SAINS TING 3

Bab 4: Kereaktifan Logam

Aktiviti 4.6 P A K -21

Menyelesaikan masalah isu perlombongan di Malaysia • KMK
• Aktiviti
Arahan
1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan.
2. Kumpulkan maklumat tentang isu perlombongan yang tidak perbincangan

/projek

dirancang dengan baik di Malaysia dan impaknya kepada hidupan
dalam konteks tempatan atau global.
3. Contoh laman sesawang yang boleh dirujuk adalah seperti yang berikut:

• Kementerian Sumber • Impak perlombongan
Manusia bauksit di Kuantan,
http://links.and l17.com/ Pahang.
BT_Sains_141_1 http://links.and l17.
com/BT_Sains_141_2

4. Bahaskan maklumat yang telah dikumpulkan.
5. Janakan idea untuk menyelesaikan masalah kesan buruk daripada aktiviti

perlombongan yang tidak dirancang dengan baik kepada semua hidupan di Bumi.
6. Sediakan poster atau galeri susur minda tentang bagaimana usaha dilakukan untuk

memulihara kawasan perlombongan ke arah pembangunan yang lestari.
7. Pamerkan tiga poster atau galeri susur minda terbaik pada papan kenyataan sains di

dalam kelas atau makmal sains anda.

Praktis Formatif 4.3

1. Nyatakan kaedah pengekstrakan logam daripada bijih atau P
oksida logam yang berikut:
(a) Aluminium oksida
(b) Bijih besi

2. Rajah 1 menunjukkan relau bagas yang digunakan untuk

mengekstrak ferum.

(a) Nyatakan satu contoh logam selain ferum yang Q
diekstrakkan dengan menggunakan relau bagas.

(b) Nyatakan bahan yang dimasukkan ke dalam relau bagas S R
melalui bahagian yang berlabel:

(i) P (ii) Q

(c) Namakan bahan yang dialirkan keluar dari relau bagas

melalui bahagian yang berlabel: Rajah 1

(i) R (ii) S

3. Nyatakan satu kesan buruk daripada aktiviti perlombongan yang tidak dirancang dan cara

untuk menyelesaikan kesan buruk tersebut dalam konteks yang berikut:

(a) Konteks tempatan

(b) Konteks global

4.3.2 141

142 Rumusan

Kepelbagaian mineral dalam kerak Bumi diekstrak dalam sektor Perlombongan

terdiri daripada yang tidak dirancang
dengan baik akan memberikan
Mineral unsur Mineral sebatian
seperti seperti Kesan dan impak
yang buruk

Bukan logam Logam dikelaskan Siri kereaktifan Oksida logam kepada
contohnya dalam logam
contohnya Hidupan
Berlian, grafit contohnya berdasarkan
r #BVLTJU CJKJI BMVNJOJVN
yang perlu
Emas, perak Kecergasan tindak r (BMFOB CJKJI QMVNCVN

balas logam r )FNBUJU CJKJI GFSVN
Diselesaikan dengan
terhadap oksigen r ,BTJUFSJU CJKJI UJNBI
aplikasi idea dan cara
yang kreatif dan inovatif

Diekstrak daripada bijih
logam oleh agen penurunan
karbon dalam relau bagas

digunakan dalam kehidupan harian untuk

Meneutralkan tanah yang berasid, membuat kaca, membina tapak
bangunan, membuat barang kegunaan harian

Bab 4: Kereaktifan Logam

Refleksi Kendiri

Selepas mempelajari bab ini, anda dapat:

4.1 Kepelbagaian Mineral
Menjelaskan dengan contoh kepelbagaian bentuk mineral dalam kerak Bumi.
Mengenal pasti unsur yang terdapat dalam sebatian semula jadi.
Menjelaskan dengan contoh ciri mineral semula jadi dengan kegunaan dalam
kehidupan harian.

4.2 Siri Kereaktifan Logam
Membina siri kereaktifan logam berdasarkan tindak balas logam terhadap oksigen serta
menulis persamaan perkataan bagi tindak balas tersebut.
Menentukan kedudukan karbon dan hidrogen dalam siri kereaktifan logam.

4.3 Pengekstrakan Logam daripada Bijihnya
Berkomunikasi dengan melukis pengekstrakan logam daripada bijihnya.
Menjanakan idea untuk menyelesaikan masalah kesan buruk daripada aktiviti perlombongan
yang tidak dirancang dengan baik kepada semua hidupan di Bumi.

Praktis Sumatif 4

Jawab soalan yang berikut:
1. Berikut adalah antara mineral yang dapat ditemukan dalam kerak Bumi.

Ferum Kuarza Perak Bauksit Kalium
Galena Timah Hematit Kapur Berlian

(a) Kelaskan mineral di atas kepada dua kumpulan, iaitu unsur dan sebatian.
Mineral dalam kerak Bumi

Unsur Sebatian

143

(b) Berikan satu contoh bijih logam dan namakan unsur yang bergabung dalam bijih
logam tersebut.

2. Rajah 1 menunjukkan bijih timah.

Rajah 1

(a) Apakah nama saintifik bagi bijih timah?
(b) Nyatakan bahan yang digunakan untuk mengekstrak timah daripada bijih timah.
(c) Tuliskan persamaan perkataan bagi tindak balas antara timah dengan oksigen.

3. Tandakan ( ) bagi pernyataan yang betul tentang mineral dalam kerak Bumi. ()
(a) Bilangan mineral dalam kerak Bumi adalah sama dengan bilangan unsur. ()
(b) Bijih aluminium ialah satu mineral sebatian dalam kerak Bumi.
(c) Kalsium oksida yang digunakan untuk mengurangkan keasidan tanah adalah ()
bersifat bes. ()
(d) Karbon digunakan untuk membentuk bijih logam.

4. (a) Nyatakan bahan yang bertindak balas dengan logam dan digunakan untuk menentukan
kedudukan logam tersebut dalam siri kereaktifan logam.

(b) Kalium dan natrium disimpan di dalam botol reagen gelap berisi minyak parafin.
Jelaskan mengapa.

5. Rajah 2 menunjukkan susunan radas suatu aktiviti untuk mengkaji tindak balas bagi suatu
logam terhadap gas X.

Serbuk logam Wul kaca

Piring porselin Hablur kalium manganat(VII)

Panaskan Panaskan

Rajah 2
144

Bab 4: Kereaktifan Logam

(a) Namakan gas X.
(b) Apakah fungsi kalium manganat(VII) dalam aktiviti ini?
(c) Terangkan langkah bagi prosedur pemanasan yang betul dalam aktiviti ini.
(d) Berikan tujuan aktiviti ini.
6. Bagaimanakah kedudukan unsur karbon dalam siri kereaktifan logam dapat menentukan
cara pengekstrakan logam daripada bijih atau sebatian logam?

Fokus KBAT

7. Binaan model 3D (tiga dimensi) lazimnya digunakan dalam pelbagai bidang.
Anda dikehendaki membuat satu model 3D relau bagas dengan menggunakan bahan
yang berikut:

• Penyedut minuman
• Botol air mineral kosong
• Air
• Minyak masak
• Serbuk besi
• Arang kok
• Serbuk kapur
• Beg plastik lut sinar
• Motor
• Bilah kipas
• Klip kertas

Lakarkan model 3D anda dan terangkan.

145

BBaabb

51 Termokimia

Apakah maksud termokimia?
Apakah tindak balas endotermik
dan eksotermik?
Apakah kepentingan konsep
tindak balas endotermik dan
eksotermik dalam kehidupan harian?

Marilah kita mengkaji

Tindak balas endotermik dan eksotermik
146

Galeri Sains

Setiap tindak balas kimia disertai dengan perubahan bentuk tenaga.
Semasa tindak balas kimia berlaku, tenaga kimia yang tersimpan dalam
bahan tindak balas lazimnya ditukar kepada tenaga haba yang
dibebaskan ke persekitaran.

Termokimia ialah kajian tentang perubahan haba semasa tindak
balas kimia berlaku. Terdapat banyak aplikasi termokimia dalam
kehidupan harian kita termasuklah pek panas segera dan pek sejuk
segera seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah.

Pek panas segera digunakan
untuk membebaskan haba ke
kawasan persekitarannya. Haba
yang dibebaskan oleh pek panas
segera ini dapat melegakan
kekejangan otot dan menambah
saiz lumen di dalam kapilari darah
supaya kadar peredaran darah
yang melaluinya meningkat.

Pek sejuk segera digunakan
untuk menyerap haba daripada
persekitaran. Haba yang diserap
oleh pek sejuk segera ini dapat
mengurangkan bengkak luka,
menyingkirkan haba daripada
keradangan tisu atau organ badan
dan mengurangkan saiz lumen di
dalam kapilari darah supaya kadar
peredaran darah yang melaluinya
menurun dan membantu
menghentikan pendarahan.

Kata Kunci Keseimbangan terma
Haba
Termokimia Suhu
Tindak balas endotermik
Tindak balas eksotermik 147

5.1 Tindak Balas Endotermik dan Eksotermik

Apabila natrium dimasukkan
ke dalam air, tindak balas
kimia yang berlaku adalah
seperti yang ditunjukkan
dalam Gambar foto 5.1.

Nyatakan tiga
LIM bentuk tenaga

yang dibebaskan
dalam tindak balas
kimia ini.

Apakah bentuk tenaga
yang paling lazim
dibebaskan atau diserap
dalam kebanyakan tindak
balas kimia?

Tindak balas kimia boleh dibahagikan kepada Gambar foto 5.1 Tindak balas
dua jenis berdasarkan perubahan haba semasa antara natrium dengan air
tindak balas berlaku, iaitu tindak balas
eksotermik dan tindak balas endotermik.

Awalan ‘ekso’ berasal daripada perkataan Yunani yang bermaksud ‘luar’ manakala akhiran ‘termik’ berasal
daripada perkataan Yunani yang bermaksud ‘haba’. Awalan ‘endo’ pula berasal daripada perkataan Yunani
yang bermaksud ‘dalam’.

RIFQI Cikgu, bagaimanakah kita dapat LIM
mengenal pasti tindak balas dalam
148 Gambar foto 5.1 ini sama ada 5.1.1 5.1.2
tindak balas eksotermik atau tindak
balas endotermik?

Mudah sahaja. Caranya kita perlu mengesan
perubahan suhu air di dalam bekas. Jika air di
dalam bekas menjadi panas, tindak balas kimia
yang berlaku di dalam bekas itu adalah tindak
balas eksotermik. Jika air di dalam bekas menjadi
sejuk, tindak balas kimia yang berlaku di dalam
bekas itu adalah tindak balas endotermik.

Bab 5: Termokimia

Sekarang cikgu ingin bertanya. Nyatakan satu alat pengukur
yang sesuai digunakan untuk mengenal pasti tindak balas
eksotermik dan tindak balas endotermik. Kemudian,
terangkan jawapan kamu itu.

Termometer, cikgu. Bacaan termometer

LIM

meningkat menunjukkan haba dibebaskan ke

persekitaran. Hal ini ialah tindak balas eksotermik. RIFQI

Sebaliknya, bacaan termometer menurun

menunjukkan haba diserap dari persekitaran.

Hal ini pula ialah tindak balas endotermik.

Bijaknya kamu! Mari kita jalankan Eksperimen 5.1 untuk
membanding dan membezakan antara tindak balas
eksotermik dengan tindak balas endotermik.

Baiklah cikgu. LIM

RIFQI

Imbas kembali hubung kait antara
suhu dengan haba dan konsep
keseimbangan terma yang telah
anda pelajari semasa di Tingkatan 2.

Eksperimen 5.1

Tujuan
Membanding dan membezakan antara tindak balas eksotermik dengan tindak
balas endotermik
Pernyataan masalah
Apakah persamaan dan perbezaan dalam tindak balas eksotermik dan endotermik?
Hipotesis
Tindak balas eksotermik ialah tindak balas kimia yang membebaskan haba ke persekitaran
manakala tindak balas endotermik ialah tindak balas kimia yang menyerap haba
dari persekitaran.

5.1.2 5.1.3 149

Pemboleh ubah
(a) dimanipulasikan : Jenis bahan kimia
(b) bergerak balas : Bacaan suhu akhir
(c) dimalarkan : Isi padu air

Bahan
Serbuk natrium hidrogen karbonat, natrium hidroksida, ammonium klorida, larutan natrium
hidroksida 0.1M dan asid hidroklorik 0.1M

Radas
Cawan polistirena, termometer, spatula dan silinder penyukat

Prosedur
1. Sukat dan tuang 50 ml air ke dalam cawan polistirena.
2. Biarkan air di dalam cawan polistirena selama 2 minit.
3. Catatkan bacaan suhu awal air dalam jadual yang disediakan.
4. Masukkan dua spatula natrium hidroksida ke dalam cawan polistirena dan kacau
campuran itu sehingga semua natrium hidroksida larut dalam air seperti yang
ditunjukkan dalam Rajah 5.1.

Termometer

Spatula Cawan polistirena
Natrium
hidroksida

Air

Rajah 5.1
5. Catatkan suhu maksimum atau minimum yang tercapai dalam jadual.
6. Ulang langkah 1 hingga 5 dengan menggantikan natrium hidroksida dengan

ammonium klorida.
7. Sukat dan tuang 25 ml asid hidroklorik ke dalam cawan polistirena.
8. Biarkan asid di dalam cawan polistirena selama 2 minit.
9. Catatkan bacaan suhu awal asid dalam jadual yang disediakan.
10. Sukat dan tuang 25 ml larutan natrium hidroksida ke dalam cawan polistirena dan

kacau campuran itu seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.2.

Termometer

Cawan polistirena

Larutan natrium
hidroksida

Cawan polistirena Asid hidroklorik cair

Rajah 5.2

150 5.1.3

Bab 5: Termokimia

11. Catatkan suhu maksimum atau minimum yang tercapai dalam jadual.
12. Ulang langkah 7 hingga 11 dengan menggantikan larutan natrium hidroksida dengan

2 spatula serbuk natrium hidrogen karbonat.

Pemerhatian

Bahan tindak Natrium Garam Asid Asid
balas hidroksida ammonium hidroklorik hidroklorik
klorida dan air dan larutan dan natrium
dan air hidrogen
natrium karbonat
hidroksida

Suhu sebelum
tindak balas (°C)

Suhu maksimum
atau minimum
semasa tindak
balas berlaku (°C)

Jenis tindak balas

Kesimpulan
Adakah hipotesis eksperimen ini diterima? Apakah kesimpulan eksperimen ini?
Soalan

1. Apakah definisi secara operasi bagi:
(a) pembebasan haba dalam eksperimen ini?
(b) penyerapan haba dalam eksperimen ini?

2. (a) Apakah yang berlaku apabila bacaan suhu pada termometer menjadi maksimum
atau minimum?

(b) Terangkan jawapan anda di soalan 2(a).
3. Nyatakan kriteria yang digunakan dalam eksperimen ini untuk mengelaskan tindak

balas sebagai:
(a) eksotermik
(b) endotermik
4. Senaraikan tindak balas eksotermik dalam eksperimen ini.
5. Senaraikan tindak balas endotermik dalam eksperimen ini.
6. (a) Bagaimanakah kejituan pengukuran suhu maksimum atau minimum dapat

ditingkatkan?
(b) Terangkan jawapan anda di soalan 6(a).

5.1.3 151

Contoh Tindak Balas Eksotermik dan Endotermik dalam
Kehidupan Harian

Antara contoh tindak balas eksotermik dan tindak balas endotermik dalam kehidupan harian
adalah seperti yang ditunjukkan dalam Gambar foto 5.2.

Pembakaran bunga api Fotosintesis

Membuat kek Respirasi

Gambar foto 5.2 Contoh tindak balas eksotermik dan endotermik 5.1.4

Berdasarkan Gambar foto 5.2,
• contoh yang manakah merupakan tindak balas eksotermik?
• contoh yang manakah merupakan tindak balas endotermik?

152

Bab 5: Termokimia

Mereka Bentuk Bahan dengan Menggunakan Konsep Tindak Balas
Eksotermik dan Endotermik bagi Menyelesaikan Masalah dalam
Kehidupan Harian

Jalankan Aktiviti 5.1 untuk mereka bentuk bahan dengan menggunakan konsep tindak balas
eksotermik dan endotermik bagi menyelesaikan masalah dalam kehidupan harian.

Aktiviti 5.1 P A K -21

Mereka bentuk kejuruteraan bagi menyelesaikan masalah dalam • KMK, KBMM,
kehidupan harian STEM
Arahan
• Aktiviti
1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan. pembelajaran
2. Kumpulkan maklumat tentang proses mereka bentuk berasaskan
projek
kejuruteraan bagi:
(a) menghasilkan bahan untuk melegakan kekejangan otot

(b) menghasilkan lampu kecemasan ketika bekalan elektrik terputus

(c) membina bekas yang boleh mengekalkan suhu yang tinggi atau rendah

3. Tuliskan maklumat dan hasil kajian yang kumpulan anda peroleh dalam bentuk folio.
5.1.5 153

Praktis Formatif 5.1

1. Definisikan jenis tindak balas kimia yang berikut:
(a) Tindak balas endotermik
(b) Tindak balas eksotermik

2. Apakah maksud termokimia?

3. Mengapakah suhu badan kita meningkat semasa melakukan aktiviti fizikal yang cergas?

4. (a) Nyatakan satu contoh masalah global yang disebabkan oleh tindak balas eksotermik.
(b) Berikan satu idea untuk menyelesaikan masalah yang disebutkan di soalan 4(a).

5. (a) Nyatakan jenis tindak balas yang paling baik bagi menghasilkan bahan untuk
melegakan kekejangan otot.

(b) Terangkan jawapan anda.

Rumusan

Termokimia

ialah
Kajian tentang perubahan haba semasa tindak balas kimia berlaku

dengan

Haba dibebaskan ke persekitaran Haba diserap dari persekitaran
dalam
dalam
Tindak balas eksotermik Tindak balas endotermik
seperti dalam proses
seperti dalam proses
Pembakaran kertas, Fotosintesis, membuat kek, pengekstrakan
letupan bom, respirasi, besi daripada bijih besi, melarutkan
peneutralan asid dengan alkali garam ammonium dalam air

yang menyebabkan yang menyebabkan
Suhu meningkat Suhu menurun

dalam dalam
Hasil tindak balas Hasil tindak balas

154

Bab 5: Termokimia

Refleksi Kendiri

Selepas mempelajari bab ini, anda dapat:

5.1 Tindak Balas Endotermik dan Eksotermik
Mendefinisikan tindak balas endotermik dan tindak balas eksotermik.
Menghubungkaitkan perubahan kimia yang melibatkan haba dengan tindak balas
endotermik dan tindak balas eksotermik.
Menjalankan eksperimen untuk membanding dan membezakan tindak balas eksotermik
dengan tindak balas endotermik.
Menjelaskan dengan contoh tindak balas eksotermik dan tindak balas endotermik.
Mereka bentuk bahan yang menggunakan konsep tindak balas eksotermik dan endotermik
bagi menyelesaikan masalah dalam kehidupan.

Praktis Sumatif 5

Jawab soalan yang berikut:

1. Terdapat dua jenis tindak balas, iaitu tindak balas eksotermik dan tindak balas endotermik.
Padankan contoh tindak balas dengan jenis tindak balas yang betul.

(a) Pembakaran petrol

(b) Fotosintesis

(c) Respirasi Tindak balas eksotermik

(d) Membuat roti Tindak balas endotermik
(e) Peneutralan

(f) Pengaratan besi

2. Gariskan jawapan yang betul tentang tindak balas eksotermik.
(a) Pembakaran lilin ialah tindak balas eksotermik kerana haba (dibebas/diserap).
(b) Tindak balas eksotermik dalam badan kita (meningkatkan/menurunkan) suhu badan.
(c) Tindak balas eksotermik diaplikasikan dalam pek (sejuk/panas) segera.
(d) Membuat kek bukan tindak balas eksotermik kerana haba (dibebas/diserap).

155

3. Selesaikan teka silang kata di bawah dengan jawapan yang betul.

(e) Melintang
(a) Kajian perubahan haba semasa tindak
balas kimia berlaku.
(b) Tindak balas endotermik yang berlaku
dalam tumbuhan.

(d) (c) Tindak balas eksotermik yang berlaku
dalam haiwan.

(a) M M

(f )

(b) T S

(c) R

Menegak
(d) Alat yang mengukur perubahan suhu

semasa tindak balas eksotermik dan
tindak balas endotermik.
(e) Tindak balas kimia yang menyerap haba dari persekitaran.
(f) Tindak balas kimia yang membebaskan haba ke persekitaran.

4. Rajah 1 menunjukkan susunan radas untuk pemanasan kalsium karbonat.

Kalsium Air kapur
karbonat
Kaki retort
Panaskan

Rajah 1
Adakah pemanasan kalsium karbonat merupakan tindak balas eksotermik atau tindak
balas endotermik? Terangkan jawapan anda.

156 5.1.1

Bab 5: Termokimia

5. Bezakan tindak balas antara asid hidroklorik dengan natrium karbonat dan tindak balas
antara asid hidroklorik dengan natrium hidrogen karbonat.

6. Bagaimanakah kesan pemanasan global dapat dikurangkan melalui penanaman
semula pokok?

7. (a) Rajah 2 menunjukkan tindak balas termit, iaitu pemanasan ferum(II) oksida,
serbuk aluminium dan pita magnesium.

Rajah 2
Adakah tindak balas termit merupakan tindak balas eksotermik atau tindak balas
endotermik? Terangkan jawapan anda.
(b) Rajah 3 menunjukkan satu aplikasi tindak balas termit.

Rajah 3
Huraikan aplikasi tindak balas termit dalam Rajah 3.

157

Fokus KBAT

8. Rajah 4 menunjukkan pek panas segera dan pek sejuk segera yang digunakan di hospital
untuk melegakan kekejangan otot dan mengurangkan bengkak luka.

PSEAGPENREAAKS SSEEGPJEREUAKK

DTI ESKINAIN DTI ESKINAIN

Rajah 4

Dengan menggunakan daya kreativiti anda, ubah suai dan bina pek panas segera dan
pek sejuk segera dengan menggunakan bahan yang berikut. Terangkan.

Dua beg plastik Air
nipis (saiz: kecil) Pencungkil gigi

Dua beg plastik
tebal (saiz: besar)

Ammonium nitrat

Kalsium klorida

158

TEMA

Tenaga dan Kelestarian

3 Hidup

Sel solar digunakan untuk menjana tenaga elektrik. Apakah kepentingan penjanaan
tenaga elektrik dengan menggunakan sumber tenaga solar di Malaysia?

Berdasarkan undang-undang di Malaysia,
pemasangan alat pengesan asap di
bangunan seperti hospital, hotel,
pasar raya dan bangunan pejabat
adalah wajib. Alat pengesan asap
lazimnya mengandungi sedikit bahan
radioaktif. Namakan bahan radioaktif
ini. Apakah kepentingan mengendalikan
bahan radioaktif dengan efektif
dalam kehidupan harian?

159

BBaabb Elektrik dan
Kemagnetan
61

Apakah sumber
tenaga boleh baharu
dan sumber tenaga
tidak boleh baharu?

Apakah fungsi
transformer injak
naik dan injak turun?

Bagaimanakah
kos penggunaan
tenaga elektrik dihitung?

Marilah kita mengkaji

Penjanaan tenaga elektrik
Transformer
Penghantaran dan pengagihan tenaga elektrik
Pengiraan kos penggunaan elektrik

160

Galeri Sains

Menurut laporan Agensi Nuklear Malaysia, Malaysia perlu membina
sebuah stesen jana kuasa yang menggunakan tenaga nuklear pada
tahun 2030. Stesen jana kuasa ini dapat menjanakan tenaga elektrik
yang mencukupi untuk memenuhi keperluan tenaga elektrik negara
kita. Adakah anda bersetuju atau membantah pembinaan stesen
jana kuasa ini di Malaysia? Mengapa?

(Sumber:http://www.utusan.com.my/sains-teknologi/inovasi/loji-
nuklear-negara-beroperasi-2030-1.146680)

MALAYSIA

# # ##

Di manakah stesen RIFQI
jana kuasa yang menggunakan
tenaga nuklear harus dibina
di negara kita?

Kata Kunci Gegelung sekunder Litar pintas
Voltan input Kejutan elektrik
Stesen jana kuasa Voltan output Kilowatt-jam (kWj)
Arus aruhan Rangkaian Grid Nasional Kecekapan tenaga
Arus terus Dawai bumi
Arus ulang-alik 161
Gegelung primer

6.1 Penjanaan Tenaga Elektrik

Pelbagai Sumber Tenaga untuk Malaysiaku
Menjanakan Tenaga Elektrik
Kini, Malaysia merupakan negara
Tahukah anda negara kita, Malaysia merupakan sebuah yang pertama dalam sektor
negara yang sungguh berjaya menggunakan pelbagai perindustrian biojisim di rantau Asia
sumber tenaga untuk menjana tenaga elektrik? Apakah Tenggara. Sarawak dan Sabah
sumber tenaga yang digunakan di Malaysia untuk merupakan dua buah negeri di
menjana tenaga elektrik? Malaysia yang mempunyai
kepelbagaian dan kuantiti sumber
Penjanaan tenaga elektrik menggunakan pelbagai biojisim yang paling banyak.
sumber tenaga. Sumber tenaga yang berbeza ini boleh Pelbagai jenis biojisim ini
dikelaskan kepada dua kumpulan yang utama, iaitu sumber termasuklah biojisim kelapa sawit,
tenaga boleh baharu dan sumber tenaga tidak boleh hutan, pokok getah, sampah
baharu seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.1. Rajah 6.2 sarap, sekam padi, jagung dan
pula menunjukkan sumber tenaga boleh baharu dan sumber sebagainya. Selain penjanaan
tenaga tidak boleh baharu yang digunakan dalam stesen tenaga elektrik, biojisim juga
jana kuasa di Malaysia. digunakan untuk menghasilkan
produk yang inovatif seperti bahan
Sumber tenaga binaan bangunan yang baharu.

Sumber tenaga Sumber tenaga
boleh baharu tidak boleh baharu

Maksud Maksud

Sumber tenaga yang boleh Sumber tenaga yang
digantikan secara tidak boleh diganti dan
berterusan dan tidak akan habis digunakan.
akan habis.
Stesen jana kuasa hibrid di Pulau
Contoh Contoh Perhentian Kecil, Terengganu
(Sumber tenaga: Angin, Solar, Diesel)
t 5FOBHB IJESP t 5FOBHB OVLMFBS
t 5FOBHB PNCBL t "SBOH CBUV 6.1.1
t 5FOBHB TPMBS t (BT BTMJ
t 5FOBHB QBTBOH TVSVU t 1FUSPMFVN
t 5FOBHB BOHJO
t 5FOBHB CJPKJTJN
t 5FOBHB HFPUFSNB

Rajah 6.1 Tenaga boleh baharu dan tenaga tidak boleh baharu
162

Bab 6: Elektrik dan Kemagnetan

Stesen jana kuasa hidroelektrik Bakun di
Sarawak (Sumber tenaga: Tenaga hidro)

Stesen jana kuasa Tuanku Jaafar di Negeri
Sembilan (Sumber tenaga: Gas asli)

Stesen Stesen jana kuasa Sultan Azlan Shah di
jana kuasa di Manjung, Perak (Sumber tenaga: Arang batu)

Malaysia

Stesen jana kuasa Gelugor di Pulau
Pinang (Sumber tenaga: Diesel)

Stesen jana kuasa biojisim TSH Bio-Energy
Sdn. Bhd. di Sabah (Sumber tenaga: Biojisim)

Rajah 6.2 Stesen jana kuasa di Malaysia yang menggunakan
sumber tenaga boleh baharu dan sumber tenaga tidak boleh baharu

6.1.1 163

Proses Penjanaan Tenaga Elektrik

Generator ialah alat yang digunakan untuk menjana tenaga elektrik. Perhatikan Gambar foto 6.1
yang menunjukkan satu contoh model generator.

Magnet Namakan dua komponen
utama yang menjana arus
dalam model generator ini.

Gegelung dawai

Engkol

Magnet

RIFQI

LED

Gambar foto 6.1 Model generator

Apabila engkol pada model generator itu diputarkan, satu arus yang dikenali sebagai arus

aruhan akan dihasilkan. Pengaliran arus aruhan ini menyalakan LED.

Pada tahun 1831, ahli sains Michael

Faraday telah melakukan satu siri kajian

tentang penjanaan elektrik dengan

menggunakan medan magnet. Arus Galvanometer

elektrik dihasilkan oleh: Galvanometer

• Gerakan dawai menyebabkan garis 10 0 10
medan magnet dipotong. 20 20
Magnet
Dawai penyambung atau solenoid 40
30 8
50 40 G 10 0 10
30 20 20

50 4050 G 40 50
30 30
–+

68 –+

digerakkan melalui ruang antara kutub Solenoid
magnet dengan pantas seperti yang digerakkan

ditunjukkan dalam Rajah 6.3 dan 6.4. Dawai penyambung 6
Garis medan magnet dipotong. Arus digerakkan
aruhan dihasilkan dalam dawai

penyambung atau solenoid dan mengalir Rajah 6.3 Rajah 6.4

melalui galvanometer. Jarum penunjuk

galvanometer terpesong. Galvanometer Galvanometer
• Gerakan magnet menyebabkan garis Magnet

medan magnet dipotong. digerakkan 10 0 10
Magnet digerakkan seperti yang 20 20
ditunjukkan dalam Rajah 6.5 dan 6.6 8
supaya garis medan magnet dipotong
Solenoid
40 50
30

40 50
30
50 40 G
30
50 40–+
30
10 0 10
20 20

G

–+

oleh dawai penyambung atau solenoid. 6 8 Magnet digerakkan

Arus aruhan dihasilkan dalam dawai

penyambung atau solenoid dan mengalir Dawai penyambung

melalui galvanometer. Jarum penunjuk Rajah 6.5 Rajah 6.6
galvanometer terpesong.

164 6.1.2

Bab 6: Elektrik dan Kemagnetan

Aktiviti 6.1

Mengkaji penghasilan arus elektrik apabila garis medan magnet dipotong oleh dawai kuprum

Bahan
Dawai kuprum bersalut PVC, dawai penyambung dan tiub kadbod dengan lilitan dawai
bersalut PVC (gegelung dawai/solenoid)

Radas
Magnet bar, magnet berbentuk U dan galvanometer sifar tengah

Arahan
1. Sambungkan dawai kuprum bersalut PVC ke galvanometer sifar tengah.
2. Gerakkan dawai kuprum ke bawah di antara kutub utara dengan selatan sebuah

magnet berbentuk U dan kemudiannya ke atas seperti dalam Rajah 6.3. Perhati dan
catatkan pemesongan penunjuk galvanometer.
3. Gerakkan magnet berbentuk U ke atas dan kemudiannya ke bawah seperti dalam
Rajah 6.5. Perhati dan catatkan pemesongan penunjuk galvanometer.
4. Sambungkan gegelung dawai kuprum bersalut PVC ke galvanometer sifar tengah.
5. Gerakkan gegelung dawai seperti dalam Rajah 6.4. Perhati dan catatkan pemesongan
penunjuk galvanometer.
6. Gerakkan magnet bar seperti dalam Rajah 6.6. Perhati dan catatkan pemesongan
penunjuk galvanometer.

Pemerhatian

Langkah Pemesongan penunjuk galvanometer

2

3

5

6

Soalan
1. Apakah yang dikesan oleh galvanometer apabila penunjuk galvanometer terpesong?
2. Apakah yang berlaku apabila magnet bergerak secara relatif dengan dawai kuprum

atau gegelung dawai?
3. Apakah yang dihasilkan oleh pemotongan garis medan magnet oleh dawai kuprum

atau gegelung dawai?

6.1.2 165

Aktiviti 6.2 P A K -21

Membina sebuah generator ringkas yang dapat menyalakan LED • KMK, KIAK,
dengan menggunakan magnet dan gegelung dawai STEM
Bahan
Dawai kuprum bersalut PVC, pita selofan, wayar penyambung dengan • Aktiviti
klip buaya dan LED menghasilkan
inovasi

Radas Magnet magnadur
Angker dengan gandar, dua magnet magnadur,
kepingan kayu (tapak) dan pemegang magnet Gegelung
berbentuk-C dawai

Pita selofan US
untuk
Arahan menempatkan Komutator Berus
1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan. komutator karbon
2. Bina sebuah generator arus terus (a.t.)
LED LED
yang ringkas seperti yang ditunjukkan
dalam Rajah 6.7. Hujung dawai
3. Pastikan gandar berkeadaan pegun. gegelung untuk
Perhati dan catatkan sama ada LED membina komutator
menyala atau tidak.
4. Putarkan gandar. Kemudian, perhati Magnet magnadur Gandar
dan catatkan sama ada LED menyala
atau tidak. U
5. Bentangkan hasil perbincangan Diputar
kumpulan anda.

Pemerhatian S

Keadaan gandar Pegun Berputar

LED menyala Rajah 6.7 Generator a.t. yang ringkas
atau tidak

Soalan
1. Tandakan ( ) pada pernyataan yang betul tentang pemotongan garis medan

magnet di bawah ini.

(a) Apabila gegelung dawai dan magnet dalam keadaan pegun, garis
medan magnet dipotong.

(b) Apabila gegelung dawai bergerak dalam magnet yang berkeadaan
pegun, garis medan magnet dipotong.

(c) Arus akan teraruh hanya apabila garis medan magnet dipotong.
2. Bagaimanakah arus aruhan dapat dikesan dalam aktiviti ini?
3. Bagaimanakah arus aruhan dihasilkan oleh generator a.t.?
4. Nyatakan dua bentuk tenaga selain tenaga elektrik yang dihasilkan dalam aktiviti ini.
5. Nyatakan dua kelebihan LED sebagai alat pencahayaan berbanding dengan mentol

yang mempunyai filamen.

166 6.1.2

Bab 6: Elektrik dan Kemagnetan

Tenaga Elektrik Dijanakan di Stesen Jana Kuasa

Perhatikan Rajah 6.8 hingga 6.13. Lihat bagaimana tenaga elektrik dijanakan di stesen jana kuasa
dengan menggunakan pelbagai sumber tenaga.

1 Stesen jana kuasa yang menggunakan sumber tenaga tidak boleh baharu seperti
diesel, gas asli dan arang batu.

Dandang Penjana
Stim

Menara elektrik

Turbin

Bahan api Kondenser Air laut

Rajah 6.8 Stesen jana kuasa terma Penjana menghasilkan
tenaga elektrik
Mekanisme

Pembakaran Air dididihkan Stim memutarkan
bahan api menjadi stim turbin

Perubahan Bentuk Tenaga

Tenaga kimia Tenaga haba Tenaga kinetik Tenaga elektrik

2 Stesen jana kuasa yang menggunakan tenaga solar. Panel suria

Mekanisme Panel suria menukarkan tenaga cahaya Rajah 6.9 Stesen jana kuasa
daripada matahari kepada tenaga elektrik tenaga solar
Sinaran
matahari 167

Perubahan Bentuk Tenaga

Tenaga cahaya Tenaga elektrik

6.1.2

3 Stesen jana kuasa hidroelektrik.

Takungan air

Terowong kuasa

Penjana

Menara elektrik

Turbin

Air mengalir
ke sungai

Rajah 6.10 Stesen jana kuasa hidroelektrik

Mekanisme Air mengalir dari Aliran air memutarkan Penjana
aras tinggi ke turbin menghasilkan
Air tersimpan aras rendah tenaga elektrik
dalam empangan
yang tinggi

Perubahan Bentuk Tenaga Tenaga kinetik Tenaga elektrik

Tenaga keupayaan
graviti

4 Stesen jana kuasa yang Bilah
menggunakan tenaga angin.
Penjana

Menara

Tapak
Rajah 6.11 Stesen jana kuasa tenaga angin

Mekanisme Angin Bilah memutarkan Penjana
menggerakkan turbin menghasilkan
Udara bilah tenaga elektrik
bergerak
atau angin

Perubahan Bentuk Tenaga Tenaga elektrik
Tenaga kinetik

168 6.1.2

Bab 6: Elektrik dan Kemagnetan

5 Stesen jana Uranium Stim Penjana
kuasa yang Pam
menggunakan
bahan api
nuklear.

Reaktor Turbin Menara elektrik
nuklear Pam Air laut

Air Kondenser
Rajah 6.12 Stesen jana kuasa tenaga nuklear

Mekanisme Air dididihkan Stim memutarkan Penjana
menjadi stim turbin menghasilkan
Tindak balas tenaga elektrik
nuklear

Perubahan Bentuk Tenaga

Tenaga nuklear Tenaga haba Tenaga kinetik Tenaga elektrik

6 Stesen jana Stim Turbin
kuasa yang
menggunakan Dandang Penjana
biojisim.

Air Menara
Pembakaran metana elektrik

Metana Pam Air laut
Air Kondenser
Biojisim
Rajah 6.13 Stesen jana kuasa biojisim
Mekanisme
Metana Air dididihkan Stim memutarkan Penjana
dihasilkan menjadi stim turbin menghasilkan
oleh biojisim tenaga elektrik

Perubahan Bentuk Tenaga

Tenaga kimia Tenaga haba Tenaga kinetik Tenaga elektrik

6.1.2 169

Aktiviti 6.3
Mengumpulkan maklumat dan memahami bagaimana tenaga elektrik P A K -21
dijanakan di stesen jana kuasa • KMK, KIAK,

Arahan STEM

• Aktiviti

1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan. perbincangan

2. Kumpulkan maklumat yang berkaitan dengan bagaimana tenaga
elektrik dijanakan di stesen jana kuasa yang menggunakan pelbagai sumber tenaga
seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.8 hingga 6.13.
(a) Proses penjanaan tenaga elektrik daripada pelbagai sumber tenaga.
(b) Lokasi stesen jana kuasa yang menggunakan pelbagai sumber tenaga di Malaysia.
3. Kongsikan hasil perbincangan kumpulan anda di dalam kelas.

Arus Terus dan Arus Ulang-alik

Adakah anda masih ingat tajuk Adakah cas elektrik mengalir AIN
arus elektrik yang telah anda melalui suatu konduktor dalam satu
pelajari di Tingkatan 2? arah sahaja atau dalam arah yang
berubah-ubah secara berterusan?

Arus elektrik dibahagikan kepada dua jenis, iaitu arus terus (a.t.) dan arus ulang-alik (a.u.).

Arus Terus (a.t.)
Arus terus ialah arus elektrik yang mengalir dalam satu arah sahaja. Contoh alat yang
menggunakan arus terus adalah seperti yang ditunjukkan dalam Gambar foto 6.2.

(a) Lampu suluh (b) Kalkulator (c) Kereta mainan

Gambar foto 6.2 Contoh alat yang menggunakan arus terus

Contoh penjana atau sumber tenaga elektrik yang menghasilkan arus terus seperti dalam
Gambar foto 6.3.

(a) Sel suria (b) Akumulator (c) Bateri

Gambar foto 6.3 Contoh penjana atau sumber tenaga elektrik yang menghasilkan arus terus
170 6.1.2 6.1.3

Bab 6: Elektrik dan Kemagnetan

Arus Ulang-alik (a.u.)
Arus ulang-alik ialah arus elektrik yang arah alirannya berubah-ubah secara berterusan.
Perhatikan Gambar foto 6.4 yang menunjukkan contoh alat yang menggunakan arus ulang-alik.

(a) Pembakar roti (b) Pengering rambut (c) Pendingin hawa

Gambar foto 6.4 Contoh alat yang menggunakan arus ulang-alik

Adakah kebanyakan penjana tenaga elektrik dalam stesen jana kuasa menghasilkan a.t.
atau a.u.?

Osiloskop Sinar Katod (O.S.K.)

Osiloskop sinar katod (O.S.K.) ialah sebuah alat elektronik yang boleh digunakan
untuk menunjukkan perbezaan bentuk graf, arah arus dan perubahan voltan bagi
arus terus dan arus ulang-alik. Oleh itu, anda digalakkan untuk mendapatkan
maklumat dan mempelajari cara mengendalikan beberapa suis kawalan yang
terdapat pada O.S.K. sebelum menjalankan Aktiviti 6.4. Untuk tujuan itu,
perhatikan Gambar foto 6.5.

Gandaan-Y Tombol Kawalan
Untuk mengubah Keamatan
magnitud ketinggian Untuk mengawal
tompok cahaya kecerahan tompok
cahaya pada skrin O.S.K.
Pesongan-Y
Untuk menyelaras Tombol Kawalan Fokus
kedudukan tompok Untuk mengawal
cahaya secara menegak ketajaman tompok
cahaya pada skrin O.S.K.
Pesongan-X
Untuk menyelaras Dasar-masa
kedudukan tompok Untuk mengawal
cahaya secara mengufuk pergerakan tompok
cahaya melintasi skrin
Suis Arus Terus/ secara mengufuk
Arus Ulang-alik
Dipilih mengikut jenis
input yang diterima

Gambar foto 6.5 Suis dan tombol kawalan pada O.S.K.

6.1.3 171

Aktiviti 6.4 Aktiviti inkuiri

Menggunakan osiloskop sinar katod (O.S.K.) untuk menunjukkan perbezaan bentuk graf,
arah arus dan perubahan voltan bagi arus terus (a.t.) dan arus ulang-alik (a.u.)

Bahan
Sel kering

Radas
Wayar penyambung, pemegang sel, O.S.K. dan bekalan kuasa

Arahan
1. Hidupkan O.S.K. dan tunggu sehingga suatu tompok cahaya kelihatan pada skrin.

Matikan dasar-masa. Laraskan tombol kawalan keamatan dan tombol kawalan fokus
untuk mengubah kecerahan dan ketajaman tompok cahaya seperti dalam Rajah 6.14.
2. Gunakan tombol pesongan-X dan pesongan-Y untuk melaraskan tompok cahaya
supaya berada pada pusat skrin di kedudukan sifar seperti dalam Rajah 6.14.
3. Hidupkan dasar-masa dan perhatikan paparan skrin seperti dalam Rajah 6.15.

Rajah 6.14 Rajah 6.15

4. Pilih input (a.u./a.t.) kepada a.t. dan laraskan tombol gandaan-Y kepada
1 V/bahagian. Matikan dasar-masa.

5. Sambungkan sebiji sel kering pada input-Y (Gambar foto 6.6).

O.S.K.

Sel kering

Gambar foto 6.6
172 6.1.3

Bab 6: Elektrik dan Kemagnetan
6. Perhati dan catatkan paparan skrin seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.16.

Tentukan voltan yang merentasi sel kering itu dengan mendarab anjakan dengan
nilai gandaan-Y.
7. Hidupkan dasar-masa. Perhati dan catatkan paparan skrin seperti yang ditunjukkan
dalam Rajah 6.17.

Rajah 6.16 Rajah 6.17

8. Ulang langkah 5 hingga 7 tetapi songsangkan sambungan terminal sel kering.
Perhati dan catatkan paparan skrin seperti yang ditunjukkan pada Rajah 6.18.

9. Hidupkan dasar-masa. Perhati dan catatkan paparan skrin seperti yang ditunjukkan
dalam Rajah 6.19.

Rajah 6.18 Bekalan Rajah 6.19
10. Pilih input (a.u./a.t.) kuasa O.S.K.

kepada a.u. dan laraskan Gambar foto 6.7
tombol gandaan-Y
kepada 1 V/bahagian. 173
Matikan dasar-masa.
11. Sambungkan terminal
a.u. 2 V daripada bekalan
kuasa pada input-Y
seperti yang ditunjukkan
dalam Gambar foto 6.7.
12. Perhati dan catatkan
paparan skrin seperti
yang ditunjukkan dalam
Rajah 6.20.

6.1.3

13. Hidupkan dasar-masa. Perhati dan catatkan paparan skrin seperti yang ditunjukkan
dalam Rajah 6.21.

Rajah 6.20 Rajah 6.21

14. Ulang langkah 10 hingga 13 tetapi songsangkan sambungan terminal bekalan kuasa.
Perhati dan catatkan paparan skrin seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.22.

15. Hidupkan dasar-masa. Perhati dan catatkan paparan skrin seperti yang ditunjukkan
dalam Rajah 6.23.

Rajah 6.22 Rajah 6.23

Pemerhatian Paparan skrin yang diperhatikan

Langkah
6
7
8
9
12
13
14
15

174 6.1.3

Bab 6: Elektrik dan Kemagnetan
Soalan
1. Apakah fungsi O.S.K. dalam aktiviti ini?
2. Banding dan bezakan paparan skrin yang ditunjukkan dalam langkah 6 dan 8.
3. Apakah dua inferens yang boleh dibuat berdasarkan pemerhatian paparan skrin

dalam langkah 7 dan 9?
(a) Inferens pertama
(b) Inferens kedua
4. Berdasarkan pemerhatian pada paparan skrin dalam langkah 12 dan 14, huraikan
perubahan voltan yang dihasilkan oleh bekalan kuasa. Terangkan jawapan anda.
5. Apakah dua inferens yang boleh dibuat berdasarkan pemerhatian pada paparan
skrin dalam langkah 13 dan 15?
(a) Inferens pertama
(b) Inferens kedua
6. Namakan jenis arus elektrik yang dibekalkan oleh sumber tenaga yang berikut:
(a) Sel kering
(b) Bekalan kuasa

Penyelesaian Masalah Berkaitan Malaysiaku
dengan Bekalan Tenaga Elektrik
dalam Kehidupan Generator ‘raksasa’ yang dikenali
sebagai genset daripada TNB
Pernahkah anda mengalami gangguan bekalan tenaga digunakan untuk membekalkan
elektrik semasa berada di rumah atau di sekolah? bekalan elektrik gantian semasa
Sekiranya gangguan bekalan elektrik menjadi suatu gangguan bekalan
masalah besar dalam kehidupan, dapatkah anda bayangkan tenaga elektrik.
kehidupan penduduk yang tinggal di kawasan pedalaman
tanpa bekalan tenaga elektrik? Mari jalankan Aktiviti 6.5
untuk membuat model sebuah generator yang dapat
menghasilkan tenaga elektrik.

Aktiviti 6.5 P A K -21

Membuat model atau inovasi untuk menyelesaikan masalah penjanaan • KMK, KBMM
tenaga elektrik yang menggunakan turbin dan generator di kawasan • Aktiviti
pedalaman tanpa menjejaskan alam sekitar
menjalankan

Arahan projek

1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan.
2. Reka bentuk satu model atau inovasi untuk menyelesaikan masalah penjanaan
tenaga elektrik yang menggunakan turbin dan generator di kawasan pedalaman
tanpa menjejaskan alam sekitar.

6.1.3 6.1.4 175

Contoh-contoh inovasi

Atap dengan sel suria Penghantaran dan pengagihan tenaga
elektrik tanpa wayar (Wireless electrical
transmission and distribution)

Menyerap dan mengubah tenaga Mengubah tenaga elektrik kepada
solar kepada tenaga elektrik tanpa tenaga gelombang radio atau mikro
menjejaskan alam sekitar. untuk dihantar dan diagih secara
tanpa wayar ke alat elektrik yang dapat
mengubah tenaga gelombang radio
kembali menjadi tenaga elektrik.

3. Bentangkan model atau inovasi yang telah dicipta.

Praktis Formatif 6.1

1. Apakah yang dimaksudkan dengan sumber tenaga boleh baharu dan sumber tenaga tidak
boleh baharu?

2. Rajah 1 menunjukkan tiga susunan, P, Q dan R dengan magnet dan gegelung dawai yang
bergerak atau berkeadaan pegun.

Gegelung berkeadaan pegun Gegelung bergerak ke arah magnet Gegelung berkeadaan pegun

US US US

LED LED LED
Magnet bergerak Magnet berkeadaan pegun Magnet berkeadaan pegun
ke arah gegelung

Susunan P Susunan Q Susunan R
Rajah 1

(a) Dalam susunan yang manakah LED bernyala? Terangkan jawapan anda.
(b) Dalam susunan yang manakah LED tidak bernyala? Terangkan jawapan anda.

3. Apakah fungsi sebuah osiloskop sinar katod atau O.S.K.?

176 6.1.4

Bab 6: Elektrik dan Kemagnetan

6.2 Transformer

Pernahkah anda melihat alat seperti
yang ditunjukkan dalam Gambar foto 6.8
di kawasan tempat tinggal anda?
Apakah kepentingan alat ini dalam
kehidupan harian?

ADAM

Gambar foto 6.8 Transformer

Transformer Injak Naik dan Transformer Injak Turun

Transformer merupakan alat mengubah voltan bagi arus ulang-alik (Va.u.). Transformer ringkas
terdiri daripada satu teras besi lembut berlamina yang dililit oleh dua gegelung dawai bertebat,
iaitu gegelung primer dan gegelung sekunder seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.24.

Teras besi lembut
berlamina

Bekalan a.u. Beban

Gegelung Gegelung
primer sekunder

Rajah 6.24 Struktur transformer ringkas

Terdapat dua jenis transformer, iaitu transformer injak naik dan transformer injak turun
seperti yang diterangkan dalam Jadual 6.1 di halaman 178.

6.2.1 177

Jadual 6.1 Transformer injak naik dan transformer injak turun

Transformer injak naik Transformer injak turun

Gegelung Gegelung Gegelung Gegelung
primer sekunder primer sekunder

Beban Beban

Bekalan a.u. Bekalan a.u.

Simbol Simbol

Voltan primer (input), Vp, yang merentasi Voltan primer (input), Vp, yang merentasi
gegelung primer adalah lebih rendah daripada gegelung primer adalah lebih tinggi daripada
voltan sekunder (output), Vs, yang merentasi voltan sekunder (output), Vs, yang merentasi
gegelung sekunder. gegelung sekunder.

Bilangan lilitan pada gegelung primer adalah Bilangan lilitan pada gegelung primer adalah
kurang daripada bilangan lilitan pada gegelung lebih banyak daripada bilangan lilitan pada
sekunder. gegelung sekunder.

Jalankan Eksperimen 6.1 untuk membina dan mengkaji fungsi transformer ringkas injak
naik dan injak turun.

Eksperimen 6.1

Tujuan
Membina dan mengkaji fungsi transformer ringkas injak naik dan injak turun dengan
menggunakan teras besi lembut berlamina

Pernyataan masalah
Apakah fungsi transformer injak naik dan injak turun?

Hipotesis
(a) Dalam transformer injak naik, voltan sekunder (output) adalah lebih tinggi daripada

voltan primer (input).
(b) Dalam transformer injak turun, voltan sekunder (output) adalah lebih rendah daripada

voltan primer (input).

Pemboleh ubah
(a) dimanipulasikan : Bilangan lilitan gegelung sekunder
(b) bergerak balas : Kecerahan mentol
(c) dimalarkan : Bilangan lilitan gegelung primer

Bahan
Wayar penyambung, dawai kuprum bertebat dan mentol

Radas
Bekalan kuasa a.u. dan teras besi lembut berlamina yang berbentuk-C

178 6.2.1

Bab 6: Elektrik dan Kemagnetan

Prosedur
1. Lilitkan 30 lilitan dawai pada satu lengan teras
besi lembut yang berlamina untuk membentuk Langkah
gegelung primer seperti yang ditunjukkan dalam Berjaga-jaga

Rajah 6.25. Amalkan langkah-langkah

2. Lilitkan 15 lilitan dawai pada satu lagi lengan teras keselamatan semasa
besi lembut yang berlamina untuk membentuk mengendalikan bekalan kuasa.

gegelung sekunder seperti yang ditunjukkan dalam
Rajah 6.25.
3. Sambungkan gegelung primer pada bekalan kuasa a.u.. Kemudian, sambungkan
mentol P merentasi gegelung primer dan mentol S merentasi gegelung sekunder
seperti dalam Rajah 6.25.

Bekalan kuasa a.u.

INPUT : 220/240V A.C.50/60Hz OUTPUT; Max 12V AC/DC ST909T 7 8
0FF 6 9
D.C.
0N TOTAL LOAD 5 0
8 AMP. MAX. 11
4
A.C. VOLTS
3
2

Gegelung primer P
(30 lilitan)

Teras besi lembut
berlamina berbentuk-C

Gegelung sekunder
(15 lilitan)

S

Rajah 6.25

4. Hidupkan suis bekalan kuasa a.u. dan laraskan voltannya pada 2 V.
5. Perhati dan bandingkan kecerahan kedua-dua mentol.
6. Ulang langkah 3 hingga 5 tetapi dengan menggunakan gegelung primer yang

mempunyai 30 lilitan dan gegelung sekunder yang mempunyai 60 lilitan.

Pemerhatian Bilangan lilitan Kecerahan mentol
Bilangan lilitan gegelung sekunder, Ns PS

gegelung primer, Np

30 15

30 60

Kesimpulan
Adakah hipotesis eksperimen ini diterima? Apakah kesimpulan eksperimen ini?

6.2.1 179

Soalan
1. Berdasarkan keputusan eksperimen ini.
(a) Apakah khjeeunsbiasunntrtgaenrkhsafaoitdramanpetarkreiancieV?rpadheanngmanenVtos ljikjiakaNNpp>>NNs?s?
(b) Apakah
(c) Apakah

2. Berdasarkan keputusan eksperimen ini.
(a) Apakah hjkeeunsbiasunntrtgaenrkhsafaoitdramanpetarkreiancieV?rpadheanngmanenVtos ljikjiakaNNpp<<NNs?s?
(b) Apakah
(c) Apakah

3. Apakah yang terjadi kepada perubahan voltan bagi arus ulang-alik pada sebuah
transformer jika perbezaan antara bilangan lilitan dalam gegelung primer dengan
bilangan lilitan dalam gegelung sekunder ditambah?

4. Mengapakah bilangan lilitan dalam gegelung primer dan sekunder adalah berbeza
dalam semua transformer?

Fungsi Transformer dalam Penggunaan Arus aruhan yang terbentuk dalam
Peralatan Elektrik di Rumah teras besi dalam transformer
dikenali sebagai arus pusar.
Di Malaysia, voltan bagi bekalan arus ulang-alik yang Pembentukan arus pusar dalam
dibekalkan ke rumah ialah 240 V. Berikan satu contoh transformer akan mengurangkan
peralatan elektrik di rumah yang beroperasi pada 240 V arus kecekapan transformer. Oleh itu,
ulang-alik tanpa menggunakan transformer. teras besi berlamina digunakan
untuk mengurangkan arus pusar
Kebanyakan peralatan elektrik di rumah menggunakan dan meningkatkan kecekapan
transformer seperti yang terdapat dalam pengecas telefon transformer. Teras besi berlamina
bimbit (Gambar foto 6.9). terdiri daripada lapisan besi lembut
dan lapisan penebat yang disusun
secara berselang-seli.

Transformer

Teras besi
berlamina

Gambar foto 6.9 Pengecas telefon bimbit 6.2.1 6.2.2

Adakah transformer dalam pengecas telefon bimbit
transformer injak naik atau injak turun? Mari jalankan
Aktiviti 6.6 untuk membincangkan transformer dan fungsi
transformer dalam penggunaan peralatan elektrik di rumah.

180

Bab 6: Elektrik dan Kemagnetan

Aktiviti 6.6
Membincangkan transformer dan fungsi transformer dalam penggunaan P A K -21
peralatan elektrik di rumah • KMK

• Aktiviti

Arahan penggunaan
1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan. teknologi

2. Gunakan pelbagai sumber untuk mengumpulkan maklumat tentang
transformer dan fungsi transformer dalam penggunaan peralatan elektrik di rumah.

Contoh penggunaan transformer dalam peralatan elektrik di rumah

(a) Pengecas bateri (b) Pengecas telefon bimbit (c) Kotak kawalan
komputer riba kelajuan kipas siling

3. Bincangkan maklumat yang telah dikumpulkan.
4. Bentangkan hasil perbincangan dengan menggunakan persembahan multimedia.

Penyelesaian Masalah Berkaitan Transformer dalam Kehidupan

Rajah 6.26 menunjukkan satu contoh peralatan elektrik di rumah, iaitu kotak kawalan kelajuan
kipas siling yang menggunakan transformer injak turun. Apakah rumus yang digunakan untuk
menentukan bilangan lilitan dalam gegelung sekunder untuk menurunkan voltan input
240 V menjadi voltan 2 V hingga 10 V?

Transformer injak turun

1 23 240 V 0V
04 a.u. 2V

55 4V
6V
40 8V
3 21 10 V

Rajah 6.26 Kotak kawalan kelajuan kipas siling

6.2.2 6.2.3 181

Rumus Penyelesaian

Nisbah voltan primer kepada voltan sekunder adalah sama dengan nisbah bilangan lilitan
gegelung primer kepada bilangan lilitan gegelung sekunder dalam sebuah transformer. Hubung
kait ini boleh ditulis dalam rumus yang berikut:

Vp Np dengan Vp = voltan input gegelung primer atau voltan primer
Vs Ns Vs = voltan output gegelung sekunder atau voltan sekunder
= Np = bilangan lilitan gegelung primer
Ns = bilangan lilitan gegelung sekunder

Contoh

Rajah 6.27 menunjukkan sebuah mentol 40 V disambung ke bekalan kuasa 240 V melalui
sebuah transformer.

240 V Np = 120 Ns 40 V

Rajah 6.27

Berapakah bilangan gegelung sekunder, Ns, supaya mentol dapat menyala dengan kecerahan
yang normal?

Penyelesaian

Mentol akan menyala dengan kecerahan yang normal sekiranya dibekalkan dengan voltan 40 V.
• Voltan output, Vs = 40 V
• Voltan input, Vp = 240 V
• Bilangan lilitan gegelung primer, Np = 120

Vp = Np
Vs Ns

240 = 120
40 Ns

Ns = 120 × 40
= 20 240

Bilangan lilitan gegelung sekunder, Ns = 20 6.2.3
182

Bab 6: Elektrik dan Kemagnetan

Praktis Formatif 6.2

1. Apakah transformer?
2. Gariskan jawapan yang betul tentang transformer.

(a) Transformer hanya berfungsi menggunakan arus (terus/ulang-alik).
(b) Dalam transformer injak turun, bilangan lilitan dalam gegelung primer adalah lebih

(besar/kecil) daripada bilangan lilitan dalam gegelung sekunder.
(c) Transformer injak (naik/turun) digunakan untuk mengubah 25 kV kepada 250 kV.
(d) Transformer injak (naik/turun) dipasang di dalam radio.
3. Nyatakan satu contoh peralatan elektrik di rumah yang menggunakan jenis transformer
yang berikut:
(a) Transformer injak naik
(b) Transformer injak turun
4. Rajah 1 (a) menunjukkan sebuah transformer di dalam pengecas telefon bimbit yang
disambung ke bekalan sesalur 240 V yang membekalkan voltan 5 V untuk mengecas
sebuah telefon bimbit.

Transformer

Rajah 1 (a)

Rajah 1 (b) menunjukkan rajah litar bagi transformer di dalam pengecas telefon
bimbit tersebut.

240 V Np Ns = 10 5V Telefon
bimbit

Rajah 1 (b)

(a) Hitung bilangan lilitan gegelung primer.
(b) Adakah transformer di dalam pengecas telefon bimbit ini daripada jenis

transformer injak naik atau injak turun? Terangkan jawapan anda.

183

6.3 Penghantaran dan Pengagihan Tenaga Elektrik

Fungsi Komponen dalam Sistem Penghantaran dan Pengagihan
Tenaga Elektrik

Sistem penghantaran dan pengagihan tenaga elektrik yang menghubungkan stesen jana kuasa
ke rumah anda ditunjukkan dalam Rajah 6.28.

Penjana di stesen jana kuasa Arus ulang-alik dari stesen jana kuasa ini kemudiannya
lazimnya menghasilkan arus
ulang-alik dengan voltan 11 kV dialirkan masuk ke dalam stesen transformer injak naik (Bn).
atau 25 kV. Di sini, voltan arus ulang-alik dinaikkan ke 132 kV, 275 kV atau

500 kV dengan menggunakan transformer injak naik.

A 132 kV/
275 kV/
11 kV/ 500 kV
25 kV

A Bn

33 kV

E2 , Bt

240 V 415 V 415 V

Rumah Pejabat Hospital

184 PETUNJUK: C – Rangkaian Grid Nasional

A – Stesen jana kuasa D – Lapangan suis

Bn – Stesen transformer injak naik E1 – Pencawang masuk utama
Bt – Stesen transformer injak turun E2 – Pencawang bahagian

Rajah 6.28 Sistem penghantaran dan pengagihan tenaga elektrik
6.3.1

Bab 6: Elektrik dan Kemagnetan

Arus ulang-alik dengan voltan tinggi itu kemudiannya dialirkan melalui satu rangkaian kabel penghantaran
yang dikenali sebagai Rangkaian Grid Nasional (C) seperti dalam gambar foto di bawah.

Kabel penghantaran arus ulang-alik pada 500 kV Kabel penghantaran arus ulang-alik pada 132 kV di
di sepanjang Lebuh Raya Utara-Selatan. stesen jana kuasa Tanjung Kling, Melaka.

Penghantaran melalui Di penghujung grid ini, arus ulang-alik mengalir ke
jarak jauh
lapangan suis (D) di pencawang masuk utama (E1).
C Lapangan suis ini membolehkan tenaga elektrik dihantar

E1 ke pencawang bahagian (E2) apabila diperlukan.
D Lapangan suis ini juga digunakan untuk membolehkan
Bt
stesen jana kuasa dan grid yang tertentu ditutup untuk
33 kV
kerja penyelenggaraan tanpa memotong bekalan elektrik

kepada para pengguna.

Kawasan industri berat

Pencawang masuk utama Lapangan suis

33 kV 11 kV

E2 , Bt Di pencawang masuk utama (E1) dan pencawang
bahagian (E2), arus ulang-alik dialirkan melalui satu siri
Kawasan industri ringan transformer injak turun (Bt) dalam stesen transformer
injak turun. Voltan bagi arus ulang-alik ini diturunkan
6.3.1 secara beransur-ansur kepada nilai voltan yang berlainan
untuk dibekalkan kepada para pengguna mengikut
keperluan mereka. Contohnya:
t LBXBTBO JOEVTUSJ CFSBU QBEB 33 kV
t LBXBTBO JOEVTUSJ SJOHBO QBEB 11 kV
t LBXBTBO QFKBCBU
QFSOJBHBBO EBO QFSVNBIBO QBEB

240 V

185

Kesan pada Kediaman yang Lokasinya Berhampiran dengan Pilon Rangkaian
Grid Nasional

Arus ulang-alik dengan voltan yang tinggi dialirkan melalui kabel penghantaran pada pilon
Rangkaian Grid Nasional seperti dalam Gambar foto 6.10. Medan elektromagnet yang
kuat dihasilkan oleh arus ulang-alik pada voltan yang tinggi dan dapat dikesan di kawasan
berhampiran dengan pilon tersebut. Perhatikan kesan medan elektromagnet ini dengan
menggunakan kompas. Apakah yang terjadi kepada kedudukan penunjuk pada kompas?

Malaysiaku

Layari laman sesawang yang berikut:
https://www.tnb.com.my/
https://www.sesb.com.my/
http://www.sarawakenergy.com.my/
Apakah kemudahan yang diberikan
oleh Tenaga Nasional Berhad
(TNB), Sabah Electricity Sdn. Bhd.
(SESB) dan Sarawak Energy
Berhad (Sarawak Energy) kepada
pengguna elektrik di Malaysia?

Gambar foto 6.10 Kabel penghantaran
pada pilon Rangkaian Grid Nasional

Mari kita jalankan Aktiviti 6.7 untuk membincangkan isu kesan pada kediaman yang
lokasinya berhampiran dengan pilon Rangkaian Grid Nasional.

Aktiviti 6.7
Membincangkan isu kesan pada kediaman yang lokasinya berhampiran P A K -21
dengan pilon Rangkaian Grid Nasional • KMK, KBMM

Arahan • Aktiviti

1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan. perbincangan

2. Kumpulkan maklumat yang berkaitan dengan
isu kesan pada kediaman yang lokasinya
berhampiran dengan pilon Rangkaian Grid
Nasional seperti yang berikut:
(a) Kekuatan medan elektromagnet berhampiran
dengan pilon Rangkaian Grid Nasional.
(b) Isu kesan medan elektromagnet terhadap
kesihatan manusia yang dipercayai dan
disahkan oleh pakar perubatan terkini.
(c) Cara penyelesaian isu kesan medan
Gambar foto 6.11 Kediaman yang
elektromagnet terhadap kawasan kediaman lokasinya berhampiran dengan pilon
yang berhampiran dengan pilon Rangkaian Rangkaian Grid Nasional
Grid Nasional.
3. Kongsikan hasil perbincangan kumpulan anda di dalam kelas.

186 6.3.1

Sistem Pendawaian Elektrik di Malaysia Bab 6: Elektrik dan Kemagnetan

Sistem pendawaian elektrik di Malaysia terdiri daripada Cabaran
dua jenis yang berbeza, iaitu pendawaian satu fasa (atau MINDA
fasa tunggal) dan pendawaian tiga fasa seperti yang
ditunjukkan dalam Rajah 6.29 dan 6.30. Tenaga Nasional Berhad (TNB)
mencadangkan kepada pengguna
Fasa 1 pendawaian satu fasa yang
menggunakan lebih daripada
P 10 kW atau 50 A supaya
bertukar kepada pendawaian
tiga fasa. Banding dan bezakan
kepentingan pendawaian
satu fasa dan tiga fasa dalam
penggunaan tenaga elektrik.
Adakah keluarga anda menerima
cadangan TNB ini? Berikan
alasan anda.

P P: Puncak
Satu kitaran

Pendawaian satu fasa hanya sesuai dan cukup stabil Cara mengenal pasti jenis
bagi penggunaan tenaga elektrik yang tidak melebihi pendawaian elektrik
10 kW atau 50 A seperti di kawasan perumahan di
luar bandar.

Rajah 6.29 Pendawaian satu fasa

Fasa 1 Fasa 2 Fasa 3 http://links.and l17.com/BT_
Sains_187

P PP

PP P
Satu kitaran P: Puncak

Di kawasan komersial dan industri, penggunaan
tenaga elektrik yang lebih daripada 10 kW atau 50 A,
pendawaian tiga fasa yang lebih stabil dan boleh
dipercayai lazimnya digunakan.

Rajah 6.30 Pendawaian tiga fasa

6.3.2 187

Pembekalan Tenaga Elektrik dan Sistem Pendawaian Elektrik
di Rumah

Rajah 6.31 menunjukkan satu contoh pembekalan tenaga elektrik dan sistem pendawaian
elektrik di rumah.

Wayar elektrik dari kabel utama yang Dawai Dawai
disambungkan ke rumah terdiri daripada: neutral hidup
t EBXBJ IJEVQ QBEB 7
t EBXBJ OFVUSBM QBEB 7

Kotak fius utama dengan
satu fius utama

Meter elektrik
t .FOZVLBU KVNMBI VOJU UFOBHB

elektrik yang digunakan

Suis utama
t .FOHBXBM KVNMBI BSVT ZBOH

mengalir melalui litar di dalam rumah

Unit pengguna Pemutus litar ELCB (Earth Leakage 5A
dan kotak fius Circuit Breaker)
t .FNVUVTLBO MJUBS BQBCJMB BSVT 15 A
Litar pemanas
berlebihan mengalir melaluinya
30 A
Pemutus litar MCB Litar alat
(Miniature Circuit Breaker) pendingin hawa
t .FOHBTJOHLBO MJUBS BLIJS LF
30 A
bahagian lain peralatan elektrik

PETUNJUK:
Dawai hidup
Dawai neutral
Dawai bumi

Dawai bumi

Gambar foto 6.12 Pembumian dawai bumi 6.3.2
188

Bab 6: Elektrik dan Kemagnetan

Litar pencahayaan terdiri
daripada dawai hidup dan
dawai neutral.

Suis dua hala Litar pencahayaan
Litar kuasa terdiri daripada
dawai hidup, dawai neutral
dan dawai bumi.

Soket

Soket 189

Soket

Rajah 6.31 Contoh pembekalan elektrik dan sistem pendawaian elektrik di rumah
6.3.2

Palam 3-pin dan Palam 2-pin

Banding dan bezakan struktur binaan palam 3-pin dan palam 2-pin seperti yang ditunjukkan
dalam Gambar foto 6.13.

Hong Kong India Amerika Utara Jepun Eropah

Gambar foto 6.13 Palam 3-pin dan palam 2-pin yang digunakan di negara yang berbeza

Palam 3-pin dan palam 2-pin yang digunakan di negara kita adalah seperti yang diterangkan
dalam Jadual 6.2.

Jadual 6.2 Palam 3-pin dan palam 2-pin dalam sistem pendawaian di rumah

Palam 3-pin Palam 2-pin

Peralatan elektrik seperti cerek elektrik dan Peralatan elektrik seperti pengering rambut dan
seterika memperoleh tenaga elektrik daripada berus gigi elektrik memperoleh tenaga elektrik
soket pada dinding melalui palam 3-pin. daripada soket pada dinding melalui palam 2-pin.

Dawai hidup, dawai neutral dan dawai bumi yang dipasang pada palam 2-pin dan palam 3-pin
semestinya mengikut kod warna antarabangsa dalam pendawaian seperti yang ditunjukkan dalam
Rajah 6.32 untuk menjamin keselamatan penggunaan elektrik.

Dawai bumi (belang 13 A Fius
kuning dan hijau)
Dawai hidup
Dawai neutral (perang)
(biru)

Rajah 6.32 Kod warna antarabangsa dalam pendawaian
190 6.3.2