 meter disebelah kiri kawat A atau 4 meter disebelah kiri kawat B
Soal No.6
Tiga buah kawat pembawa arus A,B dan C membentuk segitiga sama sisi.Kawat A membawa arus dengan arah keluar daerah baca,kawat B dan C adalah arus dengan arah masuk daerah baca disusun seperti pada gambar di bawah ini!
Tentukan:
a) Besarnya gaya magnet yang bekerja pada kawat B untuk kawat sepanjang 1 meter
b) Arah gaya magnet yang bekerja pada kawat B
Pembahasan
a) Kawat B akan didorong oleh kawat A dan ditarik oleh kawat C. Ilustrasi seperti pada gambar di bawah
Interaksi kawat B dan A menghasilkan F BA :
Interaksi kawat B dan C menghasilkan F BC :
Hasil gaya magnet kedua disebut F B :
Masukkan data, dan Anda akan mendapatkan hasilnya :
b) Salah satu cara menentukan arah F B dengan dekomposisi vektor gaya SMA kelas 10, ilustrasi gambar berikut:
Arah F B adalah 60 o terhadap sumbu X.
Pertanyaan No. 7
Dua kawat lurus sejajar berjarak 20 cm satu sama lain. Jika kedua kawat dialiri arus listrik 0,5 A dan 4 A, dan µo = 4π .10–7 Wb.A–1.m–1 maka pada masing-masing kawat gaya per meter sama dengan...
A. 2 × 10–6 N
B. 4 × 10–6 N
C. 2π × 10–6 N
D. 8 × 10–6 N
E. 4π × 10–6 N
(Pertanyaan Ebtanas 1993)
Pembahasan
Gaya magnet pada paralel lurus kawat yang dialiri arus listrik
Sampai dengan
pertanyaan no. 8
Dua kawat sejajar yang berjarak 1 m satu sama lain memiliki arus masing-masing 1 A dalam arah yang sama. Antara kedua kawat akan terjadi...
A. Gaya tarik 4×10 7 N
B. Gaya tolak 2×10 7 N
C. Gaya tarik 2×10 7 N
D. Gaya tarik 2× 10 – 7 N
E. Gaya tolak sama dengan 2×10 -7 N
(Pertanyaan Ebtanas 1998)
Pembahasan
Seperti sebelumnya, gaya magnet pada kawat lurus sejajar yang dilalui arus listrik
Gaya yang dihasilkan adalah tarik-menarik
Soal No. 9
Seutas kawat sepanjang 10 cm tegak lurus dalam medan magnet. Jika kerapatan fluks magnet 0,2 tesla dan arus yang mengalir pada kawat adalah 45 A, gaya yang dialami kawat adalah...
A. 10,5 x 10 −4 N
B. 2,55 x 10 −2 N
C 7,50 x 10 − 1 N
D. 0,90 N
E. 2,25 N
(gaya Lorentz – Sipenmaru 1984) Data
Soal Diskusi : l = 10 cm = 0,1 m i = 45 A B = 0,2 T F =.... F = Bil F = 0,2 x 45 x 0,1 F = 0,90 N No soal. 10 Pada gambar di atas tergambar kawat lurus pq dialiri arus listrik sebesar I1
= 10 A dan kawat segi empat abcd dialiri arus I 2 = 5 A. resultan gaya yang dialami kawat segi empat abcd adalah ....micronewtons.
A. 20
B. 60
C. 120
D. 180
E. 220
Pembahasan
Akibat medan magnet yang berasal dari I1, terdapat 4 gaya yang bekerja pada persegi panjang abcd yang masing-masing diberi nama F ab , F bd , F cd dan F da
Perhatikan kabel ab dan kabel cd. Posisi kawat dari sumber medan magnet (kawat pq), panjang kawat dan kuat arus yang melewati kedua kawat adalah sama. Jika gaya Lorentz dihitung pada keduanya akan sama. Terlihat pada gambar bahwa arah kedua gaya pada ab dan cd berlawanan, sehingga resultan keduanya adalah nol.
Pertanyaan No. 2
Perhatikan gambar berikut!
Ke manakah arah gaya magnet pada kawat?
Pembahasan
Seperti soal nomor satu, arah gayanya adalah meninggalkan bidang bacaan atau meninggalkan bidang gambar atau mendekati pembaca.
Pertanyaan No. 3
Dua buah kawat dengan konfigurasi seperti gambar di bawah ini!
Tentukan besar dan arah gaya magnet yang bekerja pada kawat II sepanjang kawat 0,5 meter!
Pembahasan
Besar gaya magnet jika dua kawat penghantar arus didekatkan adalah :
Arah gaya : Jika kedua arus mempunyai arah yang sama, maka kedua kawat
akan tarik menarik.
kawat akan tolak menolak,
jadi arah gaya pada kawat II adalah ke kiri (ditarik mendekati kawat I)
Soal No. 4
Tiga kabel disusun seperti gambar!
Menentukan besar dan arah gaya magnet pada kawat II pada kawat sepanjang 1 meter
Pembahasan
a) Kawat II dipengaruhi oleh dua kawat lainnya, yaitu kawat I dan III.Gaya
yang timbul pada kawat II akibat pengaruh kawat I diberi nama F 21 sbb :
Arah ke kiri
Gaya yang timbul pada kawat II akibat pengaruh kawat III nama F 23 sebagai berikut :
Arah ke kiri
Resultan gaya kedua nama F 2 :
Arah ke kiri
Soal TIDAK. 5
Kawat A dan kawat B berjarak 2 meter dengan arus masing-masing 1 A dan 2 A.
Tentukan di mana kawat C harus diletakkan agar resultan gaya pada C nol!
Pembahasan
Agar resultan gaya magnet pada C menjadi nol, maka kedua gaya akibat pengaruh kawat A dan B harus berlawanan arah. Posisi yang mungkin adalah jika kawat C diletakkan di sisi kiri A atau di sisi kanan B (ingat: Jika dua arus memiliki arah yang sama maka kedua kabel akan menarik, jika dua arus berlawanan arah maka keduanya kawat akan saling tolak-menolak Misalnya ambil
posisi C disebelah kiri A dan beri nama jaraknya dengan x
Posisi kawat C 2 meter disebelah kiri kawat A atau 4 meter disebelah kiri kawat B
Soal No.6
Tiga buah kawat pembawa arus A,B dan C membentuk segitiga sama sisi.Kawat A membawa arus dengan arah keluar daerah baca,kawat B dan C adalah arus dengan arah masuk daerah baca disusun seperti pada gambar di bawah ini!
Tentukan:
a) Besarnya gaya magnet yang bekerja pada kawat B untuk kawat sepanjang 1 meter
b) Arah gaya magnet yang bekerja pada kawat B
Pembahasan
a) Kawat B akan didorong oleh kawat A dan ditarik oleh kawat C. Ilustrasi seperti pada gambar di bawah
Interaksi kawat B dan A menghasilkan F BA :
Interaksi kawat B dan C menghasilkan F BC :
Hasil gaya magnet kedua disebut F B :
Masukkan data, dan Anda akan mendapatkan hasilnya :
b) Salah satu cara menentukan arah F B dengan dekomposisi vektor gaya SMA kelas 10, ilustrasi gambar berikut:
Arah F B adalah 60 o terhadap sumbu X.
Pertanyaan No. 7
Dua kawat lurus sejajar berjarak 20 cm satu sama lain. Jika kedua kawat dialiri arus listrik 0,5 A dan 4 A, dan µo = 4π .10–7 Wb.A–1.m–1 maka pada masing-masing kawat gaya per meter sama dengan...
A. 2 × 10–6 N
B. 4 × 10–6 N
C. 2π × 10–6 N
D. 8 × 10–6 N
E. 4π × 10–6 N
(Pertanyaan Ebtanas 1993)
Pembahasan
Gaya magnet pada paralel lurus kawat yang dialiri arus listrik
Sampai dengan
pertanyaan no. 8
Dua kawat sejajar yang berjarak 1 m satu sama lain memiliki arus masing-masing 1 A dalam arah yang sama. Antara kedua kawat akan terjadi...
A. Gaya tarik 4×10 7 N
B. Gaya tolak 2×10 7 N
C. Gaya tarik 2×10 7 N
D. Gaya tarik 2× 10 – 7 N
E. Gaya tolak sama dengan 2×10 -7 N
(Pertanyaan Ebtanas 1998)
Pembahasan
Seperti sebelumnya, gaya magnet pada kawat lurus sejajar yang dilalui arus listrik
Gaya yang dihasilkan adalah tarik-menarik
Soal No. 9
Seutas kawat sepanjang 10 cm tegak lurus dalam medan magnet. Jika kerapatan fluks magnet 0,2 tesla dan arus yang mengalir pada kawat adalah 45 A, gaya yang dialami kawat adalah...
A. 10,5 x 10 −4 N
B. 2,55 x 10 −2 N
C 7,50 x 10 − 1 N
D. 0,90 N
E. 2,25 N
(gaya Lorentz – Sipenmaru 1984) Data
Soal Diskusi : l = 10 cm = 0,1 m i = 45 A B = 0,2 T F =.... F = Bil F = 0,2 x 45 x 0,1 F = 0,90 N No soal. 10 Pada gambar di atas tergambar kawat lurus pq dialiri arus listrik sebesar I1
= 10 A dan kawat segi empat abcd dialiri arus I 2 = 5 A. resultan gaya yang dialami kawat segi empat abcd adalah ....micronewtons.
A. 20
B. 60
C. 120
D. 180
E. 220
Pembahasan
Akibat medan magnet yang berasal dari I1, terdapat 4 gaya yang bekerja pada persegi panjang abcd yang masing-masing diberi nama F ab , F bd , F cd dan F da
Perhatikan kabel ab dan kabel cd. Posisi kawat dari sumber medan magnet (kawat pq), panjang kawat dan kuat arus yang melewati kedua kawat adalah sama. Jika gaya Lorentz dihitung pada keduanya akan sama. Terlihat pada gambar bahwa arah kedua gaya pada ab dan cd berlawanan, sehingga resultan keduanya adalah nol.
Tetap menentukan gaya lorentz yang bekerja pada kawat bc dan kawat da, setelah itu dikurangi, karena berlawanan arah.
Sampai dengan resultan kedua gaya tersebut :
Pembahasan gaya Lorentz yang bekerja pada muatan dapat dibaca pada artikel yang berjudul Beban Gaya Lorentz.
2. Soal gaya lorentz pada kawat lurus sejajar.Sampai dengan resultan kedua gaya tersebut :
Pembahasan gaya Lorentz yang bekerja pada muatan dapat dibaca pada artikel yang berjudul Beban Gaya Lorentz.
Dua buah kawat lurus dialiri arus dengan arah seperti gambar!
tentukan besar gaya lorentz per satuan panjang dan apa yang terjadi dengan kedua kawat
A. 2.10-5 N/m tarik menarik
B. 10.10-5 N/m tolak menolak
C. 12.10-5 N/m tarik menarik
D. 20.10-5 N/m tolak menolak
E. 24.10-5 N/m tarik menarik
jawab: C
pembahasan dan penyelesaian:
pembahasan dan penyelesaian:
- rumus gaya lorentz - arah: kedua kawat tarik menarik / saling mendekat karena arus searah
F µo . I1 . I2
___ = _____________
L 2πa
F 4π.10-7.4.3
___ = _________________
L 2π.2.10-2
F/L = 12.10-5 N/m3. Soal gaya lorentz pada kawat lurus sejajar.
Dua buah kawat lurus dialiri arus dengan arah seperti gambar!
A. 8.10-5 N/m tarik menarik
B. 10.10-5 N/m tolak menolak
C. 12.10-5 N/m tarik menarik
D. 8.10-5 N/m tolak menolak
E. 4.10-5 N/m tarik menarik
jawab: D
pembahasan dan penyelesaian:
pembahasan dan penyelesaian:
- rumus gaya lorentz - arah: kedua kawat tarik menarik / saling mendekat karena arus searah
F µo . I1 . I2
___ = _____________
L 2πa
F 4π.10-7.2. 4
___ = _________________
L 2π.2.10-2
F/L = 8.10-5 N/msebuah elektron ( q = 1,6 .10-19 C ) bergerak ke kanan dengan kecepatan 2 . 108 m/s
mamasuki medan magnet homogen sebesar 20 Tesla secara tegak lurus
seperti gambar. maka besar gaya lorentz dan lintasan elektron adalah...
A. 7 . 10-10 N searah jarum jam
B. 2 . 10-10 N searah jarum jam
C. 3,2 . 10-10 N searah jarum jam
D. 17,2 . 10-10 N searah jarum jam
E. 7,2 . 10-10 N searah jarum jam
jawab: E
pembahasan:
- rumus gaya loentz
F = B . q . v
F = 20 . 1,6 .10-19 2 . 108
F = 7,2 . 10-10 N
-
arah: sesuai kaidah tangan kanan maka gaya lorentz berarah ke bawah
sehingga elektron akan bergerak dengan lintasan serah jarum jam.
5. soal gaya lorentz pada muatan positif
sebuah elektron ( q = 1,6 .1019 C ) bergerak ke kanan dengan kecepatan 2 . 108 m/s
mamasuki medan magnet homogen sebesar 20 Tesla secara tegak lurus
seperti gambar. maka besar gaya lorentz dan lintasan elektron adalah...
A. 7 . 10-10 N berlawanan arah jarum jam
B. 2 . 10-10 N berlawanan arah jarum jam
C. 3,2 . 10-10 N berlawanan arah jarum jam
D. 17,2 . 10-10 N berlawanan arah jarum jam
E. 7,2 . 10-10 N berlawanan arah jarum jam
jawab: E
pembahasan:
- rumus gaya loentz
F = B . q . v
F = 20 . 1,6 .10-19 2 . 108
F = 7,2 . 10-10 N
-
arah: sesuai kaidah tangan kanan maka gaya lorentz berarah ke atas
sehingga elektron akan bergerak dengan lintasan berlawanan arah jarum
jam.
https://fisikasekolahmadrasah.blogspot.com
No comments:
Post a Comment