Induksi Magnet Dua Kawat: Contoh Soal Dan Pembahasan

by ADMIN 53 views

Hai guys! Kali ini kita akan membahas soal fisika yang cukup menarik, yaitu tentang induksi magnet yang ditimbulkan oleh dua kawat berarus listrik. Soal ini sering muncul di ujian, jadi penting banget untuk kita pahami konsepnya. Yuk, langsung saja kita bahas!

Soal Induksi Magnet Dua Kawat

Soalnya begini:

P dan Q merupakan dua kawat panjang dengan arus sama besar 12 A seperti gambar di samping. Diketahui arah arus pada kedua kawat sama. Induksi magnet yang ditimbulkan oleh kedua kawat di titik O besarnya.

a. 1,0 × 10-4 T

b. 4,8 x 10-4 T

...

Kategori Diskusi: Fisika

Pembahasan Soal Induksi Magnet

Konsep Dasar Induksi Magnet

Sebelum kita masuk ke penyelesaian soal, ada baiknya kita refresh dulu konsep dasar tentang induksi magnet. Induksi magnet adalah medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang mengalir dalam suatu konduktor. Besarnya induksi magnet ini bergantung pada beberapa faktor, di antaranya:

  • Besarnya arus listrik (I)
  • Jarak titik pengamatan ke kawat (r)
  • Permeabilitas ruang hampa (µ₀)

Secara matematis, induksi magnet oleh kawat lurus panjang berarus listrik dapat dirumuskan sebagai berikut:

B = (µ₀ * I) / (2πr)

Di mana:

  • B adalah induksi magnet (Tesla)
  • µ₀ adalah permeabilitas ruang hampa (4π × 10⁻⁷ T.m/A)
  • I adalah arus listrik (Ampere)
  • r adalah jarak titik ke kawat (meter)

Arah induksi magnet dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Caranya, arahkan ibu jari sesuai dengan arah arus, maka arah putaran jari-jari lainnya menunjukkan arah induksi magnet.

Analisis Soal

Dalam soal ini, kita punya dua kawat, P dan Q, yang masing-masing dialiri arus 12 A. Arus pada kedua kawat ini searah. Kita diminta untuk mencari induksi magnet total di titik O yang disebabkan oleh kedua kawat ini.

Untuk menyelesaikan soal ini, kita perlu melakukan beberapa langkah:

  1. Hitung induksi magnet yang ditimbulkan oleh masing-masing kawat di titik O.
  2. Tentukan arah induksi magnet masing-masing kawat di titik O menggunakan kaidah tangan kanan.
  3. Hitung induksi magnet total di titik O dengan menjumlahkan vektor induksi magnet dari kedua kawat.

Langkah 1: Hitung Induksi Magnet Masing-Masing Kawat

Misalkan jarak titik O ke kawat P adalah r₁, dan jarak titik O ke kawat Q adalah r₂. Kita bisa hitung induksi magnet oleh masing-masing kawat menggunakan rumus di atas:

  • Induksi magnet oleh kawat P (B₁): B₁ = (µ₀ * I) / (2πr₁)
  • Induksi magnet oleh kawat Q (B₂): B₂ = (µ₀ * I) / (2πr₂)

Karena soal tidak memberikan nilai r₁ dan r₂, kita misalkan saja r₁ = r₂ = r. Dengan begitu, persamaan di atas menjadi:

  • B₁ = (4π × 10⁻⁷ T.m/A * 12 A) / (2πr) = (24 × 10⁻⁷ T.m) / r
  • B₂ = (4π × 10⁻⁷ T.m/A * 12 A) / (2πr) = (24 × 10⁻⁷ T.m) / r

Terlihat bahwa besarnya induksi magnet oleh kedua kawat sama, yaitu (24 × 10⁻⁷ T.m) / r.

Langkah 2: Tentukan Arah Induksi Magnet

Sekarang kita tentukan arah induksi magnet di titik O akibat masing-masing kawat. Gunakan kaidah tangan kanan:

  • Kawat P: Arahkan ibu jari sesuai arah arus di kawat P. Maka, jari-jari yang melengkung akan menunjukkan arah induksi magnet di titik O. Dalam kasus ini, arah induksi magnet (B₁) di titik O adalah masuk bidang gambar.
  • Kawat Q: Lakukan hal yang sama untuk kawat Q. Arahkan ibu jari sesuai arah arus di kawat Q. Arah induksi magnet (B₂) di titik O juga masuk bidang gambar.

Karena arah induksi magnet oleh kedua kawat sama (masuk bidang gambar), maka kita bisa langsung menjumlahkan besarnya untuk mendapatkan induksi magnet total.

Langkah 3: Hitung Induksi Magnet Total

Induksi magnet total di titik O (B_total) adalah jumlah dari B₁ dan B₂:

B_total = B₁ + B₂ B_total = (24 × 10⁻⁷ T.m) / r + (24 × 10⁻⁷ T.m) / r B_total = (48 × 10⁻⁷ T.m) / r

Sayangnya, kita tidak tahu nilai r. Namun, kita bisa lihat bahwa jawaban yang diberikan dalam pilihan ganda memiliki orde 10⁻⁴ T. Ini memberi kita petunjuk bahwa nilai (48 × 10⁻⁷ T.m) / r harus berada di sekitar orde tersebut.

Jika kita perhatikan pilihan jawaban, ada 4,8 x 10⁻⁴ T. Untuk mendapatkan nilai ini, maka r harus bernilai:

4, 8 x 10⁻⁴ T = (48 × 10⁻⁷ T.m) / r r = (48 × 10⁻⁷ T.m) / (4,8 x 10⁻⁴ T) r = 0,01 m

Jadi, jika jarak titik O ke masing-masing kawat adalah 0,01 meter, maka induksi magnet total di titik O adalah 4,8 x 10⁻⁴ T.

Kesimpulan

Jadi, jawaban yang paling mungkin untuk soal ini adalah b. 4,8 x 10-4 T. Meskipun kita tidak memiliki informasi lengkap tentang jarak, kita bisa memperkirakan jawaban dengan melihat pilihan ganda yang diberikan dan menggunakan logika matematika sederhana.

Tips: Dalam mengerjakan soal fisika, penting untuk memahami konsep dasar, menganalisis soal dengan cermat, dan menggunakan rumus yang tepat. Jangan lupa juga untuk memperhatikan satuan dan melakukan perhitungan dengan teliti.

Semoga pembahasan ini bermanfaat ya, guys! Kalau ada pertanyaan, jangan ragu untuk bertanya di kolom komentar. Sampai jumpa di pembahasan soal lainnya! Keep learning and stay curious!