kelasXIIIPA_Mudah_dan_aktif_belajar_fisika_Dudi..

W =
L6 I dI
1
W L I
2
2
= (6–16)
6. Rapat Energi dalam Bentuk Medan Magnetik
Telah diketahui besarnya induksi magnetik di pusat solenoida
memenuhi persamaan berikut.
B = µ 0 n I atau I =
B
µ n
Adapun induktansi diri pada solenoida adalah L = µ 0 n2A ! . Jika nilai I
dan nilai induktansi L Anda substitusikan ke dalam Persamaan (6–16)
akan diperoleh persamaan
0
2
2
B B V
1 2 & '
W = ( µ 0 n A ! ) ( ) =
(6–17)
2 * µ 0 n + 2µ
0
Dengan volume solenoida/toroida adalah V = A ! . Jika rapat energi
atau energi per satuan volume kita diberi notasi U, berlaku hubungan:
Contoh 6.5
2
W B
U = = (6–18)
V 2µ
Sebuah solenoida memiliki jumlah lilitan sebanyak 100 buah, panjang dan luas
penampang solenoida adalah 75 cm dan 25 cm 2 . Hitunglah:
a. induktansi diri solenoida;
b. energi yang dihasilkan pada solenoida jika arus listrik yang mengalir sebesar 10 A;
c. besar ggl induksi diri yang terjadi jika dalam waktu 5 s kuat arus berubah menjadi
2,5 A.
Jawab:
Diketahui:
N = 100 lilitan ;
A = 25 cm 2 = 25×10 – 4 m 2 ;
! = 75 cm = 75× 10 –2 m;
I = 10 A.
a. Induktansi diri solenoida adalah L =
2
N A
!
b.
$ 7 2
( )( ) ( $ 4 2
4. × 10 Wb/Am 100 25× 10 m ) 4 $ 5
L = = . × 10 H
$ 2
75× 10 m
3
Energi yang dihasilkan pada saat I = 10 A adalah
( ) 2
1 2 1 & 4 $ 5 ' 2 $ 3
W = LI = ( . × 10 H ) 10A = . × 10 J
2 2 * 3 + 3
c. Besar GGL induksi diri jika arus berubah menjadi 2,5 A adalah
dI & 4 '& 10A $ 2,5A '
# = $ L = ( $ . × )( ) = $ . ×
dt * 3 +* 5 s +
µ 0
$ 5 $ 5
10 H 2 10 V
0
Tantangan
untuk Anda
Sebuah kumparan (solenoida)
memiliki induktansi 500 mH.
Hitunglah besar induksi ggl yang
dibangkitkan dalam kumparan itu
jika ada perubahan arus listrik dari
100 mA menjadi 40 mA dalam waktu
0,01 s secara beraturan.
Induksi Elektromagnetik 139