SOAL FISIKA KELAS XII TENTANG GAYA LORENTZ

SOAL FISIKA KELAS XII TENTANG GAYA LORENTZ

Nama : Muhamad Raihan Al Assegaf
Absen : 18
Kelas : XII MIPA 1

1. Sebuah kawat lurus panjangnya 20 cm dialiri arus listrik 4 A, memotong medan magnet
yang besarnya 200 T dan membentuk sudut-sudut 30° terhadap garis medan magnet. Gaya
magnetic yang dihasilkan adalah….

A. 10 N
B. 20 N
C. 40 N
D. 60 N
E. 100 N

Ans: C

Penyelesaian:

L = 20 cm = 0,2 m

I=2A

B = 200 T
θ=30°

Ditanya:
F = ….?

Jawab:

Saat arus dialiri melalui kawat, gaya diberikan pada kawat yang arahnya membentuk sudut
siku-siku terhadap magnet. Arah gaya selalu tegak lurus terhadap arah arus dan tegak lurus
terhadap arah medan magnet. Dapat dicari dengan rumus:
F=B×I×L×sinθ

F=200×2×0,2×sin30°

F=40 N

2. Sebuah partikel bermuatan 2 C bergerak dengan kecepatan 200 m/s ke utara memotong
medan magnetik yang besarnya 10^5 T yang menuju ke barat. Besar dan arah gaya maknetik
yang dialami muatan tersebut adalah….

A. 4. 108 N
B. 4. 109 N
C. 4. 107 N
D. 4. 106 N
E. 4. 1012 N

Ans: C

Penyelesaian:

q=2C

v = 200 m/s ke utara

B = 10^5 T ke barat

θ = 90⁰ (perpotongan utara dan barat)

Ditanya: besar dan arah gaya magnetik?

Jawab:

F = B q v sin θ

F = (10^5)(2) (200) sin 90⁰

F = 4 x 10^7 N

3. Sebuah kawat lurus panjang yang dialiri arus listrik sebesar 20 A dari arah barat ke timur.
Besar dan arah induksi magnetik di titik P yang berada tepat di bawah kawat tersebut pada
jarak 10 cm adalah….

A. 2 x 10-5 T ke utara
B. 2 x 10-5 T ke selatan
C. 4 x 10-5 T ke utara
D. 4 x 10-5 T ke selatan
E. 6 x 10-5 T ke utara

Ans: D

4. Dua buah kawat panjang a dan b diletakkan sejajar pada jarak 4 cm satu sama lain dialiri
arus sama arahnya. Tiap kawat dialiri arus listrik sebesar 2 A. Besar dan arah Induksi magnet
di titik P yang berjarak 2 cm di sebelah kiri kawat a adalah….

A. 1,33 x 10-5 T masuk bidang
B. 1,33 x 10-5 T keluar bidang
C. 2,67 x 10-5 T masuk bidang
D. 2,67 x 10-5 T keluar bidang
E. 1,33 x 10-5 T masuk bidang

Ans: D

Diketahui :

ia = ib = i = 2 A
r kawat a = 2 cm = 2 × 10⁻² m
r kawat b = (4+2) cm = 6 cm = 6 × 10⁻² m

Medan magnet kawat a :
Ba = μ₀ i / 2πr = 4π × 10⁻⁷ × 2 / (2π × 2 × 10⁻²) = 2 × 10⁻⁵ T

Medan magnet kawat b :
Bb =μ₀ i / 2πr = 4π × 10⁻⁷ × 2 / (2π × 6 × 10⁻²) = 0,67 × 10⁻⁵ T

Sehingga,
Bp = Ba + Bb = 2 × 10⁻⁵ + 0,67 × 10⁻⁵ = 2,67 × 10⁻⁵ T

Jadi, besar dan arah Induksi magnet di titik P yang berjarak 2 cm di sebelah kiri kawat a
adalah 2,67 × 10⁻⁵ T, keluar bidang.

5. Sebuah solenoida mempunyai panjang 20 cm dan terdiri atas 50 lilitan. Jika induksi
magnetik di tengah-tengah solenoida 2π×10−4 T, kuat arus yang mengalir pada solenoida
adalah....
A. 2×10−2 A
B. 4×10−2 A
C. 2 A
D. 4 A
E. 10 A

Ans: C

Diketahui:

L=20 cm=0,2 m
N=50 lilitan
B=2π×10−4 T
μ0=4π×10−7 Wb/Am

Ditanya: I?

6. Toroida dengan 100 lilitan dan jari-jari 10 cm dialiri arus 3 A. Besar medan magnet di
dalam sumbu lilitan toroida adalah...

A. 6 x 10-4 T
B. 6 x 10-5 T
C. 7 x 10-4 T
D. 8 x 10-5 T
E. 10 x 10-4 T

Ans: A

Penyelesaian:

7. Sebuah bidang berbentuk lingkaran dengan luas penampang 20 cm² ditembus oleh medan
magnetik yang besarnya 400 T secara tegak lurus. Fluks magnetik yang ditimbulkannya
adalah….

A. 0,6 Wb
B. 0,8 Wb
C. 0,10 Wb
D. 0,12 Wb
E. 0, 15 Wb

Ans: B
Φ = fluks magnet (Wb)

B = besar medan magnet (T) = 400 T

A = luas penampang yang dilalui medan magnet (m²) = 0,002 m²
θ = sudut antara medan magnet dengan garis normal bidang permukaan = 0ᵒ
Φ = B.A.cos θ
Φ = 400.(0,002).cos 0ᵒ
Φ = 0,8.(1)
Φ = 0,8 Wb

8. dua buah kawat sejajar berjarak 2 cm dialiri arus listrik berlawanan arah masing-masing 3
A dan 4 A gaya magnetik persatuan kawat panjang yang terjadi adalah….

A. 1,2 x 10-5 N/m
B. 1,8 x 10-5 N/m
C. 1,2 x 10-4 N/m
D. 1,4 x 10-4 N/m
E. 1,6 x 10-3 N/m

Ans: C

a = 2 cm = 0,02 m

I1 = 3 A

I2 = 4 A

berlawanan arah

Ditanya: F/L=⋯?

Jawab:
F/L=(μ0×I1×I2)/2πa
F/L=(4π×10^(-7)×3×4)/2π(0,02)
F/L=(24×10^(-7))/((0,02) )=1,2×10^(-4) N⁄m

9. Kawat melingkar berjari-jari 4 cm memiliki 30 lilitan dialiri arus listrik sebesar 2 A,
besar induksi magnet di pusat lingkaran adalah ….

A. 3 x 10-3 T
B. 4 x 10-3 T
C. 3 x 10-2 T
D. 4 x 10-2 T
E. 3 x 10-4 T

Ans: E
r= 4 cm= 4π×10^(-2) m

N= 30 lilitan

I= 2 A
μ0= 4π×10^-7 Wb/Am

Ditanya: B=..?

Jawab:
B=μ0× i×N/2×r
B= 4π×10^-7 × 2 × 30 /2 × 4π×10^-2

B= 6 ×10^-6/2 ×10^-2

B=3×10^-4 T

10. Sebuah bidang berbentuk persegi dengan luas 40 cm^2 ditembus oleh medan magnetik
200 T yang membentuk sudut 30 derajat terhadap bidang. Besar fluks magnetik yang
dihasilkan adalah …. Wb
A. 0,4√3 Wb
B. 0,5√2 Wb
C. 0,6 Wb
D. 0,7 Wb
E. 0, 8 Wb

Ans: A

A = 40 cm^2 = 40x10^-4 m^2

B = 200 T
α = 30°
Ditanya: φ?

Jawab:
φ = B.A.Cos α
φ = 200.40x10^-4.cos30°

φ = 200.40x10^-4.1/2√3
φ = 0,4√3 Wb
11. Kawat Lurus berarus listrik 2 A berada dalam medan magnet sebesar 0,5 T yang arahnya
tegak lurus terhadap arus. Jika gaya Lorentz yang bekerja pada kawat sebesar 2 N maka
panjang kawat adalah….
A. 1 m
B. 2 m
C. 3 m
D. 4 m
E. 5 m
Ans: B
i=2A
B = 0,5 T
F=2N
a = 90 derajat

12. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 6000 m/s memasuki medan magnet 2000 T.
Jika arah kecepatan dan medan magnet membentuk sudut 30 derajat maka gaya Lorentz yang
dialami elektron sebesar….
A. 9,6 x 10-13 N
B. 9 x 10-13 N
C. 8,3 x 10-13 N
D. 7,6 x 10-12 N
E. 9,2 x 10-12 N
Ans: A
q = -1,6×10-19 C (muatan elektron)
v = 6000 m/s
B = 2000 T

= 30 derajat

Dit: F?
F = q.v.B.sin30
F = 1,6×10-19.6000.2000.1/2
F = 9,6 x 10-13 N

13. Perhatikan gambar berikut!

Jika arus listrik I dialirkan pada kawat AB , maka arah gaya magnetik yang dialami kawat
AB adalah ….
A. ke arah
B. ke kiri
C. ke kanan
D. tegak lurus masuk bidang kertas
E. tegak lurus keluar bidang kertas
Ans: E
Menggunakan kaidah tangan kanan, kuat arus diisyaratkan sebagai ibu jari, sehingga telunjuk
(medan magnet) akan keluar bidang dan berdasar sifat gaya lorentz akan tegak lurus.
14. Pada gambar di bawah, jika kawat PQ sejajar kawat RS dan diketahui i1 = 6 A, jarak
kedua kawat a = 20 cm, , menghasilkan gaya per satuan panjang sebesar 4,8 x 10-5 N/m,
maka besar kuat arus i2 adalah…
A. 5 A
B. 6 A
C. 7 A
D. 8 A
E. 9 A
Ans: D

15. Kawat yang panjangnya 500 cm berada di dalam medan magnet berkekuatan 20 T.
Apabila arus listrik yang mengalir pada kawat itu adalah 2 A, maka berapakah gaya Lorentz
yang bekerja pada kawat?

A. 100 N
B. 200 N
C. 400 N
D. 600 N
E. 800 N

Ans: B

Diketauhi:

L = 500 cm = 0,5 m

B = 20 T

I=2A

Ditanya : Berapa gaya Lorentz yang bekerja pada kawat?

Jawab:

F = BIL

= 20 T(2 A)(5 m)

= 200 N

Maka gaya Lorentz yang bekerja pada kawat tersebut sebesar 200 N.