8 Contoh Soal Hukum Faraday 1, Pembahasan dan Jawaban

tirto.id - Contoh soal Hukum Faraday 1 beserta pembahasan dan jawabannya bisa dijadikan bahan belajar bagi para siswa yang sedang mendalami materi mengenai Hukum Faraday.

Aktif berlatih mengerjakan berbagai contoh soal Hukum Faraday 1 dapat membuat siswa bisa lebih cepat menguasai materi tersebut. Dengan demikian, nantinya siswa akan jauh lebih mudah menjawab soal, terutama ketika menghadapi ujian seperti Penilaian Tengah Semester (PTS) atau Penilaian Akhir Semester (PAS).

Namun, sebelum bisa mengerjakan soal Hukum Faraday 1. Langkah awal yang perlu dilakukan siswa adalah memahami materi dan pembahasannya terlebih dahulu. Kemudian, pemahaman itu diimplementasikan dalam contoh soal. Lalu, siswa bisa memulai mengerjakan soal secara mandiri.

Materi Singkat Hukum Faraday 1

Hukum Faraday kerap juga disebut dengan Hukum Induksi Elektromagnetik Faraday pertama kali dikemukakan oleh seorang Fisikawan Inggris, yang bernama Michael Faraday pada tahun 1831.

Hukum Faraday adalah Hukum dasar elektromagnetisme yang menjelaskan bagaimana arus listrik menghasilkan medan magnet dan sebaliknya bagaimana medan magnet dapat menghasilkan arus listrik pada sebuah konduktor.

Hukum Faraday inilah yang kemudian menjadi dasar dari prinsip kerja induktor, transformator, solenoid, generator listrik dan motor listrik.

Pada hukum ini dijelaskan bahwa induksi elektromagnetik adalah gejala timbulnya Gaya Gerak Listrik (GGL) di dalam suatu kumparan bila terdapat perubahan fluks magnetik pada konduktor pada kumparan tersebut atau bila konduktor bergerak relatif melintasi medan magnet.

Fluks merupakan banyaknya jumlah garis gaya yang melewati luasan suatu bidang yang tegak lurus garis gaya magnet.

Berdasarkan percobaan yang dilakukan, Michael Faraday menyimpulkannya dengan dua pernyataan, yang di kemudian hari sering disebut dengan Hukum Induksi Elektromagnetik Faraday 1 dan Hukum Induksi Elektromagnetik Faraday 2.

Hukum Faraday 1

Setiap perubahan medan magnet pada kumparan akan menyebabkan Gaya Gerak Listrik (GGL) yang diinduksi oleh kumparan tersebut.

Hukum Faraday 2

Tegangan GGL induksi di dalam rangkaian tertutup adalah sebanding dengan kecepatan perubahan fluks terhadap waktu.

Dalam perkembangannya, dua pernyataan dari Michael Faraday digabungkan dan menghasilkan pernyataan berikut ini:

Setiap perubahan medan magnet pada kumparan akan menyebabkan Gaya Gerak Listrik (GGL) Induksi yang sebanding dengan laju perubahan fluks.

Hukum Faraday tersebut dapat dinyatakan dengan rumus di bawah ini:

ɛ = -N (ΔΦ/Δt)

Keterangan:

ɛ = GGL induksi (volt)

N = Jumlah lilitan kumparan

ΔΦ = Perubahan fluks magnetik (weber)

∆t = selang waktu (s)

Tanda negatif menunjukkan arah Gaya Gerak Listrik (GGL) induksi.

Berikut ini adalah beberapa faktor yang dapat mempengaruhi besar kecilnya Gaya Gerak Listrik (GGL).

1. Jumlah lilitan pada kumparan, semakin banyak lilitan pada kumparan semakin besar tegangan yang diinduksikan.
2. Kecepatan gerak medan magnet, semakin cepat garis gaya medan magnet atau fluks yang mengenai konduktornya semakin besar pula tegangan induksinya.
3. Jumlah garis gaya medan magnet atau fluks, semakin besar jumlah garis gaya medan magnet atau fluks yang mengenai konduktor, semakin besar juga tegangan induksinya.

8 Contoh Soal Hukum Faraday 1 dan Jawabannya

Berikut ini adalah beberapa contoh soal Hukum Faraday 1, beserta pembahasan dan jawabannya:

1. Sebuah kumparan terdiri dari 50 lilitan, fluks magnet dalam kumparan berubah sebesar 5 x 10-3 weber dalam selang waktu 10 ms (milidetik). Hitunglah Gaya Gerak Listrik atau GGL induksi pada kumparan tersebut.

Pembahasan:

Diketahui :

Jumlah Lilitan (N) = 50

Selang waktu (Δt) = 10ms = 10 x 10-3 second

ΔΦ = 5 x 10-3 weber

GGL induksi (ɛ ) = ???

Jawaban :

ɛ = -N (ΔΦ/∆t)

ɛ = -50 (5 x 10-3 wb / 10 x 10-3)

ɛ = -50 (0,5)

ɛ = -25V

Jadi Gaya Gerak Listrik Induksinya adalah -25V.

2.Tembaga (Cu) mempunyai Ar =63,5. Berapakah massa ekivalen untuk reaksi berikut?

Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)

Pembahasan:

Diketahui:

Pada reaksi di atas, perubahan bilangan oksidasinya adalah +2.

Jawaban:

Jadi, massa ekivalen Cu adalah: ME = Ar/biloks = 63,5/2 = 31,75

3. Jika pada rangkaian di atas terbentuk endapan Cu sebesar 5 gram, berapakah massa Ag yang mengendap pada elektrode? (Cu = 63,5; Ag = 108)

Pembahasan:

4. Arus listrik 0,2 ampere dilewatkan selama 50 menit ke dalam sel elektrolisis yang mengandung larutan CuCl2. Hitunglah endapan Cu yang terbentuk pada katode. (Ar Cu=63,5)

Pembahasan:

Hitung endapan Cu, wCu, menggunakan rumus:

wCu = (1/96.500) x I x t x MECu = dim ana ME = Ar/biloks

5. Pada elektrolisis larutan CuSO4 dengan elektroda inert, dialirkan listrik 10 ampere selama 965 detik.

Hitunglah massa tembaga yang diendapkan pada katoda dan volume gas oksigen yang terbentuk di anoda pada (O°C, 1 atm), (Ar: Cu = 63.5 ; O = 16)

Pembahasan:

6. Dalam elektrolisis FeSO4 digunakan listrik sebesar 0,4 F. Hitung massa Fe (Ar Fe = 56 ) yang dihasilkan di katoda!

Pembahasan:

7. Pada elektrolisis leburan garam CaCl2 dengan elektrode karbon digunakan muatan listrik sebanyak 0,02 F. Hitung volume gas klorin yang dihasilkan di anode, jika diukur pada tekanan dan suhu di mana 1 liter gas N2 (Mr N2 = 28) massanya 1,4 gram!

Pembahasan:

8. Pada elektrolisis larutan CuSO4 dengan elektroda inert, dialirkan listrik 10 ampere selama 965 detik.

Hitunglah massa tembaga yang diendapkan pada katoda dan volume gas oksigen yang terbentuk di anoda pada (O°C, 1 atm), (Ar: Cu = 63.5 ; O = 16).

Pembahasan: