Serba Kunci Jawaban

Kunci jawaban latihan siswa IPA kelas IX semester 2 halaman 19

Latihan Siswa

Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan benar!

1. Apakah yang dimaksud sudut deklinasi?

Jawab: Sudut deklinasi adalah sudut yang diukur dalam bidang horizontal antara arah utara magnetis dan arah utara geografis di suatu lokasi pada permukaan Bumi. Sudut deklinasi memberikan perbedaan antara arah utara magnetis yang ditunjukkan oleh jarum kompas dan arah utara geografis yang menuju ke Kutub Utara geografis.

2. Diketahui medan magnet yang dihasilkan oleh kawat sepanjang 300 cm adalah 10 T. Jika gaya Lorentz yang timbul sebesar 120 N, maka hitunglah kuat arus listrik yang mengalir pada kawat tersebut!

Jawab: 

Untuk menghitung kuat arus listrik yang mengalir pada kawat, kita dapat menggunakan hukum Lorentz yang menyatakan bahwa gaya Lorentz pada suatu kawat yang membawa arus listrik dalam medan magnet dapat dihitung dengan rumus:

$�=���$

di mana:

• $�$ adalah gaya Lorentz (dalam Newton),
• $�$ adalah kuat medan magnet (dalam Tesla),
• $�$ adalah kuat arus listrik (dalam Ampere),
• $�$ adalah panjang kawat (dalam meter).

Kita dapat menyusun rumus di atas untuk mencari $�$:

$�=\frac{�}{�\cdot �}$

Dengan nilai yang diberikan:

• $�=120\text{N}$,
• $�=10\text{T}$,
• $�=300\text{cm}=3\text{m}$,

maka kita dapat menghitung nilai $�$:

$�=\frac{120\text{N}}{(10\text{T})\cdot (3\text{m})}$

$�=\frac{120}{30}$

$�=4\text{A}$

Jadi, kuat arus listrik yang mengalir pada kawat tersebut adalah $4\text{A}$.

3. Bagaimana cara kerja dari motor listrik berdasarkan induksi magnetik?

Jawab: Motor listrik berdasarkan induksi magnetik bekerja berdasarkan prinsip dasar induksi elektromagnetik yang melibatkan pergerakan konveksi dan rotasi inti besi-nikel cair di dalam inti Bumi. Motor tersebut menggunakan stator dan rotor untuk menciptakan medan magnet berputar, yang menghasilkan gaya magnet pada rotor dan menyebabkannya berputar.

4. Jelaskan perkiraan asal mula medan magnet bumi!

Jawab: Asal mula medan magnet Bumi terkait dengan dinamo dalam inti Bumi. Konveksi panas dan rotasi diferensial di dalam inti besi-nikel cair menciptakan efek dinamo, menghasilkan medan magnet Bumi. Proses ini melibatkan interaksi antara medan magnet yang dihasilkan oleh pergerakan cairan konduktif di dalam inti dan medan magnet eksternal.

5. Sebuah kawat panjangnya 10 m berada tegak lurus dalam medan magnet 20 T. Jika kuat arus listrik yang mengalir 500 mA, maka berapakah besar gaya Lorentz yang dialami kawat tersebut?

Jawab: Besar gaya Lorentz pada kawat yang membawa arus listrik dalam medan magnet dapat dihitung menggunakan rumus:

$�=���$

di mana:

• $�$ adalah gaya Lorentz (dalam Newton),
• $�$ adalah kuat medan magnet (dalam Tesla),
• $�$ adalah kuat arus listrik (dalam Ampere), dan
• $�$ adalah panjang kawat yang terletak tegak lurus terhadap medan magnet (dalam meter).

Dengan nilai yang diberikan:

• $�=20\text{T}$,
• $�=500\text{mA}=0.5\text{A}$,
• $�=10\text{m}$,

maka kita dapat menghitung nilai $�$:

$�=(20\text{T})\times (0.5\text{A})\times (10\text{m})$

$�=100\text{N}$

Jadi, besar gaya Lorentz yang dialami oleh kawat tersebut adalah $100\text{N}$.

Penjelasan Lanjut

Sudut Deklinasi

Sudut deklinasi adalah sudut yang diukur dalam bidang horizontal antara arah utara magnetis dan arah utara geografis di suatu lokasi pada permukaan Bumi. Secara sederhana, sudut deklinasi memberikan perbedaan antara arah utara magnetis yang ditunjukkan oleh jarum kompas dan arah utara geografis yang menuju ke Kutub Utara geografis.

Jika arah utara magnetis berada di sebelah timur arah utara geografis, sudut deklinasi disebut deklinasi timur; sedangkan jika arah utara magnetis berada di sebelah barat arah utara geografis, sudut deklinasi disebut deklinasi barat.

Sudut deklinasi bukanlah nilai konstan di seluruh permukaan Bumi dan dapat bervariasi tergantung pada lokasi geografisnya. Perubahan dalam waktu juga dapat memengaruhi sudut deklinasi karena medan magnet Bumi tidak stabil. Oleh karena itu, peta deklinasi magnetik sering diperbarui secara berkala untuk mencerminkan perubahan tersebut. Sudut deklinasi biasanya diukur dalam satuan derajat, menunjukkan perbedaan arah antara utara magnetis dan utara geografis pada suatu lokasi tertentu.

Cara kerja dari motor listrik berdasarkan induksi magnetik

Motor listrik berdasarkan induksi magnetik bekerja berdasarkan prinsip dasar induksi elektromagnetik yang ditemukan oleh Michael Faraday. Prinsip ini menyatakan bahwa perubahan medan magnet dalam suatu kawat konduktor dapat menginduksi arus listrik dalam kawat tersebut. Motor listrik berdasarkan induksi magnetik umumnya menggunakan dua bagian utama: stator dan rotor.

Berikut adalah cara kerja motor listrik berdasarkan induksi magnetik:

Stator: Stator adalah bagian tetap dari motor listrik dan biasanya terdiri dari beberapa lilitan kawat yang ditempatkan dalam posisi tertentu. Ketika arus bolak-balik (AC) diberikan ke stator, ia menciptakan medan magnet yang berputar.

Rotor: Rotor adalah bagian bergerak dari motor dan ditempatkan di dalam stator. Rotor biasanya terdiri dari penghantar logam, seringkali disebut sebagai kerangka atau belitan, yang membentuk silinder atau disc. Rotor ini ditempatkan di tengah-tengah stator.

Induksi Arus Listrik: Saat stator menciptakan medan magnet yang berputar, itu menginduksi arus listrik dalam penghantar logam rotor. Prinsip induksi elektromagnetik menyatakan bahwa perubahan medan magnet dalam suatu penghantar dapat menghasilkan aliran arus listrik.

Gaya Magnet: Arus yang mengalir dalam rotor menciptakan medan magnet sementara di sekitarnya. Karena rotor berada dalam medan magnet berputar yang dihasilkan oleh stator, terjadi interaksi antara medan magnet stator dan medan magnet rotor. Interaksi ini menyebabkan rotor mengalami gaya magnet dan mulai berputar.

Prinsip Tindakan dan Reaksi: Motor listrik berdasarkan induksi magnetik beroperasi berdasarkan prinsip tindakan dan reaksi. Gaya magnet yang bekerja pada rotor menyebabkannya berputar. Ketika rotor berputar, gerakan ini menciptakan perubahan dalam medan magnet yang dihasilkan oleh rotor, yang pada gilirannya menghasilkan arus yang berlawanan di stator. Ini menciptakan tindakan dan reaksi yang berkelanjutan, membuat rotor terus berputar.

Rotor Berputar: Akibat dari interaksi antara medan magnet stator dan rotor, rotor terus berputar selama arus bolak-balik diberikan ke stator. Kecepatan berputar rotor tergantung pada frekuensi dan amplitudo arus bolak-balik yang diberikan ke stator.

Motor listrik berbasis induksi magnetik sangat umum digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk mesin industri, peralatan rumah tangga, dan kendaraan listrik. Kelebihan motor ini termasuk sederhana, tahan lama, dan memerlukan sedikit perawatan. Prinsip dasar induksi magnetik yang mendasari operasinya telah membantu menggerakkan banyak perangkat listrik dan menjadi elemen kunci dalam perkembangan teknologi modern.

Perkiraan Asal Mula Medan Magnet Bumi

Asal mula medan magnet Bumi terkait erat dengan dinamo dalam inti Bumi. Inti Bumi, yang sebagian besar terdiri dari besi dan nikel, berada pada suhu yang sangat tinggi dan tekanan yang ekstrem. Proses pembentukan medan magnet Bumi melibatkan prinsip dinamo yang melibatkan pergerakan konveksi dan rotasi inti besi-nikel cair di dalam inti Bumi.

Berikut adalah perkiraan asal mula medan magnet Bumi:

Konveksi di Inti Bumi: Inti Bumi mengalami konveksi panas karena energi panas yang dihasilkan oleh peluruhan radioaktif dan panas sisa dari pembentukan awal Bumi. Zona ini menciptakan perbedaan suhu dan tekanan dalam inti cair.

Rotasi Diferensial: Bumi mengalami rotasi diferensial, yaitu berbagai kecepatan rotasi pada bagian-bagian berbeda dari inti Bumi. Pada dasarnya, rotasi diferensial ini menyebabkan pergerakan massa cair di dalam inti, menciptakan aliran konveksi.

Efek Dynamo: Pergerakan konveksi dan rotasi inti besi-nikel cair menciptakan efek dinamo, yaitu pembangkitan medan magnet. Proses ini mirip dengan prinsip sebuah dinamo, di mana pergerakan relatif antara konduktor dan medan magnet menghasilkan arus listrik. Dalam inti Bumi, pergerakan relatif antara lapisan cair dan padat menciptakan medan magnet.

Magnetisasi Material di Inti: Keberadaan besi dan nikel dalam inti Bumi yang cair mendukung pembentukan medan magnet karena sifat magnetiknya. Atom-atom besi yang bergerak dan terorientasi dalam arah yang sama karena pergerakan konveksi dan rotasi menghasilkan magnetisasi dalam skala besar, menciptakan medan magnet Bumi.

Medan Magnet Bumi: Medan magnet Bumi tidak bersifat tetap, dan sepanjang waktu mengalami perubahan yang disebut perubahan medan magnet Bumi. Proses ini terjadi secara dinamis dan dapat mempengaruhi kekuatan dan arah medan magnet di berbagai lokasi di permukaan Bumi.

Perkiraan ini didasarkan pada penelitian ilmiah tentang sifat material di dalam Bumi, observasi medan magnet Bumi, dan pemahaman tentang konsep dinamo. Meskipun asal mula medan magnet Bumi masih menjadi objek penelitian dan kajian lebih lanjut, pemahaman kita tentang dinamo dalam inti Bumi memberikan dasar bagi interpretasi perkembangan medan magnet Bumi.

Topik: Kunci jawaban latihan siswa IPA kelas IX semester 2 halaman 19