Perhatikan gambar berikut! Sebuah batang logam ber...

Question

Perhatikan gambar berikut! Sebuah batang logam bermassa m = 1 kg dan panjang L = 1 m 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 statik antara batang dengan rei adalah µs = 0,25 dan percepatan gravitasi adalah g = 10 m/s², maka nilai B maksimum agar batang tetap diam adalah .... 
 A 1T   
 B. 2T   
 C. 3T
 D. 4T
 E. 5T

Y. Frando · Accepted Answer

Jawaban yang benar adalah E. 5 T.

Diketahui:
m = 1 kg
L = 1 m
I = 0,5 A
µs = 0,25
g = 10 m/s²

Ditanya:
Kuat medan magnet maksimum (B maks) = ...?

Jawab:
Konsep yang kita gunakan adalah gaya Lorentz pada kawat berarus listrik dan analisis keseimbangan gaya. Ketika sebuah kawat penghantar terletak pada daerah yang bermedan magnet seragam kemudian dialiri arus listrik, maka disekitar kawat terdapat gaya magnet yang disebut dengan gaya Lorentz. Arah gaya Lorentz mengikuti kaidah tangan kanan. Gaya Lorentz dirumuskan oleh:

FL = B x I x L,

dengan:
FL = gaya Lorentz (N)
B = kuat medan magnet (T)
I = arus listrik (A)
L = panjang kawat (m).

Berdasarkan foto terlampir, gaya Lorentz yang ditimbulkan dapat menyebabkan kawat bergerak ke kanan. Sehingga agar batang tetap diam, jumlah gaya yang bekerja pada kawat haruslah nol, sehingga berlaku persamaan berikut ini:
∑F = 0
FL - fs = 0
FL = fs.

Nilai fs adalah gaya gesekan statis yang dirumuskan oleh: fs = µs x N = µs x m x g. Maka, dengan memasukkan semua angka pada soal ke rumus di atas dapat diperoleh nilai B maksimum yaitu:

FL = fs
B x I x L = µs x m x g
B maks = (0,25 x 1 x 10) / (0,5 x 1)
B maks = 2,5 / 0,5
B maks = 5 T.

Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah E.

Mau pemahaman lebih dalam untuk soal ini?

Pertanyaan serupa