2. Sebuah pesawat bergerak dengan kelajuan 9,5 x 102 km/jam tepat memotong tegak lurus medan magnetik Bumi 4,5 x 10-5 T. GGL induksi yang terjadi pada sayap pesawat yang membentang sepanjang 75 m adalah ... V.
a. 3,0
b. 3,1
c. 3,2
d. 3,3
e. 3,4
4. Dua rel paralel tanpa hambatan terpisah 10 cm satu dengan lainnya, terhubung dengan resistor R = 5. Rangkaian mengandung dua batang logam yang beresistansi R, = 10 dan R = 15 yang dapat bergerak sepanjang rel paralel. Kedua batang didorong menjauhi resistor dengan kelajuan tetap v₁ = = 4 m/s dan v = 2 m/s. Jika medan magnet homogen B 0,01 T yang menjauhi bidang tegak lurus pada bidang rel, maka besar dan arah arus yang melalui resistor R, adalah
a. 145 μA, ke atas
b. 135 μA, ke bawah
c. 125 μA, ke atas
d. 115 μA, ke bawah
e. 105 μA, ke atas
10. Sebuah lampu akan menyala ketika terhubung pada kumparan/loop kawat yang diputar di antara dua magnet. Agar nyala lampu nampak menjadi empat kali lebih terang, persentase kenaikan kecepatan putar dari loop kawat tersebut adalah
a. 100%
b. 125%
c. 150%
d. 175%
e. 200%
11. sebuah motor memiliki kumparan dengan resistansi 10 dan disuplai oleh beda tegangan dari baterai 1,2 volt. Saat motor bekerja pada kecepatan maksimumnya, terjadi GGL induksi balik 70 V, arus listrik pada kumparan saat motor mulai berputar dan saat motor berada pada putaran maksimumnya berturut-turut adalah...
a. 12 A dan 5 A
b. 12 A dan 4 A
c. 12 A dan 3 A
d. 5 A dan 12 A
e. 6 A dan 12 A
13. Sebuah motor mengaplikasikan tegangan listrik DC 200 volt. Jika GGL balik yang terjadi 160 volt, maka efisiensi motor adalah ...%
a. 100
b. 90
c. 80
d. 90
e. 20
a. 3,0
b. 3,1
c. 3,2
d. 3,3
e. 3,4
4. Dua rel paralel tanpa hambatan terpisah 10 cm satu dengan lainnya, terhubung dengan resistor R = 5. Rangkaian mengandung dua batang logam yang beresistansi R, = 10 dan R = 15 yang dapat bergerak sepanjang rel paralel. Kedua batang didorong menjauhi resistor dengan kelajuan tetap v₁ = = 4 m/s dan v = 2 m/s. Jika medan magnet homogen B 0,01 T yang menjauhi bidang tegak lurus pada bidang rel, maka besar dan arah arus yang melalui resistor R, adalah
a. 145 μA, ke atas
b. 135 μA, ke bawah
c. 125 μA, ke atas
d. 115 μA, ke bawah
e. 105 μA, ke atas
10. Sebuah lampu akan menyala ketika terhubung pada kumparan/loop kawat yang diputar di antara dua magnet. Agar nyala lampu nampak menjadi empat kali lebih terang, persentase kenaikan kecepatan putar dari loop kawat tersebut adalah
a. 100%
b. 125%
c. 150%
d. 175%
e. 200%
11. sebuah motor memiliki kumparan dengan resistansi 10 dan disuplai oleh beda tegangan dari baterai 1,2 volt. Saat motor bekerja pada kecepatan maksimumnya, terjadi GGL induksi balik 70 V, arus listrik pada kumparan saat motor mulai berputar dan saat motor berada pada putaran maksimumnya berturut-turut adalah...
a. 12 A dan 5 A
b. 12 A dan 4 A
c. 12 A dan 3 A
d. 5 A dan 12 A
e. 6 A dan 12 A
13. Sebuah motor mengaplikasikan tegangan listrik DC 200 volt. Jika GGL balik yang terjadi 160 volt, maka efisiensi motor adalah ...%
a. 100
b. 90
c. 80
d. 90
e. 20
Jawaban:
2. C. 3,2.
4. A. 400 μA, ke atas.
10. A. 100%.
11. E. 120 mA dan -6,88 A.
13. C. 80%
Penjelasan:
2. Untuk menentukan GGL induksi yang terjadi pada sayap pesawat, dapat menggunakan rumus:
ε = vBL
di mana v adalah kecepatan pesawat, B adalah medan magnetik Bumi, dan L adalah panjang sayap pesawat. Mengganti nilai-nilai yang diketahui, kita mendapatkan:
ε = (9,5 x 10^2 km/jam) x (4,5 x 10^-5 T) x (75 m)
ε = 3,2 V
Jadi, jawaban yang benar adalah c. 3,2 V.
4. Untuk menentukan arus yang melalui resistor R, dapat menggunakan hukum Kirchhoff untuk loop tertutup yang dibentuk oleh dua batang logam dan resistor. Dengan mengabaikan resistansi rel paralel, dapat menulis:
ε₁ - ε₂ - IR = 0
di mana ε₁ dan ε₂ adalah GGL induksi yang terjadi pada batang logam pertama dan kedua, dan I adalah arus yang melalui resistor. GGL induksi pada setiap batang logam dapat dihitung dengan rumus:
ε = vBL
di mana v adalah kecepatan batang logam, B adalah medan magnet, dan L adalah jarak antara dua rel. Mengganti nilai-nilai yang diketahui, mendapatkan:
ε₁ = (4 m/s) x (0,01 T) x (0,1 m) = 4 x 10^-3 V
ε₂ = (2 m/s) x (0,01 T) x (0,1 m) = 2 x 10^-3 V
Mengganti nilai-nilai ini ke persamaan hukum Kirchhoff, mendapatkan:
(4 x 10^-3 V) - (2 x 10^-3 V) - (5 Ω)I = 0
I = 4 x 10^-4 A = 400 μA
Jadi, besar arus yang melalui resistor R adalah 400 μA. Untuk menentukan arah arus, dapat menggunakan aturan tangan kanan Fleming. Karena medan magnet menjauhi bidang rel, kita dapat mengarahkan ibu jari kita ke arah medan magnet. Kemudian, kita dapat mengarahkan jari telunjuk kita ke arah gerak batang logam. Jari tengah kita akan menunjukkan arah arus yang diinduksi. Dengan menggunakan aturan ini, kita dapat melihat bahwa arus yang diinduksi pada batang logam pertama mengalir dari rel kiri ke rel kanan, sedangkan arus yang diinduksi pada batang logam kedua mengalir dari rel kanan ke rel kiri. Oleh karena itu, arus yang melalui resistor R mengalir dari bawah ke atas. Jadi, jawaban yang benar adalah a. 400 μA, ke atas.
10. Untuk menentukan persentase kenaikan kecepatan putar dari loop kawat, kita dapat menggunakan rumus:
ε = NBAωsinωt
di mana N adalah jumlah lilitan, B adalah medan magnet, A adalah luas loop, ω adalah kecepatan sudut, dan t adalah waktu. Karena nyala lampu bergantung pada kuadrat arus yang mengalir melaluinya, kita dapat menulis:
P ∝ I² ∝ ε²
di mana P adalah daya lampu, dan I adalah arus yang mengalir melalui lampu. Jika kita ingin nyala lampu menjadi empat kali lebih terang, kita harus membuat daya lampu menjadi empat kali lebih besar. Oleh karena itu, kita harus membuat ε menjadi dua kali lebih besar. Karena N, B, dan A adalah konstan, kita harus membuat ω menjadi dua kali lebih besar. Jadi, persentase kenaikan kecepatan putar dari loop kawat adalah:
Δω/ω x 100% = (2ω - ω)/ω x 100% = 100%
Jadi, jawaban yang benar adalah a. 100%.
11. Untuk menentukan arus listrik pada kumparan saat motor mulai berputar dan saat motor berada pada putaran maksimumnya, kita dapat menggunakan rumus:
V = ε + IR
di mana V adalah beda tegangan dari baterai, ε adalah GGL balik, I adalah arus listrik, dan R adalah resistansi kumparan. Saat motor mulai berputar, GGL balik masih nol, jadi kita dapat menulis:
V = IR
Mengganti nilai-nilai yang diketahui, kita mendapatkan:
1,2 V = (10 Ω)I
I = 0,12 A = 120 mA
Jadi, arus listrik pada kumparan saat motor mulai berputar adalah 120 mA. Saat motor berada pada putaran maksimumnya, GGL balik adalah 70 V, jadi kita dapat menulis:
V = ε + IR
Mengganti nilai-nilai yang diketahui, kita mendapatkan:
1,2 V = 70 V + (10 Ω)I
I = -6,88 A
Jadi, arus listrik pada kumparan saat motor berada pada putaran maksimumnya adalah -6,88 A. Nilai negatif ini menunjukkan bahwa arus listrik berbalik arahnya karena GGL balik lebih besar dari beda tegangan baterai. Jadi, jawaban yang benar adalah e. 120 mA dan -6,88 A.
13. Berikut adalah langkah-langkah penyelesaiannya:
- Diketahui:
[tex]V = 200 volt[/tex]
[tex]E_b = 160 volt[/tex]
[tex]I[/tex]
tidak diketahui, tetapi dapat diasumsikan konstan
- Ditanyakan:
[tex]\eta = ... \%[/tex]
- Penyelesaian:
- Substitusikan nilai-nilai yang diketahui ke dalam rumus efisiensi motor:
[tex]\eta = \frac{P_{out}}{P_{in}} \times 100 \%[/tex]
[tex]\eta = \frac{E_b \times I}{V \times I} \times 100 \%[/tex]
- Sederhanakan rumus dengan membatalkan faktor
[tex]I[/tex]
yang sama di pembilang dan penyebut:
[tex]\eta = \frac{E_b}{V} \times 100 \%[/tex]
- Substitusikan nilai-nilai yang diketahui ke dalam rumus yang telah disederhanakan:
[tex]\eta = \frac{160}{200} \times 100 \%[/tex]
- Hitung nilai efisiensi motor:
[tex]\eta = 0,8 \times 100 \%[/tex]
[tex]\eta = 80 \%[/tex]
- Jawaban: c. 80