Ketik 'Kata Kunci' yang dicari dalam blog Ayo Sekolah Fisika

Terimakasih Untuk Subscribe Chanel Youtubenya.

Soal GGL Generator dan Pembahasannya

Soal 1
Suatu kumparan persegi panjang memiliki dimensi 0,3 m x 0,4 m dan 200 lilitan berputar terhadap suatu poros yang sejajar dengan sisi panjangnya. Kumparan membuat 3000 putaran per menit dalam suatu medan magnetik homogen 0,08 tesla. Hitung ggl induksi sesaat ketika bidang kumparan membuat sudut; (a) 00; (b) 600 dan (c) 900 terhadap arah medan magnetik.

Jawab;
Luas bidang kumparan A = 0,3 m x 0,4 m = 0,12 m2; jumlah lilitan N = 200; frekuensi sudut ω = 3000 putaran/menit = 100π rad/s; induksi magnetik B = 0,08 T.
HATI-HATI; suduat θ adalah sudut antara normal bidang kumparan dengan arah medan magnetik B dan sudut α adalah sudut antara bidang kumparan dengan B, maka berlaku θ = 90 – α.
Di sini ggl induksi dibangkitkan oleh perubahan sudut θ akibat kumparan diputar  terhadap poros yang terletak pada bidang kumparan, sesuai dengan prinsip generator, sehingga ggl dihitung dengan
ε = εm sin θ dengan
εm = NBAω
     = (200)(0,08 T)(0,12 m2)(100π rad/s) = 192π volt
(a) α = 00; θ = 900 – α = 900 maka,
ε = εm sin θ = 192π volt
(b) α = 600; θ = 900 – α = 300 maka,
ε = εm sin θ = (192π volt)(sin 300) = 96π volt
(c) α = 900; θ = 900 – α = 00 maka,
ε = εm sin θ = (192π volt)(sin 00) = 0

Soal 2
Suatu kumparan datar persegi panjang dengan ukuran 2,0 cm x 3,0 cm dan 60 lilitan dihubungkan ke suatu galvanometer pengukur muatan listrik. Hambatan total rangkaian adalah 100 ohm. Kedudukan bidang kumparan mula-mula tegak lurus terhadap suatu medan magnetik homogen dengan rapat fluks 0,30 T. Hitung muatan listrik yang akan ditunjukkan oleh galvanometer jika kumparan diputar melalui sudut (a) 600 dan (b) 900.

Jawab;
Luas bidang kumparan A = 0,02 cm x 0,03 m = 0,0006 m2; jumlah lilitan N = 60; hambatan rangkaian = 100 ohm; induksi magnetik B = 0,30 T. Kedudukan kumparan mula-mula tegak lurus medan magnetik ∠(n,B) = θ1 = 00, cos θ1 = 1.
(a) kedudukan kumparan setelah diputar θ2 = 600, maka ggl induksinya
ε = –NBA ∆cos θ/∆t
   = –NBA (cos θ2 – cos θ1)/∆t
Karena ε = IR, maka
It = –NBA (cos θ2 – cos θ1)/R
Maka muatan listrik yang kita peroleh adalah
q = –NBA (cos θ2 – cos θ1)/R
   = –(60)(0,3 T)(0,0006 m2)(cos 600 – cos 00)/(100 ohm)
q = 54μC
(a) kedudukan kumparan setelah diputar θ2 = 900, maka ggl induksinya
q = –NBA (cos θ2 – cos θ1)/R
   = –(60)(0,3 T)(0,0006 m2)(cos 900 – cos 00)/(100 ohm)
q = 108μC

Soal 3
Sebuah kumparan dengan 125 lilitan dan luas tiap bidang lilitan 10-3 m2, diputar dengan kecepatan sudut tetap ω dalam suatu medan magnetik homogen 50 mT.
(a) Berapa fluks magnetik yang dilingkupi oleh tiap lilitan ketika arah normal kumparan membuat sudut ωt terhadap arah medan magnetik?
(b) berapa laju perubahan fluks?
(c) Berapa GGL induksi yang timbul antara ujung-ujung (i) tiap lilitan (ii) keseluruhan lilitan, jika ω = 100π rad.s-1?
(d) Berapa GGL induksi antara ujung-ujung kumparan (seluruh lilitan) ketika kumparan telah berputar (i) 600 dan (ii) 530 mulai dari saat ketika arah normal kumparan membuat sudut 00 terhadap arah medan magnetik?
(e) Di manakah kedudukan kumparan relatif terhadap arah normal bidang kumparan ketika GGL maksimum dicapai? Berapa besar GGL maksimum ini?

Jawab:
Diketahui jumlah lilitan, N = 125 lilitan, luas kumparan A = 10-3 m2, medan magnetik B = 50 mT = 0,05 T.
(a) Fluks magnetik yang dilingkupi tiap lilitan adalah
Φ = BA cos θ
   = BA cos ωt
Φ = (0,05 T)(10-3 m2) cos ωt
Φ = (5 x 10-5) cos ωt
(b) laju perubahan fluks magnetik?
dΦ/dt = –(5ω x 10-5) sin ωt
(c) GGL induksi yang timbul antara ujung-ujung (i) tiap lilitan (ii) keseluruhan lilitan, jika ω = 100π rad.s-1?
(i) Tiap lilitan,
ε = –dΦ/dt
   = +(5ω x 10-5) sin ωt
   = (5 x 100π x 10-5) sin(100π)t
ε = (5π x 10-3) sin(100π)t

(ii) Keseluruhan lilitan,
ε = –NdΦ/dt
  = 125 x (5π x 10-3) sin(100π)t
ε = 0,625π sin(100π)t

(d) GGL induksi antara ujung-ujung kumparan (seluruh lilitan) ketika kumparan telah berputar (i) 600 dan (ii) 530 mulai dari saat ketika arah normal kumparan membuat sudut 00 terhadap arah medan magnetik?

Ggl induksi ketika sudut berubah adalah
ε = –NdΦ/dt =
 (i) sudut ωt = 600
ε = 0,625π sin 600
  = 0,625π√3 volt

(ii) sudut ωt = 530
ε = 0,625π sin 530
  = 0,5π volt

(e) kedudukan kumparan relatif terhadap arah normal bidang kumparan ketika GGL maksimum dicapai? Berapa besar GGL maksimum ini?
Ggl pada keseluruhan kumparan adalah
ε = 0,625π sin(100π)t
dan bernilai maksimum ketika nilai sin(100π)t = ±1, maka
ε = ±0,625π volt
Kedudukan kumparan saat ggl maksimu diperlihatkan pada gambar di bawah ini,


Soal 4
Suatu kumparan kawat yang terdiri dari 30 lilitan mempunyai luas penampang 4cm2. Hambatan kawat 20 Ω. Bidang kumparan tegak lurus medan magnetik yang besarnya 1 T. Tiba-tiba kumparan diputar sebesar 600. Berapakah banyak muatan yang lewat pada suatu titik dalam kumparan ini selama waktu kumparan ini diputar?

Jawab;
Ketika kumparan diputar terjadilah perubahan fluks yang masuk dalam kumparan. Fluks mula-mula (ketika vektor normal bidang sejajar dengan medan magnetik) adalah
φ0 = BA cos 00 = BA
fluks akhir (ketika vektor normal bidang membentuk sudut 600 dengan medan magnetik);
φ0 = BA cos 600 = BA/2
Jadi, laju perubahan fluks adalah
∆φ/∆t = (BA/2 – BA)/∆t = –BA/2∆t
Ggl induksi dicari dengan hukum Faraday;
ε = –N ∆φ/∆t
   = NBA/2∆t
Arus induksi dicari dengan persamaan
i = ε/R = NBA/2Rt
Maka muatan yang mengaling dalam waktu ∆t adalah
Q = i∆t = NBA/2R
Karena B = 1 T; A = 4 cm2 = 4 x 10-4 m2R = 2Ω dan N = 30 lilitan, maka
Q = (30)(1 T)(4 x 10-4 m2)/2(2Ω)
Q = 300 μC

0 Response to "Soal GGL Generator 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