1. Sekolah Dasar
  2. Sekolah Menengah Pertama
  3. Sekolah Menengah Atas
  4. Mata Pelajaran
  5. Programming

Medan magnet di dalam selenoid berisi udara, dengan panjang 36

Berikut ini adalah pertanyaan dari yanpit37kayai pada mata pelajaran Fisika untuk jenjang Sekolah Menengah Atas

Medan magnet di dalam selenoid berisi udara, dengan panjang 36 cm dan diameter 2,0 cm adalah 0,80 T berapakah jumalah energi yang tersimpan di dalam medan magnet ini

Jawaban dan Penjelasan

Berikut ini adalah pilihan jawaban terbaik dari pertanyaan diatas.

Jadi, jumlah energi yang tersimpan di dalam medan magnet ini hampir mendekati 285,12 J.

Pendahuluan

Hai ! Saya akan membantu Anda untuk membahas mengenai energi dalam kumparan (selonoid) induktor. Selonoida adalah kumparan (lilitan kawat) pada sumbu silinder. Saat dialiri oleh aliran listrik sebesar I, iduktor yang berupa selonoida ini dapat menyimpan energi dalam bentuk medan magnet. Energi yang tersimpan ini setara dengan usaha yang dilakukan untuk mengalirkan arus listrik dalam kumparan dari nilai nol sampai tercipta nilai I dengan besaran tertentu. Kali ini, kita membahas energi di pusat selonoida dan berisi udara. Selalu ingat, jika berisi udara, maka dianggap hampir sama dengan ruang hampa, yaitu menggunakan permeabilitas ruang hampa ( \sf{\mu_0} ).

Pembahasan

Pada selonoida, hubungan antara medan magnet dengan arus listrik dinyatakan dalam persamaan:

\bold{B = \frac{\mu_0 \cdot I \cdot N}{l}}

Sehingga : \boxed{\sf{\bold{I = \frac{B \cdot l}{\mu_0 \cdot N}}}}

Dengan ketentuan:

  • B = medan magnet yang timbul (Wb/m² atau Tesla)
  • \sf{\mu_0} = permeabilitas ruang hampa = \sf{4\pi \times 10^{-7} \: Wb/A.m}
  • I = kuat arus listrik yang mengalir (A)
  • N = jumlah lilitan
  • l = panjang kawat penghantar (m)

Karena berupa induktor, maka terjadilah induktansi diri (L). Pada selonoida, induktansi diri (L) dapat dinyatakan dalam persamaan:

\boxed{\sf{\bold{L = \frac{\mu_0 \cdot N^2 \cdot A}{l}}}}

Dengan ketentuan :

  • L = induktansi diri (H)
  • A = luas penampang selonoida (m²)

Dalam induktor, energi yang tersimpan dinyatakan dalam persamaan:

\boxed{\sf{\bold{W = \frac{I^2 \cdot L}{2}}}}

Dengan ketentuan :

  • W = energi yang tersimpan dalam induktor selonoida (J)
  • I = kuat arus listrik yang mengalir (A)
  • L = induktansi diri (H)

Langkah Penyelesaian:

Diketahui :

  • B = medan magnet yang timbul = 0,80 T
  • l = panjang kawat penghantar = 36 cm = 0,36 m
  • d = diameter solenoida = 2 cm = 0,02 m
  • N = jumlah lilitan = 1 >> karena tidak dinyatakan secara pasti
  • \sf{\mu_0} = permeabilitas ruang hampa = \sf{4\pi \times 10^{-7} \: Wb/A.m}

Ditanya :

  • W = energi yang tersimpan dalam induktor selonoida = ... J

Jawaban :

  • Cari terlebih dahulu nilai arus listrik

\sf{I = \frac{B \cdot l}{\mu_0 \cdot N}}

\sf{I = \frac{0,8 \cdot 0,36}{4\pi \cdot 10^{-7} \cdot 1}}

\sf{I = \frac{\cancel{288} \cdot 10^{-1-2}}{\cancel{4}\pi \cdot 10^{-7}}}

\sf{I = \frac{72 \cdot 10^{-3-(-7)}}{\pi}}

\sf{I = \frac{72 \cdot 10^4}{\pi}}

\boxed{\sf{I = \frac{7,2 \cdot 10^5}{\pi} \: A}}

  • Cari kemudian nilai induktansi diri (L)

\sf{L = \frac{\mu_0 \cdot N^2 \cdot A}{l}}

\sf{L = \frac{4\pi \cdot 10^{-7} \cdot 1^2 \cdot \frac{1}{4} \pi \cdot (2 \cdot 10^{-2})^2 }{(3,6 \cdot 10^{-2})}}

\sf{L = \frac{4\pi \cdot 10^{-7} \cdot \frac{1}{\cancel 4} \pi \cdot (\cancel 4 \cdot 10^{-4}) }{(3,6 \cdot 10^{-2})}}

\sf{L = \frac{4\pi^2 \cdot 10^{-7+(-4)}}{(3,6 \cdot 10^{-2})}}

\sf{L \approx 1,11\pi^2 \cdot 10^{-11-(-2)}}

\boxed{\sf{L \approx 1,11\pi^2 \cdot 10^{-9} \: H}}

  • Hitung energi yang tersimpan dalam induktor selonoida

\sf{W = \frac{I^2 \cdot L}{2}}

\sf{W = \frac{(\frac{7,2 \cdot 10^5}{\pi})^2 \cdot (1,11\pi^2 \cdot 10^{-9})}{2}}

\sf{W \approx \frac{(\frac{51,84 \cdot 10^{10}}{\cancel{\pi^2}})\cdot (1,11 \cancel{\pi^2} \cdot 10^{-9})}{2}}

\sf{W \approx \frac{51,84 \cdot 1,1 \cdot 10^{10+(-9)}}{2}}

\sf{W \approx 28,512 \cdot 10^1}

\boxed{\sf{\bold{W \approx 285,12 \: J }}}

Kesimpulan

Jadi, jumlah energi yang tersimpan di dalam medan magnet ini hampir mendekati 285,12 J.

Pelajari Lebih Lanjut

Detail Jawaban

Kelas : 12

Mata Pelajaran : Fisika

Materi : Bab 5 - Medan Magnet & Induksi Magnet

Kode Kategorisasi : 12.6.5

Kata Kunci : Energi dalam induktor selonoida; induktansi diri selonoida; medan magnet selonoida.

#SolusiBrainlyCommunity

Semoga dengan pertanyaan yang sudah terjawab oleh MDKP dapat membantu memudahkan mengerjakan soal, tugas dan PR sekolah kalian.

Apabila terdapat kesalahan dalam mengerjakan soal, silahkan koreksi jawaban dengan mengirimkan email ke yomemimo.com melalui halaman Contact

Last Update: Mon, 05 Sep 22
<< Previous Post
Next Post >>