Latihan soal dan pembahasan : Medan magnet (materi fisika kelas 12)

Medan magnet merupakan salah satu materi fisika yang dipelajari di kelas 12 semester 1, oleh karena itu disini saya mencoba untuk membuat latihan soal materi medan magnet beserta pembahasannya secara terperinci, bisa dijadikan latihan untuk para siswa agar lebih memahami materi medan magnet atau referensi oleh guru dalam membuat soal ulangan. Soal yang disajikan memiliki banyak tipe soal yang diambil dari soal-soal ujian masuk atau UN sehingga cocok untuk dibuat belajar menjelang ulangan harian atau akan mengikuti tes, untuk materi medan magnet silahkan mengunjungi postingan berikut. Selamat menikmati

Soal pilihan ganda

Soal nomor 1
Gambar berikut yang menunjukkan arah induksi magnet yang benar akibat konduktor berarus I adalah ....

Kunci jawaban: "D"

pembahasan soal nomor 1:

Untuk mengetahui arah medan magnetik di sekitar kawat berarus, kita dapat menggunakan kaidah tangan kanan sebagai berikut

Jika di terapkan pada soal di atas, maka arah medan magnetnya menjadi

Jika dibandingkan dengan pilihan jawaban dalam soal maka akan diketahui bahwa arah medan magnet yang benar ditunjukkan oleh pilihan “D”

Soal nomor 2

Perhatikan gambar berikut!

Dua kawat sangat panjang yang diletakkan sejajar dengan jarak d. masing-masing kawat mengalir arus sebesar I seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. daerah atau titik yang memungkinkan agar medan magnetiknya sama dengan nol adalah ....
A. hanya di titik P
B. di semua titik yang terletak pada garis AA’
C. di semua titik sepanjang dua kawat
D. di semua titik yang terdapat pada lingkaran yang berjari-jari 2d dengan titik pusat di P
E. tidak memungkinkan daerah atau titik yang medan magnetiknya sama dengan nol
Kunci jawaban: "A"

pembahasan soal nomor 2:

Arah medan magnet oleh kedua kawat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan
Jurus Jitu
Untuk menentukan arah medan magnet pada sebuah titik di sekitar kawat berarus, perhatikan gambar (A), posisikan tangan seperti pada gambar tersebut, jempol menunjukkan arah arus dan arahkan empat jari tersebut ke titik yang dituju, arah medan magnet pada titik tersebut ditunjukkan dengan arah tegak lurus telapak tangan kalian. Sehingga pada gambar di atas terlihat medan magnet pada titik-titik A, A’, dan P seperti pada gambar (B)

Agar resultan medan magnet sama dengan nol, maka kedua medan magnet (dari kedua kawat) harus berlawanan arah dan sama besar, hal ini dapat terjadi hanya pada titik P

Soal nomor 3

Anggap bahwa suatu kilatan dapat di modelkan sebagai arus lurus sangat panjang. Jika 14,4 C muatan melewati suatu titik dalam 1,60 x 10^-3 s, besar medan magnetik pada jarak tegak lurus 30 m dari kilatan petir adalah. ...
A. 7 x 10^-7 T
B. 6 x 10^-5 T
C. 8 x 10^-4 T
D. 5 x 10^-2 T
E. 2 x 10^-2 T
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 3:

Berdasarkan soal dapat diketahui
q = 14,4 C
t = 1,60 x 10^-3 s
s = 30 m
μ₀ = 4π x 10^-7 Tm/A
Untuk menentukan besar medan magnet dapat digunakan persamaan

Dimana, kuat arus dapat ditentukan dengan cara
i = q/t
i = 14,4/1,60 x 10^-3
i = 9 x 10³ A
Sehingga besar medan magnetnya

Jadi besar medan magnet karena kilat tersebut adalah 6 x 10^-5 T

Soal nomor 4

Ketika ke dalam solenoid yang dialiri listrik dimasukkan sebatang logam, maka energi magnetiknya bertambah. Manakah pernyataan berikut yang benar?
A. energi magnetik berada dalam batang logam
B. permeabilitas batang logam lebih kecil daripada vakum
C. kuat medan magnet solenoid tetap
D. energi mekanik pada solenoid tidak bergantung pada jenis logam
E. energi mekanik pada solenoid bertambah karena batang logam mempengaruhi arus listrik
Kunci jawaban: "A"

pembahasan soal nomor 4:

Salah satu sifat solenoid adalah medan magnet dan energi magnetik tersebar merata di dalam batang logam. Sementara di luar batang logam, ia bergerak sirkular sejajar bidang selimut batang logam sehingga Energi Magnetik di luar batang adalah nol

Soal nomor 5

Dua kumparan melingkar M dan N diletakkan pada bidang yang sama dengan pusatnya berimpitan. Kumparan M memiliki 15 lilitan, jari-jari 2 cm dan dialiri arus 3 A. Kumparan N memiliki 50 lilitan, jari-jari 6 cm. Besar dan arah arus dalam N diatur sedemikian sehingga resultan medan magnetik pada titik pusat bersama adalah nol. Besar arus dalam kumparan N adalah....
A. 0,8 A
B. 1,5 A
C. 1,6 A
D. 2,4 A
E. 2,7 A
Kunci jawaban: "E"

pembahasan soal nomor 5:

Agar resultan medan magnet pada titik pusat bersama sama dengan nol, maka arah arus kedua kumparan melingkar M dan N harus berlawanan arah agar arah medan magnet pada titik pusat juga berlawanan arah seperti tampak pada gambar di bawah.

Karena medan listrik di titik pusat sama dengan nol, selain harus berlawanan arah besar medan magnet karena kumparan M (B_M) harus sama dengan besar medan magnet karena kumparan N (B_N) secara matematis dapat ditulis

Jadi agar kuat medan magnet di titik pusat sama dengan nol, kumparan N harus dialiri arus sebesar 2,7 A

Soal nomor 6

Gambar di bawah menunjukkan kawat yang dialiri arus 4 A. dalam gambar tersebut, garis yang ditarik dari arah arus datang dengan arah arus keluar berpotongan pada titik pusat lingkaran secara saling tegak lurus. Bagian kawat yang melingkar berjari- jari 2 cm. kuat medan di titik P adalah ....

A. 0,30 mT
B. 0,94 mT
C. 1,24 mT
D. 3,14 mT
E. 5,20 mT
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 6:

Berdasarkan soal dapat diketahui
I = 4 A
r = 2 cm = 2 x 10^-2 m
medan magnet di titik P dipengaruhi oleh kawat setengah lingkaran yang berarus listrik, sehingga besarnya medan magnet pada titik P dapat ditentukan dengan persamaan

Jadi besar medan magnet di titik P adalah 0,942 mT.

Soal nomor 7

Dua kawat masing-masing membawa arus I, ditunjukkan pada gambar berikut

Kedua kawat memanjang pada suatu garis lurus yang sangat panjang. kawat pertama memiliki suatu loop setengah lingkaran berjari-jari a dan berpusat di titik x. Pernyataan yang tepat bagi medan magnetik di pusat x adalah ....
A. μ₀i/4a + μ₀i/2πa keluar halaman kertas
B. μ₀i/2a keluar halaman kertas
C. μ₀i/4a + μ₀i/2πa masuk halaman kertas
D. μ₀i/2a + μ₀i/4πa masuk halaman kertas
E. μ₀i/2a - μ₀i(2πa) masuk halaman kertas

Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 7:

Medan magnetik di titik pusat x dipengaruhi oleh kawat lurus berarus listrik (yang atas) dan kawat setengah lingkaran berarus (yang bawah) dengan menggunakan kaidah tangan kanan seperti pada soal nomor 1, kita dapat mengetahui bahwa medan magnet di titik x karena kawat lurus adalah masuk bidang dan karena kawat setengah lingkaran juga masuk bidang, sehingga medan magnetik total di titik x secara matematis dapat ditulis.

(Misalkan kawat lurus disebut dengan kawat A dan kawat setengah lingkaran disebut dengan kawat B)

Soal nomor 8

Suatu muatan positif bergerak dengan kecepatan v sejajar lurus yang dialiri arus listrik sebesar i seperti terlihat pada gambar,

gaya magnetik yang akan dialami oleh muatan arahnya ....
A. searah v
B. searah i
C. menuju kawat
D. menjauhi kawat
E. keluar bidang kertas
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 8:

Gunakan kaidah tangan kanan untuk menentukan medan magnet di sekitar muatan positif dan gaya magnetnya

Sehingga di dapatkan hasil sebagai berikut!

jadi arah gaya magnet pada muatan tersebut adalah menuju kawat

Soal nomor 9

Suatu daerah memiliki medan magnetik seragam 4 tesla, berarah ke utara. Sebuah muatan titik positif dari 3 x 10^-10 Coulomb sedang bergerak ke selatan, jika medan magnet ini tidak ada, pada kelajuan 200 meter per sekon. gaya yang dikerjakan muatan titik oleh medan magnet adalah ....
A. 24 x 10^-8 N, utara
B. 24 x 10^-8 N, selatan
C. 24 x 10^-10N, timur
D. 24 x 10^-10 N, barat
E. nol
Kunci jawaban: "E"

pembahasan soal nomor 9:

Perhatikan bahwa medan magnet berarah ke utara dan kecepatan muatan berarah ke selatan, sehingga sudut antara medan magnet dan kecepatan sebesar 180⁰. Sehingga besar gaya yang dikerjakan pada muatan titik oleh medan magnet dapat ditentukan dengan cara
F = Bqv sin θ
F = Bqv sin 180⁰ (sin 180⁰ = 0)
F = 0

Soal nomor 10

Sebuah partikel bermuatan berada pada jarak tertentu dari sebuah kawat panjang berarus listrik. Partikel tersebut bergerak dengan kecepatan konstan tegak lurus dengan medan magnetik yang berasal dari kawat berarus. Jika arus listrik pada kawat diperbesar dua kali semula dan kecepatan partikel menjadi setengahnya, maka gaya yang bekerja pada partikel sekarang adalah ....
A. meningkat menjadi 4 kali semula
B. meningkat menjadi 2 kali semula
C. tetap
D. menurun menjadi 2 kali semula
E. menurun menjadi 4 kali semula
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 10:

Soal merupakan soal tipe perbandingan, dengan kondisi awal kita beri indeks “A” dan kondisi akhir kita beri indeks “B”, sehingga berdasarkan soal dapat diketahui
I_B = 2I_A
v_B = ½ v_A
persamaan gaya Lorentz
F = Bqv (B = μ₀I/2πa)
F = (μ₀I/2πa)qv ... (1)
Berdasarkan persamaan (1) di atas, maka kita dapat mengetahui bahwa
Gaya Lorentz (F) sebanding dengan kuat arus (I)
Gaya Lorentz (F) sebanding dengan kecepatan (v)
Sehingga dapat ditulis persamaan perbandingannya

Jadi besar gayanya tetap

Soal nomor 11

Seutas kawat dengan panjang 100 cm membawa arus 2A dalam suatu daerah dengan suatu medan magnet homogen yang memiliki besar 100 tesla dalam arah X. Gaya magnetik pada kawat jika θ = 45⁰ merupakan sudut antara kawat dan sumbu X adalah .... (vektor k merupakan vektor satuan dalam arah sumbu Z).
A. 70,7 k N
B. 141,4 k N
C. 0 N
D. -70,7 k N
E. -141,4 k N
Kunci jawaban: "E"

pembahasan soal nomor 11:

Soal di atas dapat diilustrasikan sebagai berikut

Berdasarkan gambar di atas, pertama-tama kita proyeksikan dulu kuat arus listrik terhadap sumbu x dan sumbu y, kemudian dapat kita tuliskan medan magnet dan kuat arus listrik sebagai besaran vektor yang memiliki vektor satuan masing-masing seperti berikut ini

Besarnya gaya magnet dapat ditentukan dengan perkalian vektor (cross product) antara medan magnet, kuat arus, dan panjang sebagai berikut
F = IL x B
F = (√2 i + √2 j) 1 x (100 i)
F = (√2 i + √2 j) x (100 i)
F = (- √2 . 100)k
F = (- √2 . 100)k
F = -141,4 k N

Soal nomor 12

Dua kawat logam P dan Q pada ruang hampa terpisah pada jarak 4 cm dan secara berurutan membawa arus 2 A dan 5 A mengalir pada arah yang sama. jika P dipertahankan tetap diam, sedangkan Q bebas untuk bergerak, gaya per meter yang harus dikenakan pada Q agar tetap pada posisi yang sama bernilai sekitar ....
A. 2,5 x 10^-5 N/m mendekati P
B. 2,5 x 10^-5 N/m menjauhi P
C. 5 x 10^-5 N/m mendekati P
D. 5 x 10^-5 N/m menjauhi P
E. 7,5 x 10⁵ N/m tegak lurus bidang yang dibentuk P dan Q
Kunci jawaban: "D"

pembahasan soal nomor 12:

Soal di atas dapat diilustrasikan sebagai berikut

Berdasarkan gambar di atas, pada kawat Q akan mendapat medan magnet dari kawat P yang arahnya masuk bidang (cross) sehingga timbul gaya magnet pada kawat Q karena kawat P sebesar F_QP yang arahnya mendekati kawat P. sehingga gaya yang mampu menahan kawat Q agar tetap diam pada posisinya harus berlawanan arah dengan gaya F_QP dan sama besar.
Arah gaya luar (F_L) ini adalah menjauhi kawat P (perhatikan pilihan jawaban B dan D), sedangkan besarnya gaya luar permeter dapat ditentukan dengan cara

jadi besar gaya permeter yang dibutuhkan untuk menahan kawat Q untuk tetap pada posisinya sebesar 5 x 10^-5 N/m

Soal nomor 13

Kumparan kawat P memiliki 10 lilitan dan kumparan kawat Q memiliki 30 lilitan diletakkan sepusat. Gambar berikut menunjukkan kedua kumparan tampak dari atas.

Kumparan P berjari-jari 5 cm dan kumparan Q berjari-jari 20 cm. kuat arus yang mengalir pada kumparan Q adalah i_Q = 20 A, dan resultan kuat magnet di pusat lingkaran adalah nol. Berapakah kuat arus yang mengalir di kawat P (i_P) ?
A. 15 A
B. 20 A
C. 25 A
D. 30 A
E. 35 A
Kunci jawaban: "A"

pembahasan soal nomor 13:

Agar kuat medan magnet di pusat sama dengan nol, maka besar kuat medan magnet karena kawat P harus sama dengan besar medan magnet karena kawat Q, sehingga secara matematis dapat ditulis.

Jadi besar kuat arus pada kawat P adalah 15 A.
Jurus jitu:
Untuk mengerjakan soal perbandingan, satuannya tidak harus diubah menjadi SI, tapi yang penting satuan yang digunakan harus sama. dalam soal ini saya menggunakan satuan jari-jari lingkaran dalam “cm” tidak saya ubah menjadi “m”

Soal nomor 14

Perhatikan gambar berikut!

Dua kawat lurus sejajar berarus listrik i₁ = 2A dan i₂ = 3A terpisah pada jarak a seperti gambar. Sebuah kawat penghantar lurus yang lain (3) berarus listrik akan diletakkan di sekitar kedua kawat sehingga kawat tidak mengalami gaya magnetik. Kawat (3) tersebut harus diletakkan pada jarak ....
A. 0,5 a di kiri kawat (1)
B. a di kiri kawat (1)
C. 2 a di kiri kawat (1)
D. a di kanan kawat (2)
E. 2 a di kanan kawat (2)
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 14:

Tips:
Karena I₂ > I₁, maka F₂ > F₁ sehingga agar tidak mendapat gaya magnetik dari kedua kawat maka kawat ketiga harus diletakkan lebih dekat dengan kawat (1) daripada kawat (2). (gaya magnetik sebanding dengan kuat arus dan berbanding terbalik dengan jarak). Dari semua pilihan jawaban yang tersedia hanya pilihan A, B, dan C yang sesuai. Jarak kawat ketiga dari kawat pertama dapat ditentukan dengan persamaan

Jadi jaraknya adalah 2a sebelah kiri kawat 1

Soal nomor 15

Dua kawat panjang sejajar dipisahkan sejauh d yang dialiri arus sama besar yakni I sehingga timbul gaya magnet antara kedua kawat sebesar F. Pernyataan berikut yang benar antara dua kawat sejajar tersebut agar gaya magnet antara kedua kawat sebesar F adalah ....
A. kuat arus diubah menjadi 3I dan jaraknya diubah menjadi 3d
B. kuat arus diubah menjadi 3I dan jaraknya diubah menjadi 9d
C. kuat arus diubah menjadi 3I dan jaraknya diubah menjadi 6d

D. kuat arus diubah menjadi 6I dan jaraknya diubah menjadi 3d

E. kuat arus diubah menjadi 9I dan jaraknya diubah menjadi 3d
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 15:

Soal di atas merupakan soal tipe perbandingan pada gaya magnet. Untuk menentukan persamaan perbandingannya perhatikan persamaan gaya magnet persatuan panjang berikut ini

Berdasarkan persamaan di atas, maka dapat diketahui bahwa
F sebanding dengan I²
F berbanding terbalik dengan a
Sehingga persamaan perbandingannya dapat ditulis

Jurus jitu:
Perhatikan persamaan perbandingan diatas, terdapat faktor kuadrat pada variabel I sedangkan pada variabel a tidak ada, hal ini menunjukkan agar gaya magnetnya tetap maka variabel a harus dibesarkan dengan konstanta yang merupakan bilangan kuadrat dari konstanta variabel I. Pilihan yang cocok hanya “C”. pembuktiannya sebagai berikut

Soal nomor 16

Sebuah partikel muatan positif q dan massa m bergerak sepanjang suatu lintasan tegak lurus terhadap suatu medan magnetik. Partikel bergerak dalam suatu lingkaran berjari-jari R dengan frekuensi f. Besar medan magnetik adalah ....
A. mf/q
B. 2πfm/q
C. m/2πfq
D. mc/qr
E. mqf/2πR
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 16:

Ketika partikel bermuatan bergerak membentuk lintasan lingkaran, besar gaya magnetnya sama dengan besar gaya sentripetalnya, sehingga secara matematis dapat ditulis.

Soal nomor 17

Ion-ion bermuatan negatif ganda (O^2-) dan ion-ion litium bermuatan positif tunggal Li⁺ bergerak pada kelajuan yang sama dan dalam arah yang sama yang tegak lurus terhadap suatu medan magnetik homogen. Massa atom relatif untuk oksigen dan litium masing-masing adalah 16 dan 7. Nilai perbandingan jari-jari orbit O^2-/jari-jari orbit Li⁺ adalah ....
A. 16 : 7
B. 8 : 7
C. 2 : 1
D. 7 : 8
E. 7 : 16
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 17:

Berdasarkan soal dapat diketahui
q_O = 2
q_Li = 1
Mr_O = 16
Mr_L = 7
Dimana
Massa atom relatif (Mr) = massa atom rata-rata (m) / (1/12 x massa atom C-12 (u))
Mr = m₀/u
Sehingga
m_O = Mr_O . u
m_O = 16u
m_Li = Mr_Li . u
m_Li = 7u
Untuk menentukan perbandingan jari-jari orbit O^2- dan Li⁺ maka dapat kita gunakan persamaan seperti pada persamaan soal nomor 16

Berdasarkan persamaan tersebut, maka dapat diketahui
“R” berbanding lurus dengan “m”
“R” berbanding terbalik dengan “q”
Sehingga persamaan perbandingannya dapat ditulis

Jadi perbandingan jari-jarinya adalah 8 : 7

Soal nomor 18

Perhatikan gambar di bawah ini!

Sebuah batang logam bermassa m = 1 kg dan panjang L = 1m diletakkan pada suatu rel logam yang terhubung dengan sumber arus konstan sehingga pada rangkaian mengalir arus listrik sebesar I = 0,5 A. rangkaian tersebut berada pada daerah bermedan magnetik seragam dengan besar B dan berarah seperti pada gambar. Jika koefisien gesekan statis antara batang dengan rel adalah μ_s = 0,25 dan percepatan gravitasi adalah g = 10 m/s², maka nilai B maksimum agar batang tetap diam adalah ....
A. 1 T
B. 2 T
C. 3 T
D. 4 T
E. 5 T

Kunci jawaban: "E"

pembahasan soal nomor 18:

Agar batang tetap diam, maka besar gaya geseknya sama dengan besar gaya magnetnya. Sehingga secara matematis dapat ditulis

Jadi besar medan magnetnya agar batang tetap diam adalah 5T

Soal nomor 19

Sebuah partikel bermuatan +2 x 10^-7 C dan bermassa 4 x 10^-4 kg bergerak dengan percepatan 3,2 m/s² yang berada dalam medan magnet sebesar 8T. kecepatan partikel adalah ....
A. 400 m/s tegak lurus medan magnet
B. 400 m/s membentuk sudut 30⁰ terhadap medan magnet
C. 800 m/s sejajar dengan medan magnet
D. 800 m/s membentuk sudut 30⁰ terhadap medan magnet
E. 800 m/s tegak lurus medan magnet
Kunci jawaban: "E"

pembahasan soal nomor 19:

Berdasarkan soal dapat diketahui
q = +2 x 10^-7 C
m = 4 x 10^-4 kg
a = 3,2 kg
B = 8T
Untuk menentukan kecepatan benda, dapat digunakan persamaan berikut F = Bqv sin θ (asumsikan θ = 90⁰)
ma = Bqv sin θ
4 x 10^-4 . 3,2 = 8 . 2 x 10^-7 v . 1
2 x 10³. 0,4 = v
800 m/s = v
Kecepatan 800 m/s ini merupakan kecepatan maksimal yang dimiliki partikel karena nilai sinusnya maksimal (θ = 90⁰) atau saat kecepatan tegak lurus terhadap medan magnet. Pada pilihan jawaban yang tersedia jika digunakan sudut 30⁰, maka kecepatannya akan bernilai 1600 m/s (tidak sesuai dengan pilihan yang tersedia)

Soal Esai

Soal nomor 1
Dua kawat lurus panjang dan sejajar masing-masing dialiri arus listrik 4 A dan 10 A dengan arah yang berlawanan. Kedua kawat terpisah sejauh 12 cm. tentukan besar induksi magnetik pada suatu titik di tengah-tengah garis hubung antara kedua kawat tersebut !

pembahasan soal nomor 1:

Soal di atas dapat diilustrasikan sebagai berikut

Berdasarkan gambar di atas, medan magnet yang mempengaruhi titik P (di tengah- tengah) berasal dari kawat 1 (B₁) dan kawat 2 (B₂) sama-sama masuk bidang, sehingga total medan magnetnya dapat ditentukan dengan persamaan

Jadi medan magnet di titik P karena kedua kawat berarus besarnya 4,67 x 10^-5T

Soal nomor 2

Seutas kawat lurus dilengkungkan membentuk garis-garis yang berarah radial dan busur-busur lingkaran yang berpusat di titik P, seperti ditunjukkan pada gambar berikut!

Tentukan besar dan arah induksi magnetik B di P!

pembahasan soal nomor 2:

Induksi magnetik di titik P dipengaruhi oleh dua busur 1/6 lingkaran (karena membentuk sudut 60⁰) tersebut yang arahnya dapat digambarkan sebagai berikut

Karena arah medan magnetnya berlawanan, maka induksi magnetik di titik P secara matematis dapat ditulis

Soal nomor 3

Gambar di bawah menunjukkan tiga buah kawat sejajar yang dialiri arus listrik. Tentukan besar dan arah gaya magnetik per satuan panjang pada kawat yang terletak:

a) di kiri
b) di tengah
c) di kanan

pembahasan soal nomor 3:

untuk mengetahui besar dan arah gaya magnetik per satuan panjang pada masing- masing kawat pertama-tama kita harus mengetahui arah gaya magnetiknya sebagai akibat adanya medan magnet dari kawat-kawat yang lain. Kemudian baru ditentukan resultan vektornya.

a) kawat sebelah kiri
arah medan magnet dan gaya magnet pada kawat sebelah kiri karena kedua kawat lainnya dapat digambarkan sebagai berikut

Karena arah gaya F₁₂ dan F₁₃ searah, maka resultan gaya magnet persatuan panjang pada kawat sebelah kiri dapat ditentukan dengan cara

Jadi gaya magnet persatuan panjang pada kawat sebelah kiri adalah 3,1 x 10^-5 N/m

b) kawat tengah
arah medan magnet dan gaya magnet pada kawat tengah karena kedua kawat lainnya dapat digambarkan sebagai berikut

Karena arah gaya F₂₁ dan F₂₃ berlawanan arah, maka resultan gaya magnet persatuan panjang pada kawat sebelah kiri dapat ditentukan dengan cara

Jadi gaya magnet persatuan panjang pada kawat tengah adalah 6,7 x 10^-4 N/m

c) kawat yang kanan
arah medan magnet dan gaya magnet pada kawat sebelah kanan karena kedua kawat lainnya dapat digambarkan sebagai berikut

Karena arah gaya F₃₁ dan F₃₂

searah, maka resultan gaya magnet persatuan panjang pada kawat sebelah kiri dapat ditentukan dengan cara

Jadi gaya magnet persatuan panjang pada kawat sebelah kanan adalah 3,7 x 10^-5 N/m

Soal nomor 4

Pada gambar di samping terlukis bahwa kawat pq yang panjang dan lurus dilalui arus listrik sebesar I₁ = 12 A dan kawat persegi panjang abcd dilalui arus I₂ = 6 A. tentukan besar dan arah gaya yang dialami kawat persegi panjang abcd (nyatakan dalam mikronewton)

pembahasan soal nomor 4:

Arah gaya magnetik pada kawat persegi panjang abcd karena kawat lurus panjang pq dapat digambarkan sebagai berikut

Perhatikan F_ab dan F_cd memiliki besar yang sama karena jaraknya sama dari kawat lurus pq akan tetapi arahnya berlawanan, jadi kedua gaya ini akan saling meniadakan. Jadi resultan gaya persatuan panjang pada kawat persegi panjang abcd hanya ditentukan dari F_bc dan F_da secara matematis dapat ditulis.

Jadi gaya magnetik pada kawat abcd sebesar 259,2 μN

Soal nomor 5

Sebuah partikel bermuatan 3μC, bergerak melintas tegak lurus daerah medan magnetik B dengan momentum 6 x 10^-11 kg m/s. jika jari-jari lintasan 20 cm, tentukan besar B.

pembahasan soal nomor 5:

Berdasarkan soal dapat diketahui
q = 3μC = 3 x 10^-6 C
p = 6 x 10^-11 kg m/s
R = 20 cm = 2 x 10^-1 m
Untuk menentukan nilai medan magnetnya kita dapat menggunakan persamaan

Jadi besar medan magnetiknya adalah 0,1 mT

Demikian latihan soal beserta pembahasannya tentang materi fisika medan untuk kelas 12, sedikit yang bisa saya tuliskan ini semoga bisa memberikan manfaat bagi para pembaca sekalian. Jika berkenan bisa subscribed blog ini, atau memberikan kritik, saran dan pendapat di kolom komentar di bawah. Terima kasih

baca juga : 

Praktikum virtual : Gerak Parabola

Praktikum virtual : Hukum Coulomb

Latihan soal fisika kelas 12 : Listrik Statis

Jurus Jitu : Rahasia konsep perbandingan