Tugas : 1. Sebuah proton dengan kecepatan 5 x 10 m/det

Tugas :
1. Sebuah proton dengan kecepatan 5 x 106 m/det bergerak vertikal ke atas memasuki
medan magnet dan mendapatkan gaya perlawanan ke arah Barat sebesar 8 x 10-14 N.
Ketika proton bergerak dari arah Utara gaya perlawanan yang ditimbulkan akibat medan
magnet besarnya = 0. Jika muatan proton q = + e = 1,6 x 10-19 C, tentukan besar dan arah
medan magnetnya!
V (ke atas)
+
+
bergerak ke dalam kertas (dari Utara)
F
(Barat)
Jawab :
Karena proton tidak mendapat gaya ketika bergerak ke Utara, maka medan magnet dalam
arah Utara-Selatan. Diketahui bahwa gaya akan dihasilkan jika proton bergerak ke atas.
Degan hukum tangan kanan, B harus ke arah Utara.
Besarnya :
B
8 x 10 14
(1, 6 x 10 10 )(5 x 106 )
F
qv
0,1 T
2. Sebuah elektron bergerak di bidang datar dengan kecepatan 2 x 107 m/det memasuki
medan magnet uniform 0,01 T secara tegak lurus. Hitung jarak edar electron secara
kuantitatif!
Jawab :
sin
1, maka F
qvB
F ma
m v2
qvB
r
mv (9,1x10-31 )(2x107 )
r
1,1x10-2 m 1,1 cm
qB
(1,6x10-19 )(0,01)
3. Kabel listrik di tembok dialiri arus dc sebesar 25 A vertikal ke atas. Hitung medan
magnet di titik P yang berada 10 cm dari kabel!
I
10 cm P
Jawab : kita asumsikan panjang kabel lebih panjang dari jarak titik P berada (10 cm)
B
μ0I
2πr
(4π x 10 7 )(25)
(2 )(0,1)
5 x 10 5 T
4. Sebuah kabel dipasang mendatar, dialiri arus dc I1 sebesar 80 A. Kabel kedua yang
dipasang parallel berada 20 cm di bawahnya memiliki massa 0,12 g/meter panjang.
Berapa besar arus yang mengalir di kabel kedua I2 agar kabel tersebut tidak jatuh akibat
gaya gravitasi ?
I1 = 80 A
20 cm
FB
I2 = ?
Mg
Jawab :
Gaya gravitasi pada kabel 2 arahnya ke bawah. Untuk setiap 1 m panjang kabel, besar
gaya gravitasinya adalah : F m g
(0,12 x 10 3 )(1)(9,8) 1,18 x 10 3 N
Gaya magnet pada kabel 2 yang arahnya ke atas adalah :
F
I2
μ 0 I1I 2
l , dengan menganggap panjang l 1 m, maka:
2πd
2πd F
2π(0,2)(1,18 x 10-3 )
15 A
μ 0 I1 l
(4 x 10-7 )(80)
5. Sebuah koil lingkaran dari kabel berdiameter 20 cm memiliki 10 lilitan. Setiap lilitan
dialiri arus sebesar 3 A. Koil tersebut ditempatkan dalam medan magnet luar sebesar 2 T.
Tentukan torsi maksimum dan minimumnya!
Jawab :
Maksimum dan minimum torsi ditentukan oleh sudut antara koil dengan medan magnet
( ).
Luas satu lilitan koil : A = π r2 = 3,14 x 10-2 m2
Torsi maksimum terjadi jika permukaan koil sejajar dengan medan magnet :
N I A Bsin
(10)(3)(3,14 x10 2 )(2)(1) 1,88 N m
Torsi minimum jika sin
0, untuk
=00, maka
0.
= 900