Soal Medan Magnet Disekitar Kawat Melingkar dan Pembahasannya

Soal 1
Arus listrik 20 A mengalir dalam suatu kumparan kawat penghantar melingkar yang memiliki 30 lilitan dan jari-jari 20 cm. Berapakah induksi magnetik di pusat kumparan?

Jawab:
Kumparan kawat melingakar berarus. Kuat arus i = 20 A, jumlah lilitan N = 30, jari-jari a = 20 cm = 0,2 m. Induksi magnetik di pusat kumparan kawat melingkar berarus adalah
B = μ0iN/(2a) = (4π x 10-7)(30)(20)/2(0,2) = 6π x 10-4 T

Soal  2
Suatu kawat lurus dilengkungkan seperti pada gambar dan dialiri arus listrik i. Jika sudut pusat 900, R = 2,0 cm, dan kuat arus i = 40 A, tentukan induksi magnetik yang dihasilkan di titik P. (abaikan sumbangan induksi magnetik oleh arus listrik dalam busur P).
  
Jawab
Kawat lurus dilengkungkan sehingga membentuk busur lingkaran dengan sudut 900. Ini sama dengan kasus kawat melingkar berarus dengan banyak lilitan.
N = (90/360) + 1 = 5/4 lilitan
Jari-jari a = 2,0 cm = 0,02 m, kuat arus i = 40 A. Besar induksi magnetik yang ditimbulkan di titik P dihitung dengan persamaan
BP = μ0iN/(2a) = (4π x 10-7)(5/4)(40)/2(0,02) = 5π x 10-4 T
Arah induksi magnetik BP ditentukan dengan kaidah tangan kanan untuk kasus kawat melingkar berarus.

Soal  3
Tentukan besar dan arah medan magnet di titik P yang dihasilkan oleh kawat pembawa arus dan loop digambarkan seperti di bawah ini, jika arus i = 7 A dan R = 20 cm!

Jawab:
Dari gambar di atas medan magnet pada titik P adalah medan magnet akibat kawat lurus panjang berarus dan medan magnet akibat kawat melingkar berarus, seperti gambar

Induksi magnetik untuk kawat lurus berarus listrik adalah B = μ0i/(2πR)
Induksi magnetik untuk kawat melingkar berarus listrik adalah B = μ0i/(2R)
Maka induksi magnetik total pada titik P adalah
BP = μ0i/(2πR) + μ0i/(2R)
BP = μ0i(π-1 + 1)/2R
BP = (4π x 10-7)(7 A)(π-1 + 1)/2(0,2) = 3,1π x 10-5 T

Soal 4
Dua utas kawat dibengkokkan membentuk setengah lingkaran dengan jari-jari a seperti ditunjukkan. Jika setengah lingkaran yang atas memiliki hambatan 2R Ω dan yang bawah memiliki hambatan R Ω. Tentukan medan magnet di titik pusat lingkaran dinyatakan dalam I!
Jawab:
Dengan menggunakan aturan tangan kanan,
Medan magnetik pada setengah lingkaran di bagian atas pada pusat kawat adalah
Batas = ½(μ0I1/2a) arah masuk bidang kertas
Medan magnetik pada setengah lingkaran di bagian bawah pada pusat kawat adalah
Bbawah = ½(μ0I2/2a) arah keluar bidang kertas
Jika kedua ujung kawat dihubungkan tegangan V, maka masing-masing kawat mempunyai tegangan yang sama (karena paralel), sehingga
Rtotal = (2R x R)/(2R + R) = 2R/3
Dan I = V/Rtotal = 3V/2R, maka
I1 = V/2R = I/3 dan
I2 = V/R = 2I/3
Maka total medan magnetik dipusat kawat melingkar tersebut adalah
B = Batas (masuk bidang kertas ) + Bbawah (keluar bidang kertas)
   = ½(μ0I1/2a) – ½(μ0I2/a)
B = (½μ0/2a)[I/3 – 2I/3]
B = μ0I/12a keluar bidang kertas

Soal 5

Dua kawat masing-masing membawa arus I , ditunjukkan pada gambar berikut.
Kedua kawat memanjang pada suatu garis lurus sangat panjang. Kawat pertama memiliki suatu loop setengah lingkaran berjari-jari a dan berpusat di x. Tentukan besar medan magnet di titik x!

Jawab:
Dengan menggunakan aturan tangan kanan,
Medan magnetik pada lurus di bagian atas adalah
Batas = μ0I/2πa arah masuk bidang kertas
Medan magnetik pada setengah lingkaran di bagian bawah pada pusat kawat adalah
Bbawah = ½(μ0I/2a) arah masuk bidang kertas
Maka total medan listrik di titik X adalah
B = Batas (masuk bidang kertas) + Bbawah (masuk bidang kertas)
    = μ0I/2πa + ½(μ0I/2a)
B = (μ0I/2a)(π – ½) masuk bidang kertas

0 Response to "Soal Medan Magnet Disekitar Kawat Melingkar dan Pembahasannya"

Post a Comment

Sobat ASF! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!

Note: Only a member of this blog may post a comment.

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel