Agar induksi magnet di titik P besarnya nol maka arus listrik yang mengalir pada kawat kedua adalah

Medan magnet merupakan salah satu materi fisika yang dipelajari di kelas 12 semester 1, oleh karena itu disini saya mencoba untuk membuat latihan soal materi medan magnet beserta pembahasannya secara terperinci, bisa dijadikan latihan untuk para siswa agar lebih memahami materi medan magnet atau referensi oleh guru dalam membuat soal ulangan. Soal yang disajikan memiliki banyak tipe soal yang diambil dari soal-soal ujian masuk atau UN sehingga cocok untuk dibuat belajar menjelang ulangan harian atau akan mengikuti tes, untuk materi medan magnet silahkan mengunjungi postingan berikut. Selamat menikmati

Soal pilihan ganda

Soal nomor 1 Gambar berikut yang menunjukkan arah induksi magnet yang benar akibat konduktor berarus I adalah ....

Kunci jawaban: "D"

pembahasan soal nomor 1:

Untuk mengetahui arah medan magnetik di sekitar kawat berarus, kita dapat menggunakan kaidah tangan kanan sebagai berikut

Jika di terapkan pada soal di atas, maka arah medan magnetnya menjadi

Jika dibandingkan dengan pilihan jawaban dalam soal maka akan diketahui bahwa arah medan magnet yang benar ditunjukkan oleh pilihan “D”

Soal nomor 2

Perhatikan gambar berikut!

Dua kawat sangat panjang yang diletakkan sejajar dengan jarak d. masing-masing kawat mengalir arus sebesar I seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. daerah atau titik yang memungkinkan agar medan magnetiknya sama dengan nol adalah ....
A. hanya di titik P
B. di semua titik yang terletak pada garis AA’ C. di semua titik sepanjang dua kawat

D. di semua titik yang terdapat pada lingkaran yang berjari-jari 2d dengan titik pusat di P

E. tidak memungkinkan daerah atau titik yang medan magnetiknya sama dengan nol

Kunci jawaban: "A"

pembahasan soal nomor 2:

Arah medan magnet oleh kedua kawat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan
Jurus Jitu
Untuk menentukan arah medan magnet pada sebuah titik di sekitar kawat berarus, perhatikan gambar [A], posisikan tangan seperti pada gambar tersebut, jempol menunjukkan arah arus dan arahkan empat jari tersebut ke titik yang dituju, arah medan magnet pada titik tersebut ditunjukkan dengan arah tegak lurus telapak tangan kalian. Sehingga pada gambar di atas terlihat medan magnet pada titik-titik A, A’, dan P seperti pada gambar [B]

Agar resultan medan magnet sama dengan nol, maka kedua medan magnet [dari kedua kawat] harus berlawanan arah dan sama besar, hal ini dapat terjadi hanya pada titik P

Soal nomor 3

Anggap bahwa suatu kilatan dapat di modelkan sebagai arus lurus sangat panjang. Jika 14,4 C muatan melewati suatu titik dalam 1,60 x 10-3 s, besar medan magnetik pada jarak tegak lurus 30 m dari kilatan petir adalah. ...
A. 7 x 10-7 T
B. 6 x 10-5 T
C. 8 x 10-4 T
D. 5 x 10-2 T
E. 2 x 10-2 T
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 3:

Berdasarkan soal dapat diketahui q = 14,4 C

t = 1,60 x 10-3 s

s = 30 m

μ0 = 4π x 10-7 Tm/A

Untuk menentukan besar medan magnet dapat digunakan persamaan

Dimana, kuat arus dapat ditentukan dengan cara i = q/t

i = 14,4/1,60 x 10-3

i = 9 x 103 A Sehingga besar medan magnetnya

Jadi besar medan magnet karena kilat tersebut adalah 6 x 10-5 T

Soal nomor 4

Ketika ke dalam solenoid yang dialiri listrik dimasukkan sebatang logam, maka energi magnetiknya bertambah. Manakah pernyataan berikut yang benar? A. energi magnetik berada dalam batang logam B. permeabilitas batang logam lebih kecil daripada vakum C. kuat medan magnet solenoid tetap D. energi mekanik pada solenoid tidak bergantung pada jenis logam E. energi mekanik pada solenoid bertambah karena batang logam mempengaruhi arus listrik

Kunci jawaban: "A"

Soal nomor 5

Dua kumparan melingkar M dan N diletakkan pada bidang yang sama dengan pusatnya berimpitan. Kumparan M memiliki 15 lilitan, jari-jari 2 cm dan dialiri arus 3 A. Kumparan N memiliki 50 lilitan, jari-jari 6 cm. Besar dan arah arus dalam N diatur sedemikian sehingga resultan medan magnetik pada titik pusat bersama adalah nol. Besar arus dalam kumparan N adalah.... A. 0,8 A B. 1,5 A C. 1,6 A D. 2,4 A E. 2,7 A

Kunci jawaban: "E"

Soal nomor 6

Gambar di bawah menunjukkan kawat yang dialiri arus 4 A. dalam gambar tersebut, garis yang ditarik dari arah arus datang dengan arah arus keluar berpotongan pada titik pusat lingkaran secara saling tegak lurus. Bagian kawat yang melingkar berjari- jari 2 cm. kuat medan di titik P adalah ....

A. 0,30 mT B. 0,94 mT C. 1,24 mT D. 3,14 mT E. 5,20 mT

Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 6:

Berdasarkan soal dapat diketahui I = 4 A

r = 2 cm = 2 x 10-2 m

medan magnet di titik P dipengaruhi oleh kawat setengah lingkaran yang berarus listrik, sehingga besarnya medan magnet pada titik P dapat ditentukan dengan persamaan

Jadi besar medan magnet di titik P adalah 0,942 mT.

Soal nomor 7

Dua kawat masing-masing membawa arus I, ditunjukkan pada gambar berikut

Kedua kawat memanjang pada suatu garis lurus yang sangat panjang. kawat pertama memiliki suatu loop setengah lingkaran berjari-jari a dan berpusat di titik x. Pernyataan yang tepat bagi medan magnetik di pusat x adalah ....
A. μ0i/4a + μ0i/2πa keluar halaman kertas
B. μ0i/2a keluar halaman kertas
C. μ0i/4a + μ0i/2πa masuk halaman kertas
D. μ0i/2a + μ0i/4πa masuk halaman kertas
E. μ0i/2a - μ0i[2πa] masuk halaman kertas

Kunci jawaban: "C"
Soal nomor 8

Suatu muatan positif bergerak dengan kecepatan v sejajar lurus yang dialiri arus listrik sebesar i seperti terlihat pada gambar,

gaya magnetik yang akan dialami oleh muatan arahnya ....

A. searah v

B. searah i C. menuju kawat D. menjauhi kawat E. keluar bidang kertas

Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 8:

Gunakan kaidah tangan kanan untuk menentukan medan magnet di sekitar muatan positif dan gaya magnetnya

Sehingga di dapatkan hasil sebagai berikut!

jadi arah gaya magnet pada muatan tersebut adalah menuju kawat

Soal nomor 9

Suatu daerah memiliki medan magnetik seragam 4 tesla, berarah ke utara. Sebuah muatan titik positif dari 3 x 10-10 Coulomb sedang bergerak ke selatan, jika medan magnet ini tidak ada, pada kelajuan 200 meter per sekon. gaya yang dikerjakan muatan titik oleh medan magnet adalah ....
A. 24 x 10-8 N, utara
B. 24 x 10-8 N, selatan
C. 24 x 10-10N, timur
D. 24 x 10-10 N, barat E. nol

Kunci jawaban: "E"

Soal nomor 10

Sebuah partikel bermuatan berada pada jarak tertentu dari sebuah kawat panjang berarus listrik. Partikel tersebut bergerak dengan kecepatan konstan tegak lurus dengan medan magnetik yang berasal dari kawat berarus. Jika arus listrik pada kawat diperbesar dua kali semula dan kecepatan partikel menjadi setengahnya, maka gaya yang bekerja pada partikel sekarang adalah .... A. meningkat menjadi 4 kali semula B. meningkat menjadi 2 kali semula C. tetap D. menurun menjadi 2 kali semula E. menurun menjadi 4 kali semula

Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 10:

Soal merupakan soal tipe perbandingan, dengan kondisi awal kita beri indeks “A” dan kondisi akhir kita beri indeks “B”, sehingga berdasarkan soal dapat diketahui
IB = 2IA
vB = ½ vA persamaan gaya Lorentz

F = Bqv [B = μ0I/2πa]

F = [μ0I/2πa]qv ... [1] Berdasarkan persamaan [1] di atas, maka kita dapat mengetahui bahwa

Gaya Lorentz [F] sebanding dengan kuat arus [I]

Gaya Lorentz [F] sebanding dengan kecepatan [v] Sehingga dapat ditulis persamaan perbandingannya

Jadi besar gayanya tetap

Soal nomor 11

Seutas kawat dengan panjang 100 cm membawa arus 2A dalam suatu daerah dengan suatu medan magnet homogen yang memiliki besar 100 tesla dalam arah X. Gaya magnetik pada kawat jika θ = 450 merupakan sudut antara kawat dan sumbu X adalah .... [vektor k merupakan vektor satuan dalam arah sumbu Z].
A. 70,7 k N
B. 141,4 k N C. 0 N

D. -70,7 k N

E. -141,4 k N
Kunci jawaban: "E"

pembahasan soal nomor 11:

Soal di atas dapat diilustrasikan sebagai berikut

Berdasarkan gambar di atas, pertama-tama kita proyeksikan dulu kuat arus listrik terhadap sumbu x dan sumbu y, kemudian dapat kita tuliskan medan magnet dan kuat arus listrik sebagai besaran vektor yang memiliki vektor satuan masing-masing seperti berikut ini

Besarnya gaya magnet dapat ditentukan dengan perkalian vektor [cross product] antara medan magnet, kuat arus, dan panjang sebagai berikut

F = IL x B

F = [√2 i + √2 j] 1 x [100 i]
F = [√2 i + √2 j] x [100 i]
F = [- √2 . 100]k
F = [- √2 . 100]k
F = -141,4 k N

Soal nomor 12

Dua kawat logam P dan Q pada ruang hampa terpisah pada jarak 4 cm dan secara berurutan membawa arus 2 A dan 5 A mengalir pada arah yang sama. jika P dipertahankan tetap diam, sedangkan Q bebas untuk bergerak, gaya per meter yang harus dikenakan pada Q agar tetap pada posisi yang sama bernilai sekitar ....
A. 2,5 x 10-5 N/m mendekati P
B. 2,5 x 10-5 N/m menjauhi P
C. 5 x 10-5 N/m mendekati P
D. 5 x 10-5 N/m menjauhi P
E. 7,5 x 105 N/m tegak lurus bidang yang dibentuk P dan Q
Kunci jawaban: "D"

Soal nomor 13

Kumparan kawat P memiliki 10 lilitan dan kumparan kawat Q memiliki 30 lilitan diletakkan sepusat. Gambar berikut menunjukkan kedua kumparan tampak dari atas.

Kumparan P berjari-jari 5 cm dan kumparan Q berjari-jari 20 cm. kuat arus yang mengalir pada kumparan Q adalah iQ = 20 A, dan resultan kuat magnet di pusat lingkaran adalah nol. Berapakah kuat arus yang mengalir di kawat P [iP] ? A. 15 A B. 20 A C. 25 A D. 30 A E. 35 A

Kunci jawaban: "A"

Soal nomor 14

Perhatikan gambar berikut!

Dua kawat lurus sejajar berarus listrik i1 = 2A dan i2 = 3A terpisah pada jarak a seperti gambar. Sebuah kawat penghantar lurus yang lain [3] berarus listrik akan diletakkan di sekitar kedua kawat sehingga kawat tidak mengalami gaya magnetik. Kawat [3] tersebut harus diletakkan pada jarak .... A. 0,5 a di kiri kawat [1] B. a di kiri kawat [1] C. 2 a di kiri kawat [1] D. a di kanan kawat [2] E. 2 a di kanan kawat [2]

Kunci jawaban: "C"

Soal nomor 15

Dua kawat panjang sejajar dipisahkan sejauh d yang dialiri arus sama besar yakni I sehingga timbul gaya magnet antara kedua kawat sebesar F. Pernyataan berikut yang benar antara dua kawat sejajar tersebut agar gaya magnet antara kedua kawat sebesar F adalah ....
A. kuat arus diubah menjadi 3I dan jaraknya diubah menjadi 3d
B. kuat arus diubah menjadi 3I dan jaraknya diubah menjadi 9d
C. kuat arus diubah menjadi 3I dan jaraknya diubah menjadi 6d

D. kuat arus diubah menjadi 6I dan jaraknya diubah menjadi 3d

E. kuat arus diubah menjadi 9I dan jaraknya diubah menjadi 3d
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 15:

Soal di atas merupakan soal tipe perbandingan pada gaya magnet. Untuk menentukan persamaan perbandingannya perhatikan persamaan gaya magnet persatuan panjang berikut ini

Berdasarkan persamaan di atas, maka dapat diketahui bahwa

F sebanding dengan I2

F berbanding terbalik dengan a Sehingga persamaan perbandingannya dapat ditulis

Jurus jitu:
Perhatikan persamaan perbandingan diatas, terdapat faktor kuadrat pada variabel I sedangkan pada variabel a tidak ada, hal ini menunjukkan agar gaya magnetnya tetap maka variabel a harus dibesarkan dengan konstanta yang merupakan bilangan kuadrat dari konstanta variabel I. Pilihan yang cocok hanya “C”. pembuktiannya sebagai berikut

Soal nomor 16

Sebuah partikel muatan positif q dan massa m bergerak sepanjang suatu lintasan tegak lurus terhadap suatu medan magnetik. Partikel bergerak dalam suatu lingkaran berjari-jari R dengan frekuensi f. Besar medan magnetik adalah ....
A. mf/q
B. 2πfm/q
C. m/2πfq
D. mc/qr
E. mqf/2πR
Kunci jawaban: "B"

Soal nomor 17

Ion-ion bermuatan negatif ganda [O2-] dan ion-ion litium bermuatan positif tunggal Li+ bergerak pada kelajuan yang sama dan dalam arah yang sama yang tegak lurus terhadap suatu medan magnetik homogen. Massa atom relatif untuk oksigen dan litium masing-masing adalah 16 dan 7. Nilai perbandingan jari-jari orbit O2-/jari-jari orbit Li+ adalah .... A. 16 : 7 B. 8 : 7 C. 2 : 1 D. 7 : 8 E. 7 : 16

Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 17:

Berdasarkan soal dapat diketahui
qO = 2
qLi = 1
MrO = 16
MrL = 7 Dimana Massa atom relatif [Mr] = massa atom rata-rata [m] / [1/12 x massa atom C-12 [u]]

Mr = m0/u

Sehingga

mO = MrO . u

mO = 16u
mLi = MrLi . u
mLi = 7u
Untuk menentukan perbandingan jari-jari orbit O2- dan Li+ maka dapat kita gunakan persamaan seperti pada persamaan soal nomor 16

Berdasarkan persamaan tersebut, maka dapat diketahui

“R” berbanding lurus dengan “m”

“R” berbanding terbalik dengan “q” Sehingga persamaan perbandingannya dapat ditulis

Jadi perbandingan jari-jarinya adalah 8 : 7

Soal nomor 18

Perhatikan gambar di bawah ini!

Sebuah batang logam bermassa m = 1 kg dan panjang L = 1m diletakkan pada suatu rel logam yang terhubung dengan sumber arus konstan sehingga pada rangkaian mengalir arus listrik sebesar I = 0,5 A. rangkaian tersebut berada pada daerah bermedan magnetik seragam dengan besar B dan berarah seperti pada gambar. Jika koefisien gesekan statis antara batang dengan rel adalah μs = 0,25 dan percepatan gravitasi adalah g = 10 m/s2, maka nilai B maksimum agar batang tetap diam adalah .... A. 1 T B. 2 T C. 3 T D. 4 T

E. 5 T

Kunci jawaban: "E"
Soal nomor 19

Sebuah partikel bermuatan +2 x 10-7 C dan bermassa 4 x 10-4 kg bergerak dengan percepatan 3,2 m/s2 yang berada dalam medan magnet sebesar 8T. kecepatan partikel adalah .... A. 400 m/s tegak lurus medan magnet

B. 400 m/s membentuk sudut 300 terhadap medan magnet

C. 800 m/s sejajar dengan medan magnet

D. 800 m/s membentuk sudut 300 terhadap medan magnet

E. 800 m/s tegak lurus medan magnet

Kunci jawaban: "E"

pembahasan soal nomor 19:

Berdasarkan soal dapat diketahui
q = +2 x 10-7 C
m = 4 x 10-4 kg a = 3,2 kg B = 8T

Untuk menentukan kecepatan benda, dapat digunakan persamaan berikut F = Bqv sin θ [asumsikan θ = 900]

ma = Bqv sin θ

4 x 10-4 . 3,2 = 8 . 2 x 10-7 v . 1

2 x 103. 0,4 = v 800 m/s = v

Kecepatan 800 m/s ini merupakan kecepatan maksimal yang dimiliki partikel karena nilai sinusnya maksimal [θ = 900] atau saat kecepatan tegak lurus terhadap medan magnet. Pada pilihan jawaban yang tersedia jika digunakan sudut 300, maka kecepatannya akan bernilai 1600 m/s [tidak sesuai dengan pilihan yang tersedia]

Soal Esai

Soal nomor 1
Dua kawat lurus panjang dan sejajar masing-masing dialiri arus listrik 4 A dan 10 A dengan arah yang berlawanan. Kedua kawat terpisah sejauh 12 cm. tentukan besar induksi magnetik pada suatu titik di tengah-tengah garis hubung antara kedua kawat tersebut !

Soal nomor 2

Seutas kawat lurus dilengkungkan membentuk garis-garis yang berarah radial dan busur-busur lingkaran yang berpusat di titik P, seperti ditunjukkan pada gambar berikut!

Tentukan besar dan arah induksi magnetik B di P!

Soal nomor 3

Gambar di bawah menunjukkan tiga buah kawat sejajar yang dialiri arus listrik. Tentukan besar dan arah gaya magnetik per satuan panjang pada kawat yang terletak:

a] di kiri b] di tengah

c] di kanan

pembahasan soal nomor 3:

untuk mengetahui besar dan arah gaya magnetik per satuan panjang pada masing- masing kawat pertama-tama kita harus mengetahui arah gaya magnetiknya sebagai akibat adanya medan magnet dari kawat-kawat yang lain. Kemudian baru ditentukan resultan vektornya.

a] kawat sebelah kiri

arah medan magnet dan gaya magnet pada kawat sebelah kiri karena kedua kawat lainnya dapat digambarkan sebagai berikut

Karena arah gaya F12 dan F13 searah, maka resultan gaya magnet persatuan panjang pada kawat sebelah kiri dapat ditentukan dengan cara

Jadi gaya magnet persatuan panjang pada kawat sebelah kiri adalah 3,1 x 10-5 N/m

b] kawat tengah

arah medan magnet dan gaya magnet pada kawat tengah karena kedua kawat lainnya dapat digambarkan sebagai berikut

Karena arah gaya F21 dan F23 berlawanan arah, maka resultan gaya magnet persatuan panjang pada kawat sebelah kiri dapat ditentukan dengan cara

Jadi gaya magnet persatuan panjang pada kawat tengah adalah 6,7 x 10-4 N/m

c] kawat yang kanan

arah medan magnet dan gaya magnet pada kawat sebelah kanan karena kedua kawat lainnya dapat digambarkan sebagai berikut

Karena arah gaya F31 dan F32

searah, maka resultan gaya magnet persatuan panjang pada kawat sebelah kiri dapat ditentukan dengan cara

Jadi gaya magnet persatuan panjang pada kawat sebelah kanan adalah 3,7 x 10-5 N/m

Soal nomor 4

Pada gambar di samping terlukis bahwa kawat pq yang panjang dan lurus dilalui arus listrik sebesar I1 = 12 A dan kawat persegi panjang abcd dilalui arus I2 = 6 A. tentukan besar dan arah gaya yang dialami kawat persegi panjang abcd [nyatakan dalam mikronewton]

Soal nomor 5

Sebuah partikel bermuatan 3μC, bergerak melintas tegak lurus daerah medan magnetik B dengan momentum 6 x 10-11 kg m/s. jika jari-jari lintasan 20 cm, tentukan besar B.

Demikian latihan soal beserta pembahasannya tentang materi fisika medan untuk kelas 12, sedikit yang bisa saya tuliskan ini semoga bisa memberikan manfaat bagi para pembaca sekalian. Jika berkenan bisa subscribed blog ini, atau memberikan kritik, saran dan pendapat di kolom komentar di bawah. Terima kasih