4.3 TRANSFORMER

BAB 4
KELEKTROMAGNETAN

4.3 TRANSFORMER

BUKU TEKS : 162 - 167

SUE ROSE



4.3 TRANSFORMER

STANDARD

PEMBELAJARAN 1

4.3.1 Menghuraikan prinsip
kerja transformer
ringkas

Beza keupayaan
bekalan kuasa
utama di rumah

ialah 240 V

Sebuah telefon bimbit memerlukan
hanya 6 V beza keupayaan sahaja.

Apa akan berlaku jika telefon itu
dicaskan secara terus kepada
bekalan kuasa utama 240 V?
Bagaimana beza keupayaan 240 V
boleh dilaraskan supaya dapat
mengecas telefon itu?

Rajah menunjukkan satu pengecas
talipon bimbit yang hanya
memerlukan beza keupayaan rendah
6 V untuk berfungsi boleh
disambungkan kepada bekalan kuasa
rumah, 240 V melalui transformer.
Apakah yang dilakukan oleh
transformer terhadap beza keupyaan
yang dibekalkan?

Gambar foto menunjukkan transformer injak turun dan
transformer injak naik yang digunakan dalam peralatan
elektrik.
Bagaimanakah transformer mengubah voltan input
kepada voltan output dengan nilai voltan yang lain?

TRANSFORMER :
Alat untuk meningkatkan atau
menurunkan beza keupayaan output
bekalan arus ulang-alik berdasarkan
prinsip aruhan elektromagnet.

Aktiviti 1 Tujuan: Huraikan struktur sebuah transformer ringkas

Bahagian Fungsi
Transformer
Beza keupayaan input
Beza keupayaan (arus ulang alik
Primer VP
Beza keupayaan output /
Beza keupayaan sambung ke beban elektrik
Sekunder VS (mentol / motor

Gegelung Primer Gegelung disambung ke
NP beza keupayaan input

Gegelung Gegelung disambung ke
Sekunder NS beza keupayaan output

Teras besi lembut Berfungsi sebagai

penghubung antara garis

daya medan magnet

antara dua gegelung.

Aktiviti 1 Tujuan: Huraikan struktur sebuah transformer ringkas
2. Lukis simbol bagi transformer dalam litar

Aktiviti 2 Tujuan: Huraikan prinsip Kerja transformer

Rajah menunjukkan sebuah transformer ringkas.

1. Nyatakan konsep fizik yang menerangkan
bagaimana transformer berfungsi.

Aruhan Elektromagnet

2. Terangkan mengapa arus ulang
alik digunakan.

• Arus ulang-alik mempunyai magnitud
dan arah yang berubah.

• Oleh itu medan magnet yang
dihasilkan mempunyai magnitud dan
arah yang berubah.

• Medan magnet yang berubah akan
menghasilkan d.g.e dan arus aruhan.

Bagaimana mengubah magnitud dan arah medan magnet?

• Apabila arus terus (at) digunakan, • Apabila arus ulangalik (au)
medan magnet dihasilkan. digunakan, arah dan magnitud arus
berubah.
• Kutub medan magnet kekal sama
kerana arus sentiasa mengalir • Medan magnet dihasilkan. Arah dan
pada arah yang sama. magnitud sentiasa berubah.



3. Bagaimana arus diaruhkan dalam litar sekunder?

• Apabila beza keupayaan a.u., VP dibekalkan ke gegelung
primer arus ulangalik mengalir melalui gegelung.

• Teras besi lembut dimagnetkan.

• Arus ulangalik mempunyai magnitud dan arah yang

berubah. Ini menghasilkan medan magnet yang

berubah dari segi magnitud dan arah.

• Fluks magnet daripada gegelung

primer dihubungkan kepada

gegelung sekunder melalui teras

besi lembut.

• Medan / fluks magnet yang

berubah-ubah menghasilkan

voltan merentasi gegelung

sekunder.

• Arus aruhan mengalir dalam

gelung sekunder.



Aktiviti 2 Tujuan: Huraikan prinsip kerja Transformer

4. Mengapa transformer tidak berfungsi
dengan bekalan kuasa arus terus?

• Arus aruhan dihasilkan dalam gegelung
sekunder hanya apabila terdapat perubahan
dalam medan magnet yang disebabkan
perubahan arus au primer (yang berubah
arah dan magnitud).

• Bekalan kuasa arus terus, a.t. membekalkan
arus terus dalam litar primer yang mana
magnitud dan arah tidak berubah.

• Tidak ada perubahan medan magnet dalam
gegelung sekunder. Oleh itu tiada arus
aruhan dihasilkan.

Aktiviti 2 Tujuan: Huraikan prinsip kerja Transformer
5. Nyatakan hubungan antara

bilangan lilitan dengan beza
keupayaan dalam transformer.
Namakan hukum fizik yang
digunakan.

Semakin bertambah bilangan lilitan
semakin bertambah beza keupayaan.

Hukum Faraday

5. Tulis persamaan yang menghubungkan VP, VS, NP dan NS.

VP α NP VS α NS

Aktiviti 2 Tujuan: Huraikan prinsip kerja Transformer

6. Rajah menunjukkan satu
transformer injak naik.

(a) Bandingkan bilangan lilitan dalam
gegelung primer dengan
gegelung sekunder.

NS > NP

(b) Bandingkan kecerahan kedua-dua mentol. Mentol di litar sekunder lebih

(c) Bandingkan beza keupayaan primer cerah.
dengan beza keupayaan sekunder.
VS > VP

(d) Apakah itu transformer injak naik?

Alat untuk meningkatkan beza
keupayaan / voltan output.

Aktiviti 2 Tujuan: Huraikan prinsip kerja Transformer

7. Rajah menunjukkan transformer
injak turun

(a) Bandingkan bilangan lilitan dalam
gegelung primer dengan
gegelung sekunder.

NP > NS

(b) Bandingkan kecerahan kedua-dua mentol. Bulb at primary circuit is

(c) Bandingkan beza keupayaan primer brighter
dengan beza keupayaan sekunder.
VS < VP

(d) Apakah itu transformer injak turun?

Alat untuk menurunkan beza keupayaan
/ voltan output.

NS > NP NS < NP
VS > VP VS < VP

Aktiviti 3 Tujuan: Membandingkan transformer injak naik dan injak turun.
Bahan: Dua transformer, dawai penyambung, dua mentol, bekalan kuasa au

65 130
malap cerah

Aktiviti 3 Tujuan: Membandingkan transformer injak naik dan injak turun.

130 65
cerah malap

Aktiviti 3 Tujuan: Membandingkan transformer injak naik dan injak turun.

Perbincangan

1. Apakah hubungan antara kecerahan mentol
dengan beza keupayaan merentasinya?

Semakin tinggi voltan, semakin cerah mentol

2. Nyatakan keadaan untuk sebuah transformer
menaikkan beza keupayaan output

NS > NP

3. Nyatakan keadaan untuk sebuah transformer
menurunkan beza keupayaan input.

NS < NP



STANDARD
PEMBELAJARAN 2

4.3.2 Menghuraikan
maksud
transformer unggul

Activity 4 Tujuan: Transformer Unggul

Rajah menunjukkan sebuah
alat elektrik yang
disambungkan kepada terminal
output sebuah transformer.
Transformer tersebut
menerima kuasa input
daripada bekalan kuasa dan
membekalkan kuasa output
kepada alat elektrik itu.
Oleh itu, tenaga elektrik Kecekapan transformer, η:
dipindahkan dari litar primer
kepada litar sekunder. η = Kuasa output x 100%
Kuasa Input
Sebuah transformer yang

beroperasi akan mengalami

kehilangan tenaga. Oleh itu, kuasa

output adalah lebih kecil daripada

kuasa input.

Aktiviti 4 Tujuan: Transformer Unggul
Transformer unggul ialah
transformer yang tidak
mengalami kehilangan

tenaga, iaitu kecekapannya,
η ialah 100%

Kecekapan transformer Kuasa input = Kuasa Output
unggul = 100%
VPIP = VSIS
Kuasa input = VPIP
Kuasa output = VSIS

Hubungan kuasa input dengan kuasa
output bagi transformer unggul :

STANDARD

PEMBELAJARAN 3

4.3.3 Menghuraikan
kehilangan tenaga
dan cara untuk
meningkatkan
kecekapan
transformer



Punca kehilangan tenaga dan kesan daripada kehilangan tenaga

Punca kehilangan Kesan kehilangan tenaga
tenaga

Rintangan Gegelung • Dawai yang sangat panjang.
• Apabila arus mengalir dalam gegelung

yang berintangan, pemanasan dawai
berlaku. E = I2Rt
• Haba dibebaskan ke sekeliling

Cara mengurangkan kehilangan tenaga

Gunakan dawai kuprum yang lebih tebal supaya
rintangan gegelung menjadi lebih rendah.

Punca kehilangan tenaga dan kesan daripada kehilangan tenaga

Punca kehilangan Kesan kehilangan tenaga
tenaga

Arus Pusar • Medan magnet yang berubah-ubah mengaruh arus
pusar dalam teras besi.

• Arus pusar memanaskan teras besi dan hasilkan haba
• Haba dibebaskan ke sekeliling

Cara mengurangkan kehilangan tenaga

Gunakan teras besi berlamina yang terdiri daripada kepingan-
kepingan besi nipis yang dilekatkan dengan gam penebat.

Punca kehilangan tenaga dan kesan daripada kehilangan tenaga

Punca kehilangan Kesan kehilangan tenaga
tenaga

Histerisis • Teras besi dimagnetkan dan
dinyahmagnetkan secara berterusan
oleh medan magnet berubah-ubah.

• Sebahagian daripada tenaga input
dipindahkan kepada molekul-molekul
teras besi dalam bentuk tenaga kinetik

• Teras besi dipanaskan.

Cara mengurangkan kehilangan tenaga

Gunakan teras besi lembut sebagai teras. Besi
lembut mudah dimagnet dan dinyamagnetkan
kerana memerlukan tenaga yang lebih kecil untuk
dimagnetkan.

Punca kehilangan tenaga dan kesan daripada kehilangan tenaga

Punca kehilangan Kesan kehilangan tenaga
tenaga
• Fluks magnet yang dihasilkan oleh arus
Kebocoran fluks primer tidak dipautkan sepenuhnya
magnet kepada gegelung sekunder.

Cara mengurangkan kehilangan tenaga

Lilitkan gegelung sekunder di atas gegelung
primer supaya semua fluks magnet yang
dihasilkan oleh arus primer akan melalui
gegelung sekunder.

Dalam operasi transformer, arus pusar merupakan punca kehilangan
tenaga. Walau bagaimanapun, arus pusar boleh membawa manfaat
kepada manusia seperti dapur aruhan. Arus ulang-alik berfrekuensi
tinggi dalam gegelung menghasilkan medan magnet yang berubah-
ubah pada frekuensi tinggi. Medan magnet ini mengaruh arus pusar
pada dasar kuali. Arus pusar tersebut memanaskan dasar kuali.

STANDARD

PEMBELAJARAN 4

4.3.4 Berkomunikasi
tentang kegunaan
transformer dalam
kehidupan harian

Aktiviti 5 Tujuan: Aplikasi transformer dalam kehidupan seharian
1. Mengecas telefon bimbit

Bekalan tenaga elektrik dari punca
utama adalah …24…0… V, tetapi telefon
hanya memerlukan …6… V bekalan
elektrik sahaja untu mengecas.
TrasformerI…nj…ak…tu…ru…n.. perlu diletakkan
pada adapter supaya telefon dapat
bekalan tenaga elektrik yang
bersesuaian.

Aktiviti 5 Tujuan: Aplikasi transformer dalam kehidupan seharian

2. Sistem penghantaran Tenaga Elektrik
1. Stesen jana kuasa menjana tenaga …e…le…kt…rik…. menggunakan arus U…l…an…g-…alik
2. Transformer …In…ja…k n…a…ik digunakan untuk menaikkan v…o…lta…n.. supaya arus

dalam kabel penghantaran menjadi k…e…cil… Hal ini …m…en…g…ur…an…gk..a…n
kehilangan tenaga elektrik daripada kabel penghantaran.

Aktiviti 5 Tujuan: Aplikasi transformer dalam kehidupan seharian

2. Sistem penghantaran tenaga Elektrik

3. Kabel penghantara jarak jauh yang membawa tenaga elektrik diperbuat
daripada …ku…p…ru…m yang …te…ba…l

4. Transformer …I…nj…ak…tu…ru…n….. di Kawasan kejiranan digunakan untuk
menurunkan voltan sebelum diagihkan pada pengguna.

5. Kabel penghantaran membwa tenaga ……ele…k…tri…k … dan diagihkan ke
rumah-rumah.

6. Transformer pada tiang elektrik menurunkan voltan kabel penghantaran
secara berperingkat sehingga nilai yang sesuai untuk penggunaan
perindustrian dan kediaman.





Aktiviti 6 Tujuan: Selesaikan masalah melibatkan transformer

1. Satu transformer diperlukan untuk menurunkan beza
keupayaan primer 240 V untuk memberikan bekalan
kuasa 12 V kepada kereta mainan elektrik. Jika
gegelung primer dengan 1 000 lilitan, hitung bilangan
lilitan untuk gegelung sekunder.

240 = 12
1000 NS

NS = 50

Aktiviti 6 Tujuan: Selesaikan masalah melibatkan transformer

2. Satu transformer injak naik mempunyai 10 000 bilangan lilitan untuk
gegelung sekunder dan 100 bilangan lilitan untuk gegelung primer. Arus
ulang alik 5.0 A mengalir melalui gegelung primer apabila disambung ke
bekalan 12 V a.u. Hitung:

(a)Kuasa input transformer
(b)Beza keupayaan merentasi gegelung sekunder.
(c)Apakah arus maksimum yang mengalir dalam gegelung sekunder

jika kecekapan transformer 100%?

(a) Pinput = VPIP = 12 x 5 = 60 W

(b) 12 = VS (c) VSIS = 60
100 10,000 IS = 60/1200 = 0.05 A
VS = 1,200 V

Aktiviti 6 Tujuan: Selesaikan masalah melibatkan transformer

3. Satu transformer injak naik mempunyai gegelung primer 50
bilangan lilitan. Jika ia meningkatkan beza keupayaan utama
240 V a.u ke 12 000 V a.u.
(a)Berapakah bilangan lilitan dalam gegelung sekunder?
(b)Apabila arus mengalir dalam gegelung sekunder ialah 0.2 A,
apakah arus melalui gegelung primer, andaikan kecekapan
transformer ialah 100%?

(a) 240 = 12000 (b) VPIP = VSIS
50 NS
NS = 12000 x 50 (240)IP = 12000 x 0.2
240 IP = 10 A

NS = 2500

Aktiviti 6 Tujuan: Selesaikan masalah melibatkan transformer

4. A toy train requires a low voltage to operate. The
primary coil of its transformer has 600 turns, and the
secondary coil has 50 turns. The primary coil is
connected to the 240 V a.c mains. Assuming that the
transformer is 100% efficient and the train requires a
power of 20 W, find

(a) the voltage required to operate the toy train.
(b) The current in the primary coil
(c) The current in the secondary coil

(a) 240 = VS (b) VPIP = VSIS = 20
600 50
VS = 240 x 50 = 20 V (240)IS = 20
IP = 20/240 = 0.083 A
600
(c) VSIS = 20 IS = 20/20 = 1 A

Aktiviti 6 Tujuan: Selesaikan masalah melibatkan transformer

5. Satu transformer ‘multi-tap’ mempunyai

gegelung primer dengan 500 bilangan lilitan.

JK, KL, dan MN berada pada gegelung sekunder

yang mempunyai 30, 15 dan 5 bilangan lilitan.

Jika beza keupayaan primer alah 200 V a.u,

apakah beza keupayaan sekunder pada:

(a) JK, (b) KL, (c) LM, (d) KM

(a) VS = 200 = V (b) VS = 200 = V (c) VS = 200 = V
500 30 500 15 500 5

VS = 12 V VS = 6 V VS = 2 V

(d) VS = 200 = V
500 20

VS = 8 V

TAMAT