Rangkuman Materi Fisika Listrik dan Magnet: Rumus, Contoh Soal, dan Pembahasan

oleh | Sep 20, 2024 | Tips Belajar | 0 Komentar

Materi listrik dan magnet dalam UTBK (Ujian Tulis Berbasis Komputer) sangat penting karena merupakan salah satu bagian dari topik Fisika yang sering muncul dalam ujian. Pemahaman tentang listrik dan magnet mencakup konsep dasar yang memiliki aplikasi luas dalam teknologi sehari-hari, seperti elektronik, kelistrikan, dan telekomunikasi.

Apa konsep listrik dan magnet? Apa rumus yang biasa digunakan? Tenang, artikel ini akan membahas secara lengkap mengenai materi itu mulai dari pengertian, rumus, contoh soal dan pembahasan. Simak selengkapnya berikut!

Tentang Listrik dan Magnet

Dalam fisika, listrik dan magnet merupakan dua fenomena yang berkaitan erat melalui konsep elektromagnetisme. Berikut penjelasan lengkapnya:

Pengertian listrik dan magnet

Listrik berhubungan dengan aliran elektron atau muatan listrik. Dalam bentuk yang paling sederhana, listrik adalah energi yang disebabkan oleh pergerakan muatan listrik melalui konduktor (seperti kawat). Fenomena ini dapat menghasilkan medan listrik, yaitu ruang di sekitar muatan listrik yang mempengaruhi muatan lainnya.

Sementara, magnetisme terkait dengan medan magnet yang dihasilkan oleh gerakan muatan listrik atau partikel bermuatan, seperti elektron yang bergerak. Setiap magnet memiliki kutub utara dan kutub selatan. Medan magnet adalah ruang di sekitar magnet dimana kekuatan magnet bekerja, mempengaruhi benda-benda bermuatan magnet di sekitarnya.

Hubungan antara listrik dan magnet

Hubungan antara listrik dan magnet dijelaskan melalui elektromagnetisme. Dua konsep kunci dalam hubungan ini adalah:

  • Medan magnet yang dihasilkan oleh listrik: Saat arus listrik mengalir melalui kawat, ia menciptakan medan magnet di sekitarnya. Fenomena ini pertama kali ditemukan oleh Hans Christian. Arah medan magnet tergantung pada arah arus listrik dan dapat dihitung dengan aturan tangan kanan.
  • Medan listrik yang dihasilkan oleh magnet: Sebaliknya, perubahan medan magnet dapat menghasilkan medan listrik. Fenomena ini dikenal sebagai induksi elektromagnetik, yang ditemukan oleh Michael Faraday. Prinsip ini merupakan dasar dari berbagai teknologi, seperti generator listrik dan transformator.

Cara kerja magnet menghasilkan listrik

Magnet dapat menghasilkan listrik melalui proses induksi elektromagnetik. Berikut cara kerjanya:

  • Prinsip dasar: Ketika medan magnet berubah (misalnya dengan menggerakkan magnet mendekati atau menjauhi kawat atau kumparan), ia akan menghasilkan arus listrik di dalam konduktor. Ini disebut gaya gerak listrik (GGL) induksi.
  • Generator listrik: Pada generator listrik, magnet diputar di dekat kumparan kawat, atau kumparan kawat diputar di dekat magnet. Perubahan medan magnet akibat gerakan ini menghasilkan arus listrik di dalam kawat, yang kemudian dapat digunakan untuk menyalakan alat listrik.
  • Faktor-faktor yang mempengaruhi listrik yang dihasilkan:
    • Kecepatan pergerakan magnet.
    • Jumlah lilitan kawat dalam kumparan.
    • Kekuatan medan magnet.

Proses ini adalah dasar dari bagaimana kita menghasilkan listrik di pembangkit listrik skala besar, baik melalui tenaga air, angin, atau sumber energi lainnya.

Contoh aplikasi:

  • Transformator: Mengubah tegangan listrik menggunakan prinsip induksi elektromagnetik.
  • Motor Listrik: Mengubah energi listrik menjadi energi gerak menggunakan medan magnet.
  • Generator Listrik: Menghasilkan listrik dari gerakan (misalnya, turbin yang berputar).

Rumus Listrik dan Magnet

Terdapat dua rumus yang biasa digunakan pada materi ini, yaitu rumus kuat medan magnet dan rumus untuk menghitung arus listrik. Simak selengkapnya!

Rumus kuat medan magnet

B=μ0I/2πr

Penjelasan:

B: Kuat medan magnet (Tesla, T)

μ: Konstanta permeabilitas ( 4π×10−7Tm/A)

I: Arus listrik (Ampere, A)

r: Jarak dari kawat (meter, m)

Rumus untuk menghitung arus listrik

I=B×2πr/μ

Penjelasan:

I: Arus listrik (Ampere, A)

B: Kuat medan magnet (Tesla, T)

r: Jarak dari kawat (meter, m)

μ: Konstanta permeabilitas ( 4π×10−7Tm/A)

Contoh Soal dan Pembahasan

Supaya lebih paham mengenai materi listrik dan magnet, berikut beberapa contoh soal yang biasa ada di UTBK SNBT. Intip di bawah ini!

Contoh soal 1 

Gelombang elektromagnetik tidak dapat merambat di ruang hampa karena memerlukan medium material.

SEBAB

Gelombang elektromagnetik memiliki komponen listrik dan magnetik yang saling terkait secara ortogonal dan bergerak sejajar satu sama lain.

  1. Jika  pernyataan I dan II benar, serta keduanya menunjukkan hubungan sebab akibat
  2. Jika pernyataan I dan II benar, tetapi keduanya tidak menunjukkan hubungan sebab akibat
  3. Jika pernyataan I benar dan pernyataan II salah
  4. Jika pernyataan I salah dan pernyataan II benar
  5. Jika kedua pernyataan salah

Jawaban: D

Pembahasan:

Pernyataan I: Gelombang elektromagnetik tidak dapat merambat di ruang hampa karena memerlukan medium material.

Pernyataan ini salah. Gelombang elektromagnetik dapat merambat di ruang hampa karena tidak memerlukan medium material untuk bergetar atau merambat. Ini merupakan salah satu sifat fundamental gelombang elektromagnetik.

Pernyataan II: Gelombang elektromagnetik memiliki komponen listrik dan magnetik yang saling terkait secara ortogonal dan bergerak sejajar satu sama lain.

Pernyataan ini benar. Gelombang elektromagnetik terdiri dari medan listrik dan medan magnetik yang saling terkait secara ortogonal dan bergerak sejajar satu sama lain. Hubungan ini dijelaskan oleh persamaan gelombang elektromagnetik Maxwell.

Jadi, jawaban yang benar adalah D. Jika pernyataan I salah dan pernyataan II benar.

Contoh soal 2 

​​Saat seutas kawat konduktor dipasang dalam medan magnet yang berubah seiring waktu, akan terinduksi arus listrik pada kawat tersebut.

SEBAB

Besarnya arus induksi tersebut dapat ditingkatkan dengan meningkatkan laju perubahan fluks magnetik yang melintasi kawat.

  1. Jika pernyataan I dan II benar, serta keduanya menunjukkan hubungan sebab akibat
  2. Jika pernyataan I dan II benar, tetapi keduanya tidak menunjukkan hubungan sebab akibat
  3. Jika pernyataan I benar dan  pernyataan II salah
  4. Jika pernyataan I salah dan  pernyataan II benar
  5. Jika kedua pernyataan salah

Jawaban: A

Pembahasan:

​​Pernyataan I: Saat seutas kawat konduktor dipasang dalam medan magnet yang berubah seiring waktu, akan terinduksi arus listrik pada kawat tersebut.

Pernyataan ini benar berdasarkan hukum induksi elektromagnetik Faraday. Perubahan fluks magnetik dalam suatu kawat konduktor menginduksi arus listrik dalam kawat tersebut.

Pernyataan II: Besarnya arus induksi tersebut dapat ditingkatkan dengan meningkatkan laju perubahan fluks magnetik yang melintasi kawat.

Pernyataan ini benar. Menurut hukum Faraday, besarnya EMF (gaya pendorong listrik) yang diinduksi dalam kawat konduktor sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik.

Sehingga, jawaban yang benar adalah A. Jika pernyataan I dan II benar, serta keduanya menunjukkan hubungan sebab akibat.

Contoh soal 3 

Hukum Ampere menyatakan bahwa medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik berbanding lurus dengan besar arus tersebut dan berbanding terbalik dengan jarak dari arus tersebut.

SEBAB

Hukum Ampere berlaku untuk semua jenis konduktor listrik, termasuk konduktor yang membentuk lingkaran.

  1. Jika pernyataan I dan II benar, serta keduanya menunjukkan hubungan sebab akibat
  2. Jika pernyataan I dan II benar, tetapi keduanya tidak menunjukkan hubungan sebab akibat
  3. Jika pernyataan I benar dan pernyataan II salah
  4. Jika  pernyataan I salah dan pernyataan II benar
  5. Jika kedua pernyataan salah

Jawaban: D

Pembahasan:

Pernyataan I: Hukum Ampere menyatakan bahwa medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik berbanding lurus dengan besar arus tersebut dan berbanding terbalik dengan jarak dari arus tersebut.

Pernyataan ini salah. Hukum Ampere menyatakan bahwa medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik berbanding lurus dengan besar arus tersebut dan sejajar dengan arah arus, tidak berbanding terbalik dengan jarak.

Pernyataan II: Hukum Ampere berlaku untuk semua jenis konduktor listrik, termasuk konduktor yang membentuk lingkaran.

Pernyataan ini benar. Hukum Ampere berlaku untuk berbagai jenis konduktor listrik, termasuk konduktor yang membentuk lingkaran atau melibatkan lintasan tertutup.

Jadi, jawaban yang benar adalah D. Jika pernyataan I salah dan pernyataan II benar.

Yuk, Kerjakan Berbagai Variasi Soal Fisika di Skuling!

Kamu bisa mengerjakan lebih banyak soal fisika untuk persiapan UTBK SNBT hanya di Skuling.id. Skuling merupakan salah satu website untuk belajar UTBK gratis dengan soal yang variatif dan komprehensif. 

Tips belajar fisika memang memperbanyak latihan soal, jadi kamu bisa nih memanfaatkan Skuling. Dengan variasi soal yang lebih banyak, membuatmu semakin mahir mengerjakan berbagai tipe soal.

Tak perlu khawatir, Skuling dirancang dengan antarmuka yang ramah dan menyenangkan sehingga belajar jadi lebih seru dan terhindar dari kebosanan. Kamu bahkan bisa belajar kapan dan dimana saja. Di Skuling, juga terdapat blog yang berisi berbagai informasi mengenai UTBK, tips masuk PTN hingga beasiswa baik dalam atau pun luar negeri. Jangan sampai ketinggalan informasi terbaru dari blog Skuling. Tunggu apalagi? Yuk sign up ke Skuling sekarang dan kejar universitas impianmu!

Download Skuling untuk Android & iOS

0 Komentar

Kirim Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *