soal latihan bab vii elektromagnetik (fdii)

SOAL LATIHAN BAB VII ELEKTROMAGNETIK (FDII)
1. Sebuah elektron (m = 9,1 x 10-31 kg), q = (-1,6 x 10-19 C ) bergerak dalam medan magnet
serba sama dengan laju tetap v = 107 m/s melintasi setengah lingkaran dengan jari-jari 10 cm
dari A ke B.

a. Tentukanlah besar dan arah rapat fluks magnet (Jawab : a. B = -1,14 x 10-3 iT).
b. Hitunglah waktu yang diperlukan elektron untuk menempuh lintasan setengah lingkaran
tersebut. (Jawab : tAB = 1,57 x 10-8 s)
2. Sebuah kawat yang membawa arus 30A memiliki panjang 12cm antara muka kutub magnet
dengan sudut  = 600. Medan magnet hampir seragam pada 0,90T. Kita abaikan medan di
luar potongan kutub. Berapa gaya pada kawat. (Jawab : F=2,8N)
3. Sebuah proton dengan laju 5,0 x 106 m/s pada medan magnet merasakan gaya sebesar 8,0 x
10-14N menuju barat ketika bergerak vertikal ke bawah. Ketika bergerak horisontal ke arah
utara, ia merasakan gaya nol. Berapa besar dan arah medan magnet di daerah ini? (muatan
pada proton adalah q = +e = 1,6 x 10-19C). (jawab : 0,10 T).
4. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 2,0 x 107 m/detik pada bidang yang tegak lurus
terhadap medan magnet sebesar 0,010 T. Carilah jarak lintasannya! (jawab : 1,1 x 10-2 m).
5. Rangka kawat berbentuk 4 persegi panjang dialiri arus i. Dari data-data pada gambar,
tentukanlah:
Y
a. Besar dan arah gaya yang bekerja pada kawat ab dan bc.
b. Besar dan arah momen gaya yang bekerja pada rangka kawat
b
tersebut, Dengan : ab = cd = 8 cm, bc = da = 6 cm, I = 10 A,

θ =300, B = 0,2 iT, B = Homogen.


c
Jawab : (a). Fab  0,16.kˆ.T , Fab  0,06. ˆj.T

a
X
(b).  abcd  18,3x103 ˆjN.m.

d
Z
6. Dua kawat pada kabel alat yang panjangnya 2,0 m berjarak 3,0 mm dan membawa arus DC
8,0 A. Hitung gaya antara kedua kawat ini. (jawab : 8,5 x 10-3N)
7. Kawat horisontal membawa arus I1 = 80 A DC. Berapa
besar arus I2 yang harus di bawah kawat paralel kedua yang
berada 20 cm di bawahnya, sehingga kawat tidak jatuh
karena gravitasi? Kawat yang lebih rendah memiliki massa L = 20 cm
0,12 gr per meter panjang. (jawab : 15 A)
I1 = 80 A
FB
I2 = .......?
mg
8. Solenoida tipis dengan panjang 10 cm memiliki 400 lilitan kawat dan membawa arus 2,0A.
Hitung medan di dalam dekat pusat. (Jawab : B=1,0x10-2T)
1
SOLUSI LATIHAN BAB VII ELEKTROMAGNETIK (FDII)
1. Sebuah elektron (m = 9,1 x 10-31 kg), q = (-1,6 x 10-19 C ) bergerak dalam medan magnet
serba sama dengan laju tetap v = 107 m/s melintasi setengah lingkaran dengan jari-jari 10 cm
dari A ke B.
a. Besar dan arah rapat fluks magnet (Jika arah arus ke k̂ maka arah medan magnet ke iˆ )
 mv
(9,1  1031 kg)(107 m / s)
B

 1,14  103 iˆT
19
2
qR (1,6  10 C )(5  10 m)
b. Waktu yang diperlukan elektron untuk menempuh lintasan setengah lingkaran tersebut.
R (3,14)(5  102 m)
R  vtAB  t AB 

 1,57  108 s
7
v
(10 m / s)
2. Diketahui i=30A ; l=12cm=0,12m ; =600 ; B=0,90T. Maka gaya pada kawat :
F  i l B sin   (30)(0,12)(0,9 sin 60)  2,8 N
3. Diketahui v=5,0x106 m/s ; qp=+e=1,6x10-19C ; F=8,0x10-14N (menuju barat ketika bergerak
vertikal ke bawah) dan F=0 (ketika bergerak horisontal ke arah utara). Maka besar dan arah
medan magnet di daerah ini.


 F
 
(8,0  1014 N )
F  qv B  B   
 0,10T
q v (1,6  1019 C )(5  106 m / s)
arah medan magnet adalah menuju ke bagian dalam kertas.
4. Diketahui elektron bergerak dengan v=2,0x107m/s pada bidang yang tegak lurus terhadap
medan magnet sebesar 0,010 T. Maka jarak lintasannya (jejari orbitnya).
 mv
mv (9,1  1031 kg)( 2,0  107 m / s)
B
R 
 1,14  10 2 m
19
qR
qB (1,6  10 C )(0,010T )
5. Rangka kawat berbentuk 4 persegi panjang dialiri arus i. Dari data-data pada gambar,

tentukanlah: Dengan : ab = cd = 8 cm, bc = da = 6 cm, I = 10 A, θ =300, B = 0,2 iT, B =
Homogen
a. Besar dan arah gaya yang bekerja pada kawat ab dan bc.
Y
ˆ
ˆ
ˆ
ˆ
Fab  i l B  (10)(0,08)(0,2)  0,16kN  (i  B)  ( j  i  k )
b
F  i l B sin   (10)(0,06)(0,2 sin 30)  0,06 ˆjN  (i  B)  (iˆ  kˆ  ˆj )
bc
b. Besar dan arah momen gaya yang bekerja pada rangka kawat
tersebut.
 
 abcd  i ( A  B)  i ( A nˆ )  ( B iˆ)  i A B (nˆ  iˆ)  i A B ( sin  ˆj )
 abcd  i A B (sin  ˆj )  (10)(8  10 2 )(6  10 2 )(0,2 sin 60)
 abcd  8,31  10 ˆj Nm
3
c
a
X

d
Z
6. Dua kawat pada kabel alat yang panjangnya 2,0 m berjarak 3,0 mm dan membawa arus DC
8,0 A. Hitung gaya antara kedua kawat ini. (jawab : 8,5 x 10-3N)
F 0 i1 i2
0 i 2 l
(8,0 A) 2 (2,0m)
7

F
 (2,0  10 Tm / A)
 8,5  103 N
3
l
2 L
2 L
(3,0  10 m)
I1 = 80 A
7. Kawat horisontal membawa arus I1 = 80 A DC. Berapa
besar arus I2 yang harus di bawa kawat paralel kedua
yang berada 20 cm di bawahnya, sehingga kawat tidak L = 20 cm
jatuh karena gravitasi? Kawat yang lebih rendah
memiliki massa 0,12 gr per meter panjang.
FB
I2 = .......?
mg
2
Gaya gravitasi pada kawat yang lebih rendah mengarah ke bawah dan untuk setiap meter
perseginya memiliki besar :
F mg (0,12  103 kg)(9,8m / s 2 )


 1,18  103 N / m
l
l
(1,0m)
Gaya magnet pada kawat 2 harus ke atas (sehingga i2 harus memiliki arah yang sama dengan
i1) dan dengan L=20cm dan i1=80A memiliki besar :
F 0 i1 i2
2L  F 
2 (0,20m)

 i2 
(1,18  103 N / m)  15 A
 
7
l
2 L
0 i1  l  (4  10 T m / A)(80 A)
8. Solenoida tipis dengan panjang 10 cm memiliki 400 lilitan kawat dan membawa arus 2,0A.
Maka medan di dalam dekat pusat.
B  0 n I  (12,57  107 T m / A) (4,0  103 / m) (2,0 A)  1,0  102 T
3