Solenoida Raksasa

Tinjau sebuah kumparan solenoida besar yang digunakan untuk fisika eksperimen dan terbuat dari satu lapis lilitan konduktor. Lilitan konduktor ini memiliki penampang 4 cm $\times$ 2 cm dengan penampang saluran air pendingin didalamnya berukuran 2 cm $\times$ 1 cm. Kumparan besar terdiri dari 100 lilitan, berdiameter 3 m dan panjangnya 4 m (ketebalan isolator kabel diabaikan). Pada kedua ujung kumparan terdapat lempeng baja yang melingkari kumparan agar medan menjadi homogen dan untuk mengembalikan fluks magnetik yang melewati struktur eksternal baja ke dalam kumparan (lihat gambar). Medan magnet yang terbentuk adalah 0,25 Tesla. Konduktornya terbuat dari almunium. Tentukanlah : (a) Tegangan dan daya listrik yang harus diberikan agar dapat menghasilkan medan magnet tersebut! (b) Laju aliran air agar dapat mempertahankan pertambahan suhu air sebesar 40 $K$! Anggap kalor yang hilang pada kumparan hanya melalui air! (c) Tekanan ke arah luar pada kumparan yang disebabkan oleh gaya magnetik! (d) Jika kumparan diberikan energi dengan menghubungkannya pada sumber tegangan pada pertanyaan (a), tentukan waktu yang dibutuhkan untuk mengalirkan arus dalam rangkaian tersebut dari 0 hingga 99%! Abaikan induktansi dan resistansi dari sumber daya. Diketahui resistivitas almunium adalah 3x10$-$8 ohmm, kapasitas kalor untuk air adalah 4,19 kJ/kgK. Anggap baja tersebut masih jauh dibawah kondisi saturasinya.  a. Tegangan dan daya listrik yang harus diberikan agar dapat menghasilkan medan magnet tersebut! b. Laju aliran air agar dapat mempertahankan pertambahan suhu air sebesar 40 $K$! Anggap kalor yang hilang pada kumparan hanya melalui air! c. Tekanan ke arah luar pada kumparan yang disebabkan oleh gaya magnetik! d. Jika kumparan diberikan energi dengan menghubungkannya pada sumber tegangan pada pertanyaan (a), tentukan waktu yang dibutuhkan untuk mengalirkan arus dalam rangkaian tersebut dari 0 hingga 99%! Abaikan induktansi dan resistansi dari sumber daya. Diketahui resistivitas almunium adalah 3x10$-$8 ohmm, kapasitas kalor untuk air adalah 4,19 kJ/kgK. Anggap baja tersebut masih jauh dibawah kondisi saturasinya.