INSTRUMEN SOAL BERPIKIR KRITIS MATERI MEDAN MAGNET
Kompetensi Dasar
: 3.3 Menganalisis Menganalisis medan magnetik, magnetik, induksi magnetik, magnetik, dan gaya magnetik pada berbagai produk teknologi teknologi 4.3 Melakukan percobaan tentang induksi magnetik dan gaya magnetik disekitar kawat berarus listrik berikut presentasi hasilnya
No
1
2
Indikator Keterampilan Indikator Soal Berpikir Kritis Mengidentifikasi atau Mengidentifikasi merumuskan kriteria arah gaya magnetik untuk mempertimbangkan kemungkinan jawaban
Soal
Perhatikan gambar berikut !
U = Kutub utara magnet S = Kutub selatan magnet Jika arus listrik I dialirkan pada kawat AB maka arah gaya magnetik yang dialami kawat AB adalah ... a. Ke arah B b. Ke kiri c. Ke kanan d. Tegak lurus masuk bidang kertas e. Tegak lurus keluar bidang kertas Mengidentifikasi atau Mengidentifikasi Perhatikan susunan kawat yang dialiri arus merumuskan kriteria susunan kawat seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini ! untuk yang dialiri arus
Kunci Jawaban
Gunakan aturan tangan kanan untuk menentukan arah gaya magnetik
Dari gambar gaya magnetik yang dihasilkan keluar bidang kertas. Jawaban : E
Untuk menentukan arah medan gunakan aturan tangan kanan. Pada gambar 1 merupakan 2
mempertimbangkan kemungkinan jawaban
3
Memilih kriteria untuk mempertimbangkan solusi yang mungkin
kawat yang masing-masing berbentuk setengah lingkaran maka arah medan magnetnya searah yakni keluar. Sedangkan, pada kawat 3 merupakan satu lingkungan dengan arah medan Jika arus yang dialirkan sama kuat maka masuk kedalam bidang. Besarnya pasangan kawat yang mempunyai medan magnet medan magnet pada gambar 1 di titik pusat lingkaran yang sama besar tetapi sama dengan gambar 3 namun berlawanan arah adalah adalah ... arahnya berlawanan. a. 1 dan 2 Jawaban : B b. 1 dan 3 c. 1 dan 4 d. 2 dan 4 e. 5 dan 3 Menentukan q adalah muatan positif, v adalah kecepatan Dengan menggunakan kaidah gambar arah medan muatan, B adalah medan magnet dan F adalah tangan kanan agar diperoleh F magnet gaya. Agar dihasilkan medan magnet F yang yang arahnya keluar bidang arahnya keluar bidang gambar, maka gambar gambar, maka arah v dan b tidak yang tepat adalah ... keluar atau masuk bidang gambar.
a. Jawaban : E
b.
c.
d.
4
Mengidentifikasi atau Mengidentifikasi merumuskan kriteria arah gaya Lorentz untuk mempertimbangkan kemungkinan jawaban
5
Mengemukakan kesimpulan hipotesis
Memberikan dan pernyataan yang berkaitan dengan besar dan arah medan magnet di pusat lingkaran
e. Seutas kawat penghantar panjang terletak Arah gaya Lorentz dapat diantara kutub-kutub magnet dan dialiri arus ditentukan dengan kaidah tangan sebesar I sebesar I ampere. Arah gaya Lorentz yang kanan. Arus yang mengalir searah dengan arah jempol, sedangkan dihasilkan adalah … arah medan magnet searah dengan keempat jari lainnya. Arah medan magnet dari utara menuju selatan sehingga arah gaya Lorentz searah a. Searah dengan A dengan A. b. Searah dengan B c. Searah dengan C Jawaban : A d. Searah dengan D Searah dengan I Perhatikan gambar berikut! Induksi magnet di pusat lingkaran yang dialiri arus I dengan jari-jari r adalah ˳ = 2 Arahnya sesuai kaidah tangan kanan yaitu ibu jari menunjukkan arah arus dan keempat jari lain Sebuah loop arus berbentuk lingkaran berjari-jari menunjukkan arah medan magnet. r dialiri arus I yang menimbulkan medan induksi Sehingga arah medan magnet magnet B di pusatnya P seperti pada gambar di yang dihasilkan pada soal tersebut
dan adalah tegak lurus masuk bidang gambar. tegak lurus keluar bidang gambar. Pernyataan Jawaban : C tersebut ... a. Benar, karena sesuai dengan persamaan medan magnet di pusat lingkaran yaitu atas. Besar dan arah B tersebut adalah
dan sesuai dengan kaidah tangan
kanan yaitu ibu jari menunjukkan arah medan magnet dan keempat jari lain menunjukkan arah arus. b. Benar, karena sesuai dengan persamaan medan magnet di pusat lingkaran yaitu
dan sesuai dengan kaidah tangan
kanan yaitu ibu jari menunjukkan arah arus dan keempat jari lain menunjukkan arah medan magnet. c. Salah, karena persamaan memang sudah sesuai dengan persamaan medan magnet di pusat lingkaran yaitu
tetapi arah
tidak sesuai dengan kaidah tangan kanan yaitu ibu jari menunjukkan arah arus dan keempat jari lain menunjukkan arah medan magnet sehingga arahnya tegak lurus masuk bidang gambar. d. Salah, karena persamaan memang sudah sesuai dengan persamaan medan magnet di pusat lingkaran yaitu
tetapi arah
tidak sesuai dengan akidah tangan kanan yaitu ibu jari menunjukkan arah medan magnet dan keempat jari lain menunjukkan arah arus sehingga arahnya
tegak lurus masuk bidang gambar. e. Salah, seharusnya persamaan kuat medan magnet di pusat lingkaran yaitu
6
Merancang eksperimen
Merancang sketsa percobaan tentang medan magnet di sekitar penghantar berarus yang bernilai nol
, tetapi
arah sudah benar dan sesuai dengan kaidah tangan kanan yaitu ibu jari menunjukkan arah arus dan keempat jari lain menunjukkan arah medan magnet. Disediakan sebuah kompas, dua buah kawat lurus sama panjang, dua buah catu daya, dan dua buah ampermeter. Untuk menujukkan daerah yang memiliki medan magnet nol, sketsa percobaan yang dapat dilakukan adalah ... (K= kompas, A =ampermeter, C =catu daya) a. Kompas diletakkan di tengah-tengah rangkaian dua buah kawat penghantar yang dialiri arus listrik. Di daerah tersebut, tidak terdapat medan magnet dan jarum pada kompas tidak akan menyimpang jika keduakawat dialiri arus yang sama arah dan besarnya. Misalnya kuat arus pada kawat kiri dialirkan dari atas ke bawah sebesar 2A, maka kuat arus pada kawat kanan juga harus dialirkan kuat arus dari atas ke bawah sebesar 2 A. b. Kompas diletakkan di tengah-tengah rangkaian dua buah kawat penghantar yang dialiri arus listrik. Di daerah tersebut, tidak terdapat medan magnet dan jarum pada kompas tidak akan menyimpang jika kedua kawat dialiri arus yang berbeda arah tetapi sama besar.
Sketsa percobaan yang dapat dilakukan untuk menunjukkan daerah yang memiliki medan magnet nol: Masing-masing kawat dihubungkan dengan catu daya dan ampermeter. Catu daya digunakan untuk menghasilkan arus listrik, dan ampermeter digunakan untuk megukur arus yang mengalir. Karena kawat yang digunakan sama panjang, maka yang mempengaruhi kuat induksi magnet yang dihasilkan adalah arus listrik. Kompas diletakkan di tengah kedua rangkaian, karena pada daerah tersebut memiliki medan magnet nol. Medan magnet di daerah tersebut nol hanya jika arus yang diberikan pada kedua kawat
Misalnya kuat arus pada kawat kiri dialirkan dari atas ke bawah sebesar 2 A, maka kuat arus pada kawat kanan harus dialirkan kuat arus dari bawah ke atas sebesar 2 A. c. Kompas diletakkan di kiri atau akan rangkaian. Di daerah tersebut, tidak terdapat medan magnet dan jarum pada kompas tidak akan menyimpang jika kedua kawat dialiri arus yang sama arah dan besarnya. Misalnya kuat arus pada kawat kiri dialirkan dari atas ke bawah sebesar 2 A, maka kuat arus pada kawat kanan juga harus dialirkan kuat arus dari atas ke bawah sebesar 2 A. d. Kompas diletakkan di kiri atau kanan rangkaian dua buah kawat penghantar yang dialiri arus listrik. Di daerah tersebut, tidak terdapat medan magnet dan jarum pada kompas tidak akan menyimpang jika kedua kawat dialiri arus yang berbeda arah tetapi sama besar. Misalnya kuat arus pada kawat kiri dialirkan dari atas ke bawah sebesar 2 A, maka kuat arus pada kawat kanan harus dialirkan kuat arus dari bawah ke atas sebesar 2 A. e. Kompas diletakkan di kiri atau kanan rangkaian dua buah kawat penghantar yang dialiri arus lisrik. Di daerah tersebut, tidak terdapat medan magnet dan jarum pada kompas tidak akan
searah dan sama. Misalnya, pada kawat pertama dialiri arus sebesar 2 A dari atas ke bawah, maka kawat kedua juga harus di aliri arus sebesar 2 A dari atas ke bawah. Besar arus ini dapat dilihat pada ampermeter dan untuk mengatur besar arus, dapat digunakan catu daya. Arah medan magnet pada kedua kawat tersebut ditunjukkan pada gambar berikut:
sehingga daerah yang memiliki medan magnet nol adalah diantara kedua kawat (jarak antara kompas dan kawat pertama harus sama dengan jarak kompas dan kawat kedua) yang dialiri arus yang sama dan searah.
Untuk mendapatkan daerah yang memiliki medan magnet nol , bisa juga dengan cara
menyimpang jika kawat yang dekat dengan kompas (kawat kiri pada gambar) dialiri arus listrik lebih besar dibandingkan kawat yang jaraknya jauh dari kompas (kawat kanan) dengan arah arus yang sama.
7
Mengidentifikasi atau merumuskan kriteria untuk mempertimbangkan kemungkinan jawaban
Mengidentifikasi Kawat dialiri arus listrik I seperti pada gambar! induksi magnetik disekitar kawat lurus
meletakkan kompas di sisi kiri atau kanan kedua rangkaian. Hanya saja, jarak dan kuat arus pada kedua kompas harus diatur sedemikian rupa agar medan magnet yang dihasilkan oleh kawat kiri sama dengan medan magnet yang dihasilkan oleh kawat kanan. Dengan kata lain, arus yang mengalir pada kedua kawat tidak boleh sama karena jarak kompas pada kedua kawat berbeda. Jawaban : A Berdasarkan persamaan induksi magnetik disekitar kawat lurus panjang, induksi magnetik di P : 1) Sebanding kuat arus
2) Sebanding
3) Tergantung listrik I Pernyataan sesuai gambar di atas induksi Jawaban : A magnetik di titik P akan: (1) Sebanding kuat arus I (2) Sebanding
(3) Tergantung arah arus listrik I Pernyataan yang benar adalah ... a. 1, 2 dan 3 b. 1 dan 2 c. 1 dan 3
arah
arus
8
Mengidentifikasi kesimpulan
10
Mengidentifikasi atau merumuskan kriteria untuk mempertimbangkan kemungkinan jawaban
d. Hanya 1 saja e. Hanya 2 saja Menentukan besar Gambar dibawah ini menunjukkan sebuah Perhatikan gambar berikut! dan arah arus pada konduktor RS sepanjang 2 m dialiri arus yang konduktor diletakkan secara tegak lurus medan magnet dungan rapat fluks 0,5 T. Gaya yang dialami oleh konduktor adalah 1 N dengan arah masuk bidang kertas. Jika pernyataan tersebut dinyatakan dalam persamaan = . Maka arah arus pada konduktor adalah Untuk menentukan arah arusnya ... gunakan aturan tangan kanan yaitu dari S ke R. Sedangkan besarnya arus dapat ditentukan dengan persamaan = = a. 1 A dari R ke S 1 = = 1 b. 1 A dari S ke R (0,5).(2) c. 2 A dari R ke S d. 2 A dari S ke R Jawaban : A e. 5 A dari R ke S Mengidentifikasi Gambar berikut menunjukkan arah induksi Gunakan aturan tangan kanan! arah induksi magnet yang benar akibat kawat penghantar magnet kawat berarus I adalah ... berarus
a.
b.
c.
d.
11
Mengidentifikasi atau merumuskan kriteria untuk mempertimbangkan kemungkinan jawaban
e. Mengidentifikasi Pernyataan yang benar tentang medan magnet di medan magnet pusat kawat melingkar adalah ... disekitar kawat a. Sebanding dengan jari-jari kawat melingkar berarus melingkar b. Sebanding dengan kuadrat jari-jari kawat melingkar c. Berbanding terbalik dengan kuat arus listrik yang mengalir d. Berbanding terbalik dengan kuadrat jari jari kawat e. Sebanding dengan besar kuat arus listrik yang mengalir
Ibu jari sebagai arah arus sedangkan 4 jari melingkar sebagai arah medan magnet di sekitar kawat berarus. Jawaban : A Menurut hukum Biot-Savart, besar medan magnetik di pusat kawat melingkar 1. Sebanding dengan besar kuat arus listrik yang mengalir (I) 2. Berbanding terbalik dengan jari-jari kawat melingkar (a) 3. Sebanding dengan permeabilitas ruang hampa Ditulis dalam bentuk persamaan :
=
2
Jawaban : E
12
Mengemukakan hipotesis
Menentukan tabel data untuk melakukan pengamatan medan magnet disekitar kawat lurus berarus listrik
Seorang siswa melakukan pengamatan tentang medan magnet. Ia meletakkan sebuah kompas di dekat kawat lurus yang panjang. Ketika kawat tersebut dialiri arus listrik, jarum pada kompas menyimpang. Ia beranggapan bahwa ada hubungan antara penghantar arus dan kemagnetan. Untuk menguji hipotesisnya, tabel data yang harus dibuat oleh siswa tersebut adalah ... a. Tabel yang menunjukkan hubungan antara kuat arus dan penyimpangan pada jarum kompas. b. Tabel yang menunjukkan hubungan antara kuat arus, penyimpangan pada jarum kompas, dan letak kompas. c. Tabel yang menunjukkan hubungan antara tegangan, kuat arus, penyimpangan pada jarum kompas, dan letak kompas. d. Tabel yang menunjukkan hubungan antara tegangan, kuat arus, penyimpangan pada jarum komp as, letak kompas, dan ukuran kompas. e. Tabel yang menunjukkan hubungan antara tegangan, kuat arus, penyimpangan pada jarum komp as, letak kompas, ukuran kompas, dan jenis kawat penghantar.
Tabel yang harus dibuat oleh siswa untuk menguji hipotesisnya yang menyatakan bahwa terdapat hubungan antara penghantar berarus dan kemagnetan adalah tabel yang menunjukkan hubungan antara kuat arus, penyimpangan pada jarum kompas, dan letak kompas. Karena jenis penghantar, tegangan, dan ukuran kompas tidak menunjukkan hubungan langsung antara kuat arus dan medan magnet. Jawaban : B
13
Mengonstruksi argumen
14
Membuat bentuk definisi
Mengidentifikasi Perhatikan pernyataan berikut! argumen mengenai Pernyataan pernyataan yang Kawat berarus listrik yang sejajar dengan medan berkaitan tentang magnet tidak memiliki Gaya Lorentz Gaya Lorentz Alasan Gaya Lorentz hanya dialami oleh kawat berarus listrik yang tegak lurus medan magnet.
Pernyataan tersebut benar, karena ketika arus sejajar dengan medan magnet (I//B), sudutnya menjadi 0° sehingga gaya Lorentznya menjadi nol ( = sin ° = 0). Alasan tersebut salah, karena sudut antara arus dan medan magnet tidak harus tegak lurus Pernyataan tersebut dan alasan tersebut (90°) agar terjadi Gaya Lorentz. menunjukkan bahwa ... Sesuai dengan persamaan gaya a. Pernyataan benar, alasan benar, keduanya Lorentz ( = °), maka menunjukkan hubungan sebab akibat gaya Lorentz dapat terjadi jika b. Pernyataan benar, alasan benar, tetapi sudut anatara arus dan medan keduanya tidak menunjukkan hubungan magnet yaitu 0° < < 180°. sebab akibat c. Pernyataan benar, alasan salah Jawaban : C d. Pernyataan salah, alasan benar e. Pernyataan dan alasan, keduanya salah Menjelaskan Perbedaan motor listrik dan generator adalah ... Motor listrik menghasilkan energi definisi dari a. Motor listrik menghasilkan energi mekanik, sedangkan generator perbedaan motor mekanik, sedangkan generator menghasilkan energi listrik. listrik dan menghasilkan energi listrik generator b. Motor listrik menghasilkan energi listrik, Jawaban : A sedangkan generator menghasilkan energi mekanik c. Motor listrik menghasilkan energi listrik dan mekanik, sedangkan generator menghasilkan energi listrik d. Motor listrik menghasilkan energi mekanik, sedangkan generator menghasilkan energi listrik dan mekanik e. Motor listrik menghasilkan energi listrik,
15
16
Menyebutkan contoh
Mengklasifikasikan contoh produk teknologi yang menerapkan prinsip Gaya Lorentz
Menarik kesimpulan Menentukan dari hasil menyelidiki kesimpulan suatu solenoida
dari data
sedangkan generator menghasilkan energi listrik dan mekanik Bibawah ini merupakan produk teknologi yang menerapkan prinsip Gaya Lorentz, kecuali ... a. Kipas angin, karena saat listrik mengalir pada lilitan kawat dalam kumparan besi yang menjadikan besi menjadi magnet, sehingga terjadi gaya tolak-menolak antara sepasang magnet dan kumparan besi membuat gaya berputar b. Dispenser, karena cara prinsip kerja dispenser membutuhkan motor listrik untuk dapat menjalankan sistem pemanas dan sistem pendinginnya c. Mesin cuci, karena mesin cuci bekerja dengan menggunakan motor listrik sebagai penggerak screw pulsator pada bak pengering d. Pengeras suara, karena ketika arus dilewatkan pada lilitan kumparan maka akan bekerja gaya lorentz yang disebabkan oleh magnet tetap e. Blender, karena muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet akan mendapatkan suatu gaya lorentz Data dari suatu solenoida disajikan pada tabel berikut : Keadaan I (ampere) N (lilitan) 1 2 1000 2 4 1000 Kesimpulan di bawah yang paling mungkin berdasarkan data pada tabel di atas adalah ....
Produk teknologi yang menerapkan prinsip Gaya Lorentz salah satunya yaitu motor listrik. Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetik yang mengubah energi listrik menjadi energi ekanik. Oleh karena itu, alat-alat yang menghasilkan energi mekanik dari energi listrik yaitu kipas angin, mesin cuci, blender dan pengeras suara. Jawaban : B
a. Besar induksi magnetik pada keadaan (2) adalah dua kali lebih besar dari pada keadaan (1) bila panjang kedua solenoida sama b. Besar induksi magnetik pada keadaan (2) adalah dua kali lebih besar dari pada keadaan (1) bila panjang solenoida (2) dua kali lebih besar dari panjang solenoida (1) c. Besar induksi magnetik pada keadaan (1) adalah dua kali lebih besar dari pada keadaan (2) untuk panjang solenoida yang sama d. Besar induksi magnetik pada keadaan (1) adalah dua kali lebih besar dari pada keadaan (2) bila panjang kedua solenoida sama dan arus pada solenoida (1) diperbesar 2 ampere e. Besar induksi magnetik pada keadaan (1) adalah empat kali lebih besar dari pada keadaan (2) bila panjang kedua solenoida dan arusnya sama 17
Mengidentifikasi atau merumuskan kriteria untuk mempertimbangkan kemungkinan jawaban
Mengidentifikasi arah arus kawat persegi panjang PQRS
Kawat persegi panjang PQRS berarus i berada Jawaban : A dalam bedan magnetik B dengan arah seperti pada gamabr di bawah. Jika arah arus adalah PQRS, maka ...
a. Gaya magnetik pada PQ berarah ke kiri, pada RS ke dalam bidang b. Gaya magnetik QR berarah ke atas, pada PS keluar bidang c. Gaya magnetik pada PQ dan RS tidak sama dengan besar gaya pada QR dan SP d. Besar gaya magnetik pada PQ dan RS sama dengan besar gaya pada QR dan SP e. Gaya magnetik total yang bekerja tidak sama dengan nol 18
Bertindak dengan Menjelaskan Dua buah kawat lurus yang sangat panjang memberikan pengaruh kedua diletakkan satu dari yang lain pada jarak r. penjelasan lanjut kawat yang dialiri Kedua kawat masing-masing dialiri arus sebesar arus yang arahnya I yang arahnya sama. Maka kedua kawat itu akan sama ... a. Tolak-menolak dengan gaya sebanding r b. Tarik-menarik dengan gaya sebanding r -2 c. Tolak-menolak dengan gaya sebanding r -1 d. Tarik-menarik dengan gaya sebanding r -1 e. Tarik-menarik dengan gaya sebanding r 2 19 Menarik kesimpulan Mengidentifikasi Perhatikan gambar berikut! sesuai fakta dua muatan bermuatan sama
Karena arusnya sama maka terjadi gaya tarik menarik dengan besar gaya yang sama Jawaban : D
Jawaban : B
Dalam daerah bermedan magnet seragam B (dengan arah menembus masuk bidang kertas) dua partikel bermuatan (q1 dan q2) bergerak melingkar dengan energi kinetik yang sama besar. Bila kedua muatan bermuatan sama, maka dapat disimpulkan bahwa ... a. > 0, < 0, | | > | | b. > 0, < 0, | | < | | c. < 0, > 0, | | < | | d. < 0, < 0, | | > | | e. > 0, < 0, | | = | | 21
Kemampuan untuk Menjelaskan Mesin cuci merupakan produk teknologi yang Jawaban : A memberikan alasan prinsip kerja kerja prinsip kerjanya menggunakan motor listrik. mesin cuci Pernyataan tersebut ... menggunkan motor a. Benar, karena mesin cuci mengubah listrik energi listrik menjadi energi mekanik b. Benar, karena mesin cuci mengubah energi mekanik menjadi energi listrik c. Salah, karena mesin cuci mengubah energi listrik menjadi energi mekanik d. Salah, karena mesin cuci mengubah energi mekanik menjadi energi listrik e. Salah, karena prinsip kerja mesin cuci
22
Menarik kesimpulan Menentukan sesuai fakta penerapan Gaya Lorentz pada pengeras suara
23
Mengemukakan hal yang umum
hal- Menganalisis kriteria momen kopel pada galvanometer
menggunakan generator Kebanyakan pengeras suara (loudspeaker) Jawaban : C bekerja b erdasarkan prinsip bahwa suatu medan magnet akan mengerjakan sebuah gaya pada kawat berarus. Gaya magnet yang dialami oleh kawat berarus pada pengeras suara berperan untuk ... a. Mengubah gelombang bunyi menjadi sinyal listrik AC b. Mengubah sinyal listrik AC dari penerima menjadi gelombang bunyi c. Mengubah sinyal listrik DC dari penerima menjadi gelombang bunyi d. Mengubah gelombang bunyi menjadi sinyal listrik DC e. Mengubah sinyal listrik DC dan AC menjadi gelombang bunyi Galvanometer merupakan komponen dasar Jawaban : A ampermeter dan voltmeter analog. Prinsip kerja galvanometer berdasarkan momen kopel yang bekerja pada suatu simpal (atau gelung atau loop). Agar terjadi momen kopel, diperlukan gaya pada sisi-sisi gelung yang bersifat ... a. Sama besar, berlawanan arah, dan garis kerjanya berbeda b. Sama besar, searah, dan garis kerjanya berbeda c. Sama besar, searah, dan garis kerjanya sama d. Berbeda nilai, berlawanan arah, dan garis kerjanya berbeda
24
Mengemukakan yang umum
25
Mengkondisikan logika
e. Berbeda nilai, searah, dan garis kerjanya sama hal Menentukan Sebuah motor listrik sederhana memiliki Jawaban : E besaran-besaran kumparan dengan luas penampang A dan N yang jumlah lilitan yang diletakkan pada medan mempengaruhi magnet homogen B dan dialiri arus listrik momen kopel pada sebesar I. Kumparan pada motor listrik akan motor listrik berputar semakin cepat bila dilakukan penambahan nilai ... a. A dan N, tetapi B dan I tetap b. B dan I, tetapi A dan N tetap c. A, tetapi B, N dan I tetap d. N, tetapi B, A dan I tetap e. Semua jawaban benar Menilai pernyataan Kipas angin merupakan alat rumah tangga yang Jawaban : A tentang prinsip digunakan untuk menghasilkan angin dari kerja kipas angin putaran baling-baling. Secara umum, kipas angin dilengkapi dengan beberapa tombol, misalnya ON/OFF, 1, 2 dan 3. Angka pada tombol tersebut berbanding lurus dengan putaran baling baling kipas angin. Semakin besar nilai yang tertera pada tombol yang ditekan, semakin cepat putaran baling-balingnya. Hal ini terjadi karena tombol-tombol pada kipas angin didesain sedemikian rupa untuk mengatur besar tegangan yang diterima kipas angin. Semakin rendah tegangan yang diterima, semakin cepat putaran baling-baling kipas angin. Pernyataan tersebut ... a. Salah, karena seharusnya semakin besar tegangan yang diterima, arus yang mengalir pada motor listrik semakin besar pula, sehingga putaran yang
26
dihasilkan akan semakin cepat. b. Salah, karena seharusnya semakin besar tegangan yang diterima, arus yang mengalir pada motor listrik menjadi semakin kecil, sehingga putaran yang dihasilkan akan semakin cepat. c. Salah, karena tombol-tombol pada kipas angin bukan berfungsi sebagai pengatur tegangan yang diterima oleh kipas angin, tetapi secara langsung untuk mengubah kecepatan putaran kipas angin. d. Benar, karena tegangan berbanding berbalik dengan momen kopel sehingga putaran pada motor listrik semakin cepat ketika tegangannya turun. e. Benar, karena jika tegangan rendah, maka arus semakin tinggi, sehingga putaran baling-baling semakin cepat. Menarik kesimpulan Membuat Pengeras suara digunakan untuk menghasilkan Jawaban : D dari hasil menyelidiki kesimpulan tentang suara yang lebih tinggi. Misalnya ketika kita fenomena yang mendengarkan musik, pengeras suara akan berhubungan bergetar. Hal ini terjadi karena ... dengan pengeras a. Gelombang bunyi yang menggetarkan suara komponen pengeras suara b. Gelombang bunyi yang menggetarkan molekul udara disekitar pengeras suara c. Gaya Lorentz yang menggetarkan molekul udara disekitar pengeras suara d. Gaya Lorentz yang dihasilkan oleh elektron dan menggetarkan komponen pengeras suara e. Gaya Lorentz yang dihasilkan oleh
27
Mengungkap masalah
Merencanakan penyelesaian dari suatu masalah percobaan tentang motor listrik
28
Mengidentifikasi atau merumuskan kriteria untuk mempertimbangkan kemungkinan jawaban
Mengidentifikasi faktor yang mempengaruhi induksi magnetik
molekul udara dan menggetarkan komponen pengeras suara Motor listrik merupakan perangkat Jawaban : E elektromagnetik yang berfungsi untuk mengubah energi lisrik menajdi energi mekanik berupa putaran. Motor listrik sederhana dapat dibuat menggunakan baterai (sumber tegangan), kawat tembaga, kabel penghubung, dan magnet luar. Seorang siswa akan membuat motor listrik sederhana, tetapi ia tidak memiliki magnet. Yang harus dilakukan siswa tersebut adalah ... a. Melilitkan sebuah paku dengan kawat tembaga kemudian mengalirkan arus AC pada kawat tersebut sehingga paku dapat menjadi magnet b. Melilitkan sebuah paku dengan kawat tembaga kemudian mengalirkan arus DC pada kawat tersebut sehingga paku dapat menjadi magnet c. Meminjam magnet kepada teman kemudian menggosokkan magnet tersebut kepada sebuah besi sehingga besi akan menjadi magnet d. Membeli magnet permanen di toko magnet sehingga siswa tersebut dapat membuat motor listrik sederhana e. Semua jawaban benar Perhatikan faktor-faktor berikut! Faktor yang mempengaruhi 1) Luas penampang kawat induksi magnetik adalah : 2) Arus yang mengalir dalam kawat 1) Permeabilitas ruang 3) Permeabilitas ruang hampa hampa 4) Konduktivitas suatu kawat 2) Arus yang mengalir dalam
29
Melibatkan dugaan
Faktor yang mempengaruhi besarnya induksi magnet pada kawat penghantar adalah ... a. 1 dan 2 b. 1 dan 3 c. 2 dan 3 d. 2 dan 4 e. 3 dan 4 sedikit menentukan salah Perhatikan gambar disamping! satu lintasan yang Dari titik A sebuah elektron bergerak dengan mungkin dilalui kecepatan v memasuki medan magnet B. Salah elektron satu lintasan yang mungkin dilalui elektron adalah ...
kawat 3) Jarak titik terhadap kawat Jawaban : C
Untuk mennetukan arah lintasan, tentukan terlebih dahulu arah gaya lorentz menggunakan kaidah tangan kanan, didapati arah gaya lorentz ke kiri. Karena elektron bermuatan negatif berarti gaya arah lorentz sebaliknya yaitu ke kanan. Jadi lintasan elektron yang mungkin adalah P-Q-R Jawaban : C
30
Mengidentifikasi atau Menentukan merumuskan kriteria pengaruh besarnya untuk induksi magnetik mempertimbangkan kemungkinan jawaban
a. K-L-M b. S-T-U c. P-Q-R d. P-K-R e. S-K-U Sepotong kawat penghantar dialiri arus listrik I
Besarnya induksi magnetik di titik P dipengaruhi oleh : 1) Kuat arus yang mengalir dalam kawat 2) Jarak titik ke kawat penghantar
3) Permeabilitas bahan/media 4) Jenis arus pernyataan yang benar adalah ... a. 1, 2, dan 3 b. 2, 3 dan 4 c. 1 dan 3 saja d. 2 dan 4 saja e. 1 dan 2 saja
31
Mengidentifikasi atau merumuskan kriteria untuk mempertimbangkan kemungkinan jawaban
Menentukan jarak kompas yang menunjukkan medan magnet tertentu dari kawat berarus listrik
Dari persamaan kuat medan magnet disekitar kawat lurus berarus ( =
Jawaban : E
), sebuah kompas
diletakkan cm dari kawat lurus panjang dengan arus I A dengan menunjukkan sudut sebesar a. Agar sudut pada kompas menyimpang dua kali dari sudut semula, maka kompas harus diletakkan dengan jarak ... dari kawat berarus. a. 4 b. 3 c. 2 d. e.
32
Menarik kesimpulan Memeriksa nilai Perhatikan susunan kawat yang dialiri arus pada dari hasil menyelidiki medan magnet di gambar dibawah ini! pusat lingkaran
Jawaban : D
Jika arus yang dialirkan sama kuat, maka susunan kedua kawat memiliki medan magnet di titik pusat lingkaran yang sama besar. Pernyataan tersebut ... a. Benar, kedua susunan kawat memiliki medan magnet di pusat lingkaran dengan nilai B = 0 b. Benar, kedua susunan kawat memiliki medan magnet di pusat lingkaran dengan B = 2B c. Salah, kawat pertama memiliki medan magnet di pusat lingkaran dengan nilai B = 0 dan kawat kedua memiliki medan magnet di pusat lingkaran dengan nilai B = 2B d. Salah, kawat pertama memiliki medan magnet di pusat lingkaran dengan B=2B dan kawat kedua memiliki medan magnet di pusat lingkaran dengan nilai B = 0 e. Salah, kawat pertama memiliki medan magnet di pusat lingkaran dengan B=B dan kawat kedua memiliki medan magnet di pusat lingkaran dengan nilai B = 2B 33
Mengidentifikasi atau merumuskan kriteria untuk mempertimbangkan kemungkinan jawaban
Menjelaskan arah Perhatikan gambar berikut! gaya lorentz pada bidang tiga dimensi
Jawaban : C
Sepotong kawat berarus listrik I dengan arah sejajar sumbu Y-, berada diantara dua kutub magnet seperti pada gambar. Sesuai dengan kaidah tabgan kanan, kawat akan mendapat gaya lorentz ke arah ... a. Sumbu X+ b. Sumbu Yc. Sumbu Xd. Sumbu Z+ e. Sumbu Z34
Merumuskan alternatif
solusi Merumuskan Seorang siswa melakukan percobaan tentang Jawaban : C penyelesaian Gaya Lorentz. Sketsa percobaan tersebut terlihat terhadap pada gambar dibawah ini! permasalahan percobaan gaya lorentz
Siswa tersebut ingin mengetahui arah Gaya Lorentz yang ditunjukkan oleh gerak alumunium foil . Tetapi, ketika sumber tegangan dinyatakan, aluminium foil tidak juga bergerak. Agar aluminium foil dapat bergerak dan arah gaya lorentz dapat diamati, yang harus dilakukan siswa tersebut adalah ... a. Menaikkan tegangan sehingga kuat arus yang mengalir semakin besar b. Mengubah posisi magnet menjadi sama
kutub U saling berhadapan c. Mengubah posisi aluminium foil berada di tengah-tengah magnet
d. Mengubah kutub pada sumber tegangan (misal, awalnya positif menjadi negatif, dan sebaliknya)
e. Mengubah posisi aluminium foil berada di tengah-tengah magnet dan mengubah kutub magnet menjadi searah
35
36
Mengidentifikasi atau merumuskan kriteria untuk mempertimbangkan kemungkinan jawaban
Mengidentifikasi arah medan magnet pada sebuah batang logam PQ
Sebuah batang logam PQ digerakkan dengan Jawaban : A kecepatan tetap v dan tanpa gesekan pada kawat logam berbentuk U hingga terbentuk rangkaian tertutup
Batang bergerak dalam bidang magnet sehingga mengalir arus induksi seperti pada gambar. Arah medan magnet dari gambar tersebut adalah ... a. Keluar bidang gambar b. Sejajar batang darp Q ke P c. Sejajar batang dari P ke Q d. Masuk bidang gambar e. Berlawanan dengan arah kecepatan Menarik kesimpulan Menentukan Perhatikan tabel data pengamatan dibawah ini! dari hasil menyelidiki kesimpulan dari Sumber arus Magnet Penyimpangan data pengamatan listrik kawat gaya lorentz 1 Baterai 1 Buah 1 cm 1 Baterai 2 Buah 2 cm 1 Baterai 3 Buah 3 cm Apabila penyimpangan kawat menunjukkan besarnya gaya Lorentz yang dihasilkan, maka kesimpulan data diatas adalah ... a. Semakin besar arus listrik maka Gaya Lorentz yang dihasilkan semakin besar b. Semakin kecil arus listrik maka Gaya Lorentz yang dihasilkan semakin besar
Jawaban : C
37
38
c. Semakin besar medan magnet maka gaya lorentz yang dihasilkan semakin besar d. Semakin kecil medan magnet maka gaya lorentz yang dihasilkan semakin besar e. Semakin besar medan magnet maka gaya lorentz yang dihasilkan semakin kecil Menarik kesimpulan Menentukan beda Batang magnet bergerak dengan kelajuan Jawaban : D dari hasil menyelidiki potensial listrik konstan mendekati kumparan. Beda potensial pada batang listrik yang terukur pada titik X dan Y adalah magnet akan ...
a. Lebih tinggi di X dan akan semakin berkurang b. Lebih tinggi di Y dan akan semakin berkurang c. Lebih tinggi di Y dan akan semakin bertambah d. Lebih tinggi di Y dan akan semakin membesar nilainya e. Lebih tinggi di X dan akan semakin membesar nilainya Menarik kesimpulan Mengidentifikasi Suatu partikel bermuatan dilepaskan dari Jawban : D sesuai fakta suatu daerah yang keadaan diam pada suatu daerah yang dipengaruhi medan dipengaruhi medan listrik dan medan magnet listrik dan medan ternyata membentuk lintasan lurus, maka ... magnet a. Besar medan magnet lebih kecil dibanding medan listrik b. Besar medan magnet lebih besar
dibanding medan listrik c. Besar medan magnet sama dengan medan listrik d. Arah medan magnet paralel terhadap medan listrik e. Arah medan magnet tegak lurus terhadap medan listrik Jika batang besi yang vertikal terhadap dari permukaan bum i digerakkan dari timur ke barat Jawaban : E di daerah sekitar khatulistiwa, maka ujung atas batang akan memiliki potensial listrik lebih tinggi dibandingkan ujung bawah batang. SEBAB Jika suatu bahan konduktor bergerak dari timur ke barat di daerah khatulistiwa, elektron-elektron dalam bahan konduktor tersebut akan mendapatkan gaya Lorentz yang arahnya ke bawah a. Jika pernyataan benar, alasan benar, dan keduanya menunjukkan hubungan sebab dan akibat b. Jika pernyataan benar, alasan benar, tetapi keduanya tidak menunjukkan hubungan sebab dan akibat c. Jika pernyataan benar dan alasan salah d. Jika pernyataan salah dan alasan benar e. Jika pernyataan dan alasan keduanya salah
39
Mengonstruksi argumen
Memberikan pernyataan gaya lorentz
40
Mengonstruksi argumen
Memberikan Ketika ke dalam sebuah solenoida yang dialiri Salah satu sifat Solenoida adalah argumen dari suatu listrik dimasukkan sebatang logam, maka energi medan magnet dan energi pernyataan magnetiknya bertambah. Manakah pernyataan magnetik tersebar merata didalam
13
Mengonstruksi argumen
berikut yang benar? a. Energi magnetik berada dalam batang logam b. Permeabilitas batang logam lebih kecil daripada vakum c. Kuat medan magnetik solenoida tetap d. Energi magnetik pada solenoida tidak bergantung pada jenis logam e. Energi magnetik pada solenoida bertambah karena batang logam mempengaruhi arus listrik Mengidentifikasi Perhatikan pernyataan berikut! argumen mengenai Pernyataan pernyataan yang Kawat berarus listrik yang sejajar dengan medan berkaitan tentang magnet tidak memiliki Gaya Lorentz Gaya Lorentz Alasan Gaya Lorentz hanya dialami oleh kawat berarus listrik yang tegak lurus medan magnet.
batang logam. Sementara diluar batang logam, ia bergerak sirkular sejajar bidang selimut batang logam sehingga energi magnet diluar batang adalah Nol Jawaban : A
Pernyataan tersebut benar, karena ketika arus sejajar dengan medan magnet (I//B), sudutnya menjadi 0° sehingga gaya Lorentznya menjadi nol ( = sin ° = 0). Alasan tersebut salah, karena sudut antara arus dan medan magnet tidak harus tegak lurus Pernyataan tersebut dan alasan tersebut (90°) agar terjadi Gaya Lorentz. menunjukkan bahwa ... Sesuai dengan persamaan gaya a. Pernyataan benar, alasan benar, keduanya Lorentz ( = °), maka gaya Lorentz dapat terjadi jika menunjukkan hubungan sebab akibat b. Pernyataan benar, alasan benar, tetapi sudut anatara arus dan medan keduanya tidak menunjukkan hubungan magnet yaitu 0° < < 180°. sebab akibat Jawaban : C c. Pernyataan benar, alasan salah d. Pernyataan salah, alasan benar e. Pernyataan dan alasan, keduanya salah
15
Menyebutkan contoh
Mengklasifikasikan Bibawah ini merupakan produk teknologi yang contoh produk menerapkan prinsip Gaya Lorentz, kecuali ... teknologi yang a. Kipas angin, karena saat listrik mengalir menerapkan pada lilitan kawat dalam kumparan besi prinsip Gaya yang menjadikan besi menjadi magnet, Lorentz sehingga terjadi gaya tolak-menolak antara sepasang magnet dan kumparan besi membuat gaya berputar b. Dispenser, karena cara prinsip kerja dispenser membutuhkan motor listrik untuk dapat menjalankan sistem pemanas dan sistem pendinginnya c. Mesin cuci, karena mesin cuci bekerja dengan menggunakan motor listrik sebagai penggerak screw pulsator pada bak pengering d. Pengeras suara, karena ketika arus dilewatkan pada lilitan kumparan maka akan bekerja gaya lorentz yang disebabkan oleh magnet tetap e. Blender, karena muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet akan mendapatkan suatu gaya lorentz
Produk teknologi yang menerapkan prinsip Gaya Lorentz salah satunya yaitu motor listrik. Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetik yang mengubah energi listrik menjadi energi ekanik. Oleh karena itu, alat-alat yang menghasilkan energi mekanik dari energi listrik yaitu kipas angin, mesin cuci, blender dan pengeras suara. Jawaban : B
