Lembar Kerja Siswa (Kemagnetan)

Lembaran Kerja Siswa (LKS) Bab-4.2

Kemagnetan

---

Berikut disajikan masalah-masalah kemagnetan. Semua masalah tersebut akan dapat dipecahkan jika Anda membaca Bab-4.2 dan berdiskusi dengan teman Anda. Oleh sebab itu, bacalah Bab-4.2 dengan seksama, kemudian diskusikan masalah-masalah tersebut, dan susunlah laporan hasil diskusi Anda.

---

1. Di atas jarum Kompas yang seimbang dibentangkan kawat lurus yang panjang, sehingga kawat itu sejajar dengan jarum kompas. Jarak antara jarum kompas dengan kawat adalah 5 cm. Ke dalam kawat dialirkan arus listrik sebesar 4,5 A. Berapa besar induksi magnetik pada jarak 5 cm dari kawat.
2. Dua kawat l dan m yang sejajar berada pada jarak 4 cm satu sama lain. Di dalam kawat l mengalir arus listrik 15 A dan dalam, kawat m sebesar 10 A. Tentukan besar induksi magnetik di tengah-tengah antara l dan m.
   a.    Jika arusnya searah.
   b.    Jika arusnya berlawanan arah.
3. Besar induksi magnetik di pusat arus yang berbentuk lingkaran adalah 2 × 10^-6 W/m². Jari-jari lingkaran 15,7 cm.
   a.    Berapa besar kuat arus
   b.    Berapa gaya yang dialami kuat medan magnet yang kekuatannya 3,14× 10^-2 W/m² di titik pusatnya.
4. Dua kawat lurus panjang berjarak 8 cm satu dengan yang lain. Kedua kawat dialiri arus I₁ = 5 A dan I₂ = 6 A. Tentukan kuat medan listrik di titik yang berjarak 2 cm dari I₁ dan 6 cm dari I₂.
5. Kawat A berarus 6 A dan kawat B berarus 8 A dipasang sejajar pada jarak 14 cm. Tentukan letak suatu titik yang memiliki kuat medan magnet nol jika :
   a.    arusnya searah,
   b.    arusnya berlawanan arah!
6. Kawat lurus panjang berarus listrik 5 A diarahkan mendatar dari selatan ke utara. Tentukan arah dan besar induksi magnet pada titik yang berjarak 4 cm di :
   a.    atas kawat,
   b.    bawah kawat,
   c.    di timur kawat,
   d.    di barat kawat.
7. Sebuah gulungan kawat yang tipis terdiri atas 100 lilitan dan jari-jarinya 10 cm. Ke dalam kawat dialirkan arus listrik sebesar 5 Ampere. Berapa besar induksi magnetik di titik pusatnya ?
8. Sebuah gulungan kawat tipis terdiri atas 100 lilitan berjari-jari 3 cm. Di dalam gulungan kawat mengalir arus listrik sebesar 0,5 A. Berapa besar induksi magnetik di satu titik yang berada pada garis tegak lurus lingkaran yang melalui pusatnya dengan jarak 4 cm.
9. Kawat yang berbentuk lingkaran berjari-jari 15 cm, dialiri arus listrik sebesar 10 A.
   a.    Berapa induksi magnetik dipusat lingkaran ?
   b.    Berapa induksi magnetik di suatu titik pada garis sumbu 20 cm dari pusat  lingkaran.
10. Sebuah solenoida panjangnya 25 cm mempunyai 500 gulungan. Solenoida tersebut dialiri arus listrik 5 A.
    a.    Berapa induksi magnetik ditengah-tengah solenoide.
    b.    Berapa induksi magnetik pada ujung-ujung solenoida.
    c.    Berapa induksi magnetik jika intinya besi = 5500
    d.    Berapa flux magnetik pada soal a, b dan c jika penampang solenoida 25 cm².
11. Sebuah solenoida mempunyai 1250 lilitan, panjangnya 98 cm dan jari-jari penampangnya 2 cm. Ke dalam solenoida dialirkan arus 1,4 Ampere. (a) Berapa kuat medan magnet ditengah-tengah solenoida dan di ujung-ujungnya? (b) Berapa flux magnetik pada ujung-ujung solenoide.
12. Sebuah toroida mempunyai 3000 lilitan. Diameter luar dan dalam masing-masing 26 cm dan 22 cm. Berapa induksi magnetik dalam toroida bila mengalir arus 5 A.
13. Sepotong kawat lurus panjangnya 10 cm dialiri arus listrik sebesar 2A, kawat itu berada dalam medan magnet serba sama yang induksi magnetiknya 6×10^-3 W/m². Berapa besar gaya Lorentz yang bekerja pada kawat itu bila: (a) kawat tegak lurus arah induksi magnetik, (b) Kawat mengapit sudut 300 dengan arah induksi magnetik.
14. Kawat yang panjangnya 20 cm berada dalam medan magnet yang induksi magnetiknya 0,8 W/m². Jika gaya yang dialami kawat 2,4 N, berapa kuat arusnya, (arah arus tegak lurus medan magnet).Dua kawat sejajar masing-masing panjangnya 90 cm dan jaraknya satu sama lain 1 mm. Dalam kawat mengalir arus 5 A dalam arah arus berlawanan. Berapa besar gaya antara kedua kawat?
15. Sebuah gulungan kawat yang berbentuk empat persegi sisi-sisinya 12 cm dan 15 cm. Banyaknuya lilitan 25. Gulungan kawat ini ditempatkan dalam medan magnet yang induksi magnetiknya 4×10^-3 W/m². Bidang kawat sejajar dengan medan magnet. Berapa momen koppel yang bekerja pada gulungan itu jika induksi magnetik :
    a.   Sejajar dengan sisi yang panjangnya 12 cm.
    b.   Sejajar dengan sisi yang panjangnya 15 cm.
    c.    Kuat arus yang mengalir 400 mA.
16. Elektron-elektron yang kecepatannya 4×10⁴ m/det bergerak dalam medan magnet. Arah gerak elektron selalu tegak lurus arah medan magnet. Besar induksi magnetiknya 10^-6 W/m².
    a.    Berapa besar gaya Lorentz pada elektron.
    b.    Berapa jari-jari lintasannya ?
    c.    Berapa percepatan centripetalnya ?
17. Ketika magnet batang digerakkan memasuki kumparan, jarum galvanometer  menyimpang searah jam.. Jika magnet batang didiamkan sejenak di dalam kumparan tentukan simpangan jarum galvanometer.
    a.   terus menyimpang searah jarum jam
    b.   kembali menunjuk nol dan selanjutnya diam
    c.   disimpangkan berlawanan arah jarum jam
    d.   kembali menunjuk nol dan selanjutnya menyimpang kembali searah jarum jam
    e.   berosilasi searah dan berlawanan jarum jam.
18. Sebuah kumparan seperti gambar dihubungkan dengan galvanometer yang peka. Jika kutub utara magnet kita gerakkan memasuki kumparan maka sesaat jarum galvanometer menyimpang ke kanan. Jika kutub utara magnet dimasukkan kemudian dikeluarkan dari kumparan tentukan gerakan jarum galvanometer.
19. Dua buah kawat berarus melingkar berjari-jari 6 cm dipasang sejajar pada jarak 8 cm satu sama lain. Arus i₁=i₂=3A mengalir melalui kawat tersebut. Hitung kuat medan magnetic di pusat lingkaran salah satu kawat bila: (a) arus mengalir pada arah yang sama, (b) arus mengalir pada arah yang berlawanan.
20. Gambar berikut menunjukkan sebuah kawat panjang yang mengangkut arus sebesar 20A. Simpal segi empat siku-siku mengangkut sebuah arus sebesar 10A. Hitunglah gaya resultan yang bekerja pada simpal tersebut.
    
    Soal No 17                                  Soal No 18
    
21. (a) Sebuah kawat panjang dibengkokkan menjadi bentuk yang diperlihatkan di dalam Gambar 3 tanpa sentuhan silang di P. Jari-jari penampang lingkaran adalah R. Tentukanlah besar dan arah B di pusat C dari bagian kawat tersebut bila arus i mengalir seperti yang ditunjukkan. (b) Bagian kawat yang berbentuk lingkaran di rotasikan tanpa distorsi di sekeliling diameternya (garis putus-putus) yang tegaklurus pada bagian kawat yang lurus. Tentukanlah B di C di dalam kasus ini.
22. Sebuah simpal kawat ABCD yang berarus i₂ = 15 A diletakkan pada jarak tertentu dari suatu kawat lurus panjang berarus i₁ = 10 A seperti dilukiskan pada gambar di bawah. Berapa besar gaya yang bekerja pada simpal kawat dan ke mana arahnya?
    
    Soal No 19                                                   Soal No 20
23. (a) Arus dalam kawat adalah I ampere. Tentukan B di titik pusat P akibat setiap segmen kawat kemudian jumlahkan untuk memperoleh resultan B.
    (b) Jika a=2 cm, b=3cm, dan i= 6A, tentukan resultan B di titik P.
24. Tentukan induksi magnet di titik P pada kawat-kawat berarus seperti di bawah.
    
    (a)                                                      (b)
25. Sebuah solenoida dihubungkan dengan sumber arus seperti gambar di bawah.Solenoida itu dapat menjadi magnet. Tentukan kutub-kutub magnet yang terjadi !
26. Suatu solenoid memiliki panjang 1,5 meter dengan 500 lilitan dan jari-jari 5 mm. Bila solenoid itu dialiri arus sebesar 0,2 A, tentukanlah induksi magnet di tengah  solenoid !
27. Sebuah elektron (e = - 1,6× 10^-19C) bergerak dengan kecepatan 2000 m/s pada arah tegak lurus medan magnet 0,8 tesla. Tentukan gaya Lorentz yang dirasakan elektron tersebut!