Bank Soal Fisika SMA Konsep dan Aplikasi Induksi Elektromagnetik

Diketahui:

Jumlah lilitan toroida $N_1$ = 100 lilitan

Jumlah lilitan kumparan di toroida $N_2$ = 40 lilitan

Panjang jari-jari toroida $l$ = $0,5\pi$ m

Luas penampang toroida $A$ = 0,006 m²

Arus awal $I_1$ = 9 A

Arus akhir $I_2$ = 7 A

Selang waktu $\Delta t$ = 0,2 s

Permeabilitas ruang hampa $\mu_0=4\pi\times10^{-7}$ H/m

Ditanya:

GGL induksi silang toroida $\varepsilon=$?

Dijawab:

Menentukan induktansi silang

Induktansi silang merupakan peristiwa dimana terjadi perubahan fluks magnetik pada kumparan sekunder akibat dari perubahan fluks magnetik di kumparan primer. Induktansi silang biasanya terjadi pada toroida. Persamaan induktansi silang pada toroida dirumuskan sebagai berikut.

$L=\frac{\mu_0N_1N_2A}{l}$

Sehingga,

$L=\frac{\mu_0N_1N_2A}{l}$

$L=\frac{\left(4\pi\times10^{-7}\right)\left(100\right)\left(40\right)\left(0,006\right)}{\left(0,5\pi\right)}$

$L=\frac{9,6\pi\times10^{-6}}{0,5\pi}$

$L=1,92\times10^{-5}$ H

Menentukan GGL induksi silang

GGL induksi silang secara matematis merupakan perkalian antara induktansi silang dengan laju perubahan kuat arus tiap waktu. Persamaan GGL induksi silang adalah sebagai berikut.

$\varepsilon=-L\ \frac{\Delta I}{\Delta t}$

Sehingga,

$\varepsilon=-L\ \frac{\Delta I}{\Delta t}$

$\varepsilon=-\left(1,92\times10^{-5}\right)\frac{\left(7-9\right)}{\left(0,2\right)}$

$\varepsilon=-\left(1,92\times10^{-5}\right)\frac{\left(-2\right)}{\left(0,2\right)}$

$\varepsilon=-\left(1,92\times10^{-5}\right)\left(-10\right)$

$\varepsilon=1,92\times10^{-4}$ V

$\varepsilon=192\times10^{-6}$ V

$\varepsilon=192\ \mu\text{V}$

Jadi, besar GGL induksi silang yang timbul pada toroida tersebut adalah $192\ \mu\text{V}$.