4.2 Aruhan Elektromagnet Bab 4 Keelektromagnetan Fizik KSSM Tingkatan 5 Belajar Bersama Cikgu Najwa Tema 2 Elektrik dan Keelektromagnetan
Standard Pembelajaran : Murid dapat : 4.2.1 menghuraikan aruhan elektromagnet dalam : (i) dawai lurus (ii) solenoid 4.2.2 menerangkan faktor yang mempengaruhi magnitud d.g.e. aruhan 4.2.3 menentukan arah arus aruhan dalam : (i) dawai lurus (ii) solenoid 4.2.4 mereka bentuk penjana arus terus dan penjana arus ulang-alik
Istilah penting 01 Magnet 03 Solenoid 02 Fluks magnet 04 Aruhan Elektromagnet Konduktor
Dinamo Basikal
Aruhan Elektromagnet 01 Pada dawai lurus dan solenoid
Tujuan : Mengkaji aruhan elektromagnet pada satu dawai lurus A Dawai lurus Radas : Sepasang magnet Magnadur, rod kuprum dan galvanometer berpusat sifar yang peka atau multimeter digital Bahan : Dawai penyambung dengan klip buaya
Keputusan : Keadaan magnet Magnadur Keadaan rod kuprum Pesongan penunjuk galvanometrer Ke kiri (-) Sifar (0) Ke kanan (+) Pegun Pegun √ Pegun Bergerak dalam arah A √ Pegun Bergerak dalam arah B √ Pegun Bergerak dalam arah C √ Pegun Bergerak dalam arah D √ Bergerak dalam arah A Pegun √ Bergerak dalam arah B Pegun √ Perbincangan : 1. Galvanometer ialah alat yang mengesan arus yang kecil. 2. Garis medan magnet di antara kutub Utara dan Selatan magnet Magnadur adalah garis-garis selari dari kutub Utara ke kutub Selatan. 3. Gerakan rod kuprum dalam arah ke atas dan ke bawah menyebabkan rod kuprum itu memotong garus medan magnet. 4. Arus dihasilkan dalam rod kuprum apabila rod itu digerakkan supaya memotong garis medan magnet.
Tujuan : Mengkaji aruhan elektromagnet pada solenoid B Solenoid Radas : Magnet bar, solenoid (sekurangkurangnya 400 lilitan) dan galvanometer berpusat sifar yang peka atau multimeter digital Bahan : Dawai penyambung dengan klip buaya
Keputusan : Keadaan magnet Magnadur Keadaan rod kuprum Pesongan penunjuk galvanometrer Ke kiri (-) Sifar (0) Ke kanan (+) Pegun Pegun √ Bergerak ke dalam solenoid Pegun √ Bergerak keluar dari solenoid Pegun √ Pegun Bergerak mendekati magnet bar √ Pegun Bergerak menjauhi magnet bar √ Perbincangan : 1. Arus dihasilkan dalam solenoid apabila : 2. Gerakan magnet bar atau solenoid mendekati atau menjauhi satu sama lain menyebabkan lilitan solenoid dipotong oleh garis-garis medan magnet. 3. Arus dihasilkan dalam solenoid apabila lilitan solenoid itu dipotong oleh garis-garis medan magnet. (a) magnet bar digerakkan mendekati atau menjauhi solenoid Kesimpulan : (b) Solenoid digerakkan mendekati atau menjauhi magnet bar Arus dihasilkan dalam suatu konduktor (dawai lurus atau solenoid) apabila terdapat gerakan relatif antara konduktor itu dan magnet yang menyebabkan konduktor dipotong oleh garis-garis medan magnet.
Penghasilan aruhan elektromagnet Magnet pegun dan konduktor bergerak Magnet bergerak dan konduktor pegun
Penghasilan d.g.e. aruhan Garis medan magnet dipotong oleh solenoid dan d.g.e. teraruh Arus aruhan dalam litar lengkap d.g.e. aruhan dihasilkan apabila terdapat gerakan magnet dan konduktor mendekati atau menjauhi antara satu sama lain yang menyebabkan pemotongan garis medan magnet.
“Penghasilan d.g.e. aruhan merentasi suatu konduktor apabila terdapat gerakan relatif antara konduktor itu dengan suatu medan magnet atau apabila konduktor itu berada di dalam medan magnet yang berubah.” —Aruhan Elektromagnet
G a l e r i MAKLUMAT Gerakan relatif di antara dua objek ialah gerakan yang menyebabkan dua objek saling mendekati atau saling menjauhi antara satu sama lain. Gerakan relatif wujud di antara objek A dan B jika : A B • Objek A pegun maka objek B bergerak mendekati atau menjauhi A • Objek B pegun maka objek A bergerak mendekati atau menjauhi B • Kedua-dua objek A dan B bergerak dengan halaju yang berbeza Tiada gerakan relatif di antara objek A dan B jika : • Kedua-dua objek A dan B pegun • Kedua-dua objek A dan B bergerak dengan laju yang sama dalam arah yang sama
Faktor-faktor yang mempengaruhi 02 Magnitud d.g.e. aruhan
Lampu aruhan buatan sendiri Lampu LED menyala dengan kecerahan berbeza apabila magnet di dalam paip PVC digoncang dengan kelajuan yang berbeza. Apakah faktor-faktor yang mempengaruhi magitud d.g.e. aruhan ?
Tujuan : Mengkaji faktor-faktor yang mempengaruhi d.g.e. aruhan Radas : Dua buah solenoid masing-masing dengan 400 dan 800 lilitan, dua batang magnet bar dan galvanometer berpusat sifar yang peka Bahan : Dawai penyambung dan gelang getah
Keputusan : Bilangan magnet Kelajuan magnet Bilangan lilitan solenoid Bacaan maksimum galvanometrer Cubaan pertama Cubaan kedua Purata Satu Perlahan 400 10 8 9 Satu Pantas 400 16 18 17 Satu Perlahan 800 17 17 17 Dua Perlahan 800 34 32 33 Perbincangan : 1. Terdapat pemotongan fluks magnet berlaku apabila magnet bar bergerak ke dalam solenoid. 2. Aruhan elektromagnet berlaku dan arus diaruh dalam solenoid. 3. Arus aruhan itu dikesan oleh galvanometer. 4. Magnitud arus aruhan berkadar terus dengan pesongan penunjuk galvanometer Kesimpulan : 5. Langkah mengikat bersama dua magnet bar dengan kutub yang sama bersebelahan adalah untuk mengasilkan medan magnet yang lebih kuat. Magnitud arus aruhan bergantung pada 3 faktor iaitu kelajuan gerakan magnet, bilangan lilitan solenoid dan kekuatan medan magnet. Magnitud arus aruhan bertambah apabila : (a) kelajuan gerakan magnet bertambah (b) bilangan lilitan solenoid bertambah (c) kekuatan medan magnet bertambah
Faktor-faktor yang mempengaruhi magnitud d.g.e. aruhan : Kelajuan gerakan relatif Bilangan lilitan solenoid Kekuatan medan antara magnet magnet dan konduktor d.g.e. aruhan bertambah apabila : • Laju gerakan relatif bertambah • Kekuatan medan magnet bertambah • Bilangan lilitan solenoid bertambah
“magnitud d.g.e. aruhan adalah berkadar terus dengan kadar pemotongan fluks magnet.” —Hukum Faraday Michael Faraday (1791-1867) menemui aruhan elektromagnet pada tahun 1831. Beliau telah berjaya membina dinamo elektrik. Dinamo elektrik digunakan untuk menjana kuasa elektrik.
Arah Arus Aruhan 03 dalam dawai lurus dan solenoid
Tujuan : Mengkaji arah arus aruhan dalam dawai lurus Radas : Dawai kuprum tebal, sepasang magnet Magnadur, galvanometer berpusat sifar yang peka atau multimeter digital, satu sel kering dengan pemegangnya, perintang (1 kΩ) dan suis Bahan : Dawai penyambung dengan klip buaya
Perbincangan : Kesimpulan : 1. Pesongan penunjuk galvanometer adalah positif (ke kanan), apabila terminal positif galvanometer disambungkan ke terminal positif sumber d.g.e. (sel kering) dan terminal negatif galvanometer disambungkan ke terminal negatif sumber d.g.e. Arah arus aruhan bergantung pada arah medan magnet dan arah gerakan dawai Situasi Arah pesongan penunjuk galvanometer (ke kiri atau ke kanan) Arah arus dalam sel kering (X ke Y atau Y ke X) Sel kering (terminal positif di Y, terminal negatif di X) Ke kanan X ke Y Sel kering disongsangkan (terminal positif di X, terminal negatif di Y) Ke kiri Y ke X Situasi Arah pesongan penunjuk galvanometer (ke kiri atau ke kanan) Arah arus dalam dawai kuprum (X ke Y atau Y ke X) Dawai digerakkan ke atas (arah A) Ke kiri Y ke X Dawai digerakkan ke bawah (arah B) Ke kanan X ke Y Keputusan : Arah gerakan dawai Arah gerakan dawai Arah medan magnet Arah medan magnet Arah arus aruhan Arah arus aruhan
Ibu jari Gerakan dawai Arus aruhan Medan magnet Jari telunjuk Jari tengah untuk menentukan arah arus aruhan bagi dawai lurus
Ibu jari Gerakan dawai Arus aruhan Medan magnet Jari telunjuk Jari tengah untuk menentukan arah arus aruhan bagi dawai lurus
Ibu jari Gerakan dawai Arus aruhan Medan magnet Jari telunjuk Jari tengah Petua tangan kanan Fleming untuk menentukan arah arus aruhan bagi dawai lurus Gerakan magnet ke bawah adalah setara dengan gerakan dawai ke atas Info Celik
Tujuan : Mengkaji arah arus aruhan dalam solenoid Radas : Solenoid, magnet bar dan galvanometer berpusat sifar yang peka atau multimeter digital Bahan : Dawai penyambung dengan klip buaya
Perbincangan : Kesimpulan : 1. Bagi gerakan magnet bar yang mendekati solenoid : (a) arus aruhan mengalir untuk menghasilkan kutub di hujung solenoid yang sama dengan kutub magnet bar (b) gerakan magnet bar itu mengalami tentangan Arus aruhan mengalir dalam arah yang menghasilkan kutub magnet yang akan menyebabkan gerakan magnet bar mengalami tentangan. Keputusan : Kutub magnet bar Gerakan magnet bar pada hujung solenoid di A Arah pesongan penunjuk galvanometer (ke kiri atau ke kanan) Kekutuban magnet pada hujung solenoid di A (utara atau selatan) Utara Mendekati Ke kiri Utara Menjauhi Ke kanan Selatan Selatan Mendekati Ke kanan Selatan Menjauhi Ke kiri Utara 2. Bagi gerakan magnet bar yang menjauhi solenoid : (a) arus aruhan mengalir untuk menghasilkan kutub di hujung solenoid yang bertentangan dengan kutub magnet bar (b) gerakan magnet bar itu mengalami tentangan
“arus aruhan sentiasa mengalir pada arah yang menentang perubahan fluks magnet yang menyebabkannya.” —Hukum Lenz Heinrich Friedrich Emil Lenz (1804 - 1865) merupakan seorang ahli dalam elektromagnetik di Rusia. Dalam hukum yang ditemukan oleh Lenz, ia menjelaskan bahawa arus aruhan yang dihasilkan baik untuk melaksanakan pekerjaan mekanik, dengan cara mengembangkan tenaga.
Hukum Lenz digunakan untuk menentukan arah arus aruhan bagi solenoid
Penjana 04 Penjana Arus Terus Penjana Arus Ulang-alik
Penjana Arus Terus & Penjana Arus Ulang-alik Apakah prinsip kerja penjana arus tersebut ?
Contoh penjana di pasar malam
Contoh penjana di pasar malam
Tujuan : Mengumpul maklumat tentang struktur dan prinsip kerja penjana arus terus dan penjana arus ulang-alik Penjana arus terus Penjana arus ulamg-alik
Penjana arus terus Penjana arus ulang-alik Persamaan Mengaplikasikan aruhan elektromagnet Gegelung diputarkan oleh daya luar Gegelung memotong fluks magnet d.g.e. teraruh di dalam gegelung Perbezaan Hujung gegelung disambung kepada komutator gelang terbelah Hujung gegelung disambung kepada dua gelang gelincir Dua bahagian komutator saling bertukar sentuhan Gelang-gelang gelincir sentiasa bersentuhan dengan berus karbon yang sama Output ialah arus terus Output ialah arus ulang-alik
Rantaian Konsep Aruhan elektromagnet Faktor d.g.e. aruhan Arah arus aruhan Penjana dalam dawai lurus dan solenoid • Kelajuan gerakan relatif • Bilangan lilitan solenoid • Kekuatan medan magnet dalam dawai lurus dan solenoid • Penjana arus terus • Penjana arus ulang-alik
Selesaikan misi…
Terima kasih Selamat Maju Jaya