KEELEKTROMAGNETAN

FIZIK






TINGKATAN 5





























Bab 8




Keelektromagnetan





Disunting oleh Dengan kolaborasi bersama

Cikgu Desikan Cikgu Khairul Anuar



SMK Changkat Beruas, Perak SMK Seri Mahkota, Kuantan

Bab 8



Keelektromagnetan







Pelajar-pelajar yang dikasihi,

Orang yang bijaksana tidak ada dua minda; dermawan
tidak pernah bimbang; orang yang berani tidak pernah

takut.
TINGKATAN 5 FIZIK
Objektif Pembelajaran:


1. Menganalisis kesan magnet ke atas 3. Menganalisis aruhan elektomagnet

suatu konduktor pembawa arus 4. Menganalisis transformer
2. Memahami daya ke atas konduktor 5. Memahami penjanaan dan penghantaran
3. pembawa arus dalam suatu medan elektrik
magnet
2016 2007 2008 2009 Analisis Soalan-soalan Tahun Lepas





2011
2010
5
P1 5 5 5 6 3 2012 2013 2014 2015
4
5
A 1 1 1 - 1 1 1 1
P2 B - - - - 1 - - -
C - - - - - - - -

A - - - - - - - -
P3
B - - 1 1 - - - 1

Bab 8



Keelektromagnetan









Peta Konsep



Keelektromagnetan




Kesan kemagnetan Daya ke atas Aruhan Transformer
arus konduktor elektomagnet
pembawa arus Transformer

injak naik & injak turun
Medan magnet d.g.e dan arus
disebabkan Medan teraruh
arus magnet paduan Rumus
Hukum Faraday transformer

Solenoid
Petua tangan kiri Kehilangan
Fleming Hukum Petua tangan tenaga

Elektromagnet Lenz kanan
Fleming
Daya putaran Penjanaan dan
Aplikasi penghantaran
elektromagnet Penjana elektrik
Motor a.t.

a.t. & a.u

8.1 Kesan medan magnet pada suatu konduktor pembawa arus






Apabila arus mengalir
melalui gegelung, ia

menghasilkan medan
Magnet sementara magnet.
yang dihasilkan

dengan mengalirkan Teras besi lembut
arus elektrik melalui menjadi magnet

gegelung wayar sementara apabila
arus mengalir (suis
yang dililit pada dihidupkan).
teras besi


Electromagnet
Digunakan dalam Apabila arus berhenti
motor, penjana, mengalir (suis

geganti, pembesar dimatikan), teras besi
suara, cakera keras, kehilangan
mesin MRI. Teras besi kemagnetan.


lembut Wayar














4

Apakah medan magnet?

 Medan magnet ialah kawasan di sekitar satu magnet atau satu konduktor yang membawa arus

di mana satu daya magnet akan bertindak pada suatu bahan magnet.
 Medan magnet terdiri daripada garis magnet atau fluks magnet.

 Garis-garis medan magnet yang rapat mewakili medan magent yang kuat.
 Arah medan magnet ditakrifkan sebagai arah yang ditunjukkan oleh jarum kompas yang
diletakkan dalam medan magnet.


Petua genggaman tangan kanan


 Genggam wayar menggunakan tangan kanan, dengan ibu jari menunjuk ke arah arus. Jari
anda yang lain menggelilingi dawai menunjukkan arah medan magnet.

 Apabila arah arus diterbalikkan, arah medan magnet juga terbalik.



Garis medan
magnet


Arus Ibu jari
mengikut arah

arus








Jari yang lain Tangan kanan

menunjukkan
arah medan
Dawai lurus
membawa arus 5

Corak dan arah medan magnet bagi medan magnet yang dihasilkan oleh :


1. Dawai lurus membawa arus




















































Arus ke dalam kertas Arus keluar dari kertas



6

2. Gegelung bulat































3. Solenoid





























7

Ibu jari menunjukkan Catatan:

arah kutub utara Petua Genggam Tangan Kanan
untuk Solenoid
Kekutuban medan yang dihasilkan


N s oleh solenoid dapat ditentukan
dengan mengenggam solenoid

dengan tangan kanan supaya jari-
jari melengkung mengikut arah
pengaliran arus. Arah ibu jari
jari-jari melengkung
mengikut arah pengaliran arus menuju ke kutub utara solenoid.








Magnitud Bilangan

arus yang lilitan

mengalir solenoid
Faktor-faktor yang

mempengaruhi
kekuatan medan
magnet bagi suatu

elektromagnet



Jarak antara Penggunaan

lilitan teras besi
lembut


8

Aplikasi elektromagnet




Loceng elektrik

Suis
1. Apabila suis ditekan, litar Bateri
dilengkapkan, arus mengalir Spring

dalam solenoid dan teras
besi lembut dimagnetkan.

2. Pemukul ditarik bersama Sentuhan
angker besi lembut oleh
teras besi lembut yang Skru pelaras

menjadi electromagnet Angker besi
menyebabkan pemukul lembut

memukul loceng dan
menghasilkan bunyi.
3. Sentuhan dengan skru Electromagnet Pemukul

pelaras terbuka dan litar
terputus. Apabila litar

terputus, teras besi hilang
kemagnetan.


4. Kepingan spring menarik angker besi kembali, litar disambung semula.
5. Proses ini berulang dan menghasilkan bunyi loceng tanpa henti.







Bagaimana loceng elektrik berfungsi?
9

Geganti magnet



Sambungan ke litar 2
Sesentuh 1. Geganti magnet digunakan
sebagai satu suis yang
menggunakan arus kecil
untuk menghidup atau
Angker besi

lembut mematikan satu litar lain yang
menggunakan arus yang

besar.
2. Litar 1 hanya memerlukan
arus yang kecil.


Electromagnet Litar 1 3. Apabila suis ditutup, arus
mengalir dalam gegelung,

menyebabkan teras besi
lembut dimagnetkan dan
Suis 1 menarik angker besi lembut.


4. Gerakan angker besi lembut melengkapkan litar kedua. Litar kedua dihidupkan.

5. Arus yang besar mungkin mengalir melalui litar 2 untuk mengendalikan motor atau lampu yang
berkuasa tinggi.

6. Kelebihan menggunakan geganti adalah
a) arus yang kecil (litar 1) boleh digunakan untuk menghidupkan dan mematikan litar dengan
arus yang besar (litar 2).

b) litar 1 mungkin mengandungi komponen seperti perintang peka cahaya (LDR), yang
menggunakan arus kecil.

c) Hanya litar dengan arus yang besar perlu disambungkan dengan dawai yang tebal.

10

Cuping Telinga Telefon teras besi

1. Apabila seseorang bercakap melalui mikrofon telefon, arus
tenaga bunyi ditukarkan kepada arus elektrik yang
berubah-ubah.

2. Apabila arus berubah-ubah itu mengalir melalui diafragma
solenoid cuping telinga telefon, arus ini akan

menghasilkan medan magnet yang berubah-ubah
kekuatannya.
3. Diafragma akan bergetar akibat tarikan yang berubah- gegelung

ubah dan menghasilkan bunyi. Magnet kekal



Alat pemutus litar

1. Litar pemutus bertindak sebagai Angker besi lembut
suis automatik yang Butang Reset ditarik ke arah
memutuskan litar apabila arus elektromagnet.

menjadi terlalu besar.
2. Arus boleh menjadi berlebihan Spring

apabila terdapat litar pintas atau menarik
terlampau beban (overload). sentuhan
3. Kekuatan medan magnet bagi Bekalan Elektromagnet

elektromagnet meningkat tiba- utama ke kegunaan
tiba. Angker besi lembut ditarik rumah

ke arah elektromagnet. Sentuhan

4. Ini menyebabkan spring menarik sentuhan dan memutuskan litar. Arus berhenti mengalir dalam
litar serta merta.
5. Selepas kerja pembaikan dilakukan, butang set semula ditekan untuk menghidupkan bekalan

lagi. 11

8.2 Daya ke atas konduktor pembawa arus dalam suatu medan magnet


Apa yang akan berlaku kepada konduktor pembawa arus dalam medan magnet?


konduktor ditolak
ke atas












suis ditutup

Apabila konduktor yang membawa arus elektrik melalui medan magnet yang lain, daya

magnet dikenakan pada wayar.

Gabungan medan magnet disebabkan oleh arus di dalam konduktor dan medan magnet luar

menghasilkan medan magnet paduan. Medan magnet paduan ini menghasilkan daya magnet
yang kemudiannya bertindak atas konduktor pembawa arus.


Arah Daya


Arah Medan
Arah daya magnet, F, yang Magnet
bertindak atas konduktor boleh
ditentukan dengan menggunakan

Petua Tangan Kiri Fleming.



Arah
Arus 12

Penyiasatan ke atas daya pada konduktor pembawa arus dalam medan magnet





dawai
Magnet kuprum tebal
Magnadur



Yok keluli

berbentuk - +
U -
Bekalan

kuasa a.t.
dawai kuprum
pendek


Menunjukkan arah daya menggunakan Petua Tangan kiri sebelah Fleming.













F F













Rajah 1 Rajah 2 13

F F













Rajah 3 Rajah 4









Arah medan magnet adalah selari dengan arah arus.



Wayar pendek pegun.






Rajah 5




1. Apabila konduktor pembawa arus berada dalam medan magnet magnet kekal, interaksi

antara kedua-dua medan magnet menghasilkan suatu daya pada konduktor itu.

2. Arah medan magnet, arus dan daya yang bertindak pada konduktor adalah berserenjang
antara satu sama lain.
14

Bagaimana konduktor pembawa arus dalam medan magnet mengalami daya?

1. Magnet kekal mempunyai medan magnet Medan magnet pada magnet kekal

yang seragam dan selari.
2. Konduktor membawa arus menghasilkan

medan magnet di sekelilingnya.
3. Kedua-dua medan magnet ini berinteraksi
dan menghasilkan satu medan magnet N S

paduan yang dinamakan medan lastik
(catapult field).

4. Di bahagian atas konduktor, garis-garis
medan magnet kekal dan medan magnet

konduktor adalah dalam arah yang sama. Ini
menyebabkan medan magnet di bahagian Medan magnet
atas konduktor menjadi lebih kuat. pada

5. Di bahagian bawah konduktor, garis-garis konduktor
medan magnet kekal dan medan magnet membawa arus

konduktor dalam arah yang bertentangan. elektrik
Ini menyebabkan medan magnet di
bahagian bawah konduktor menjadi lebih

lemah.
6. Perbezaan kekuatan medan magnet di

bahagian atas dan bawah ini menyebabkan
satu daya paduan dihasilkan. Daya paduan
ini akan menyebabkan konduktor ditolak dari N S

kawasan medan magnet yang kuat ke
kawasan medan magnet yang lebih lemah.

15

Medan lastik (catapult field) Kawasan medan

magnet kuat











N S













Kawasan medan Daya
magnet lemah
pada konduktor








Meningkatkan arus

dalam konduktor Magnitud daya yang Daya yang lebih besar

bertindak
ke atas konduktor

membawa arus dalam

Gunakan magnet kekal suatu medan magnet.
kukuh Daya yang lebih besar


16

Medan magnet paduan/ medan lastik untuk gegelung pembawa arus dalam medan magnet


Medan magnet pada gegelung
Medan magnet pada magnet kekal pembawa arus










N S



















F







N S










F


Medan lastik bagi gegelung yang pembawa arus 17

Tunjukkan arah daya paduan, F.





F
Apa yang akan berlaku kepada gegelung?

Gegelung akan berputar ikut arah jam.




F
Arus




Bagaimana motor arus terus berfungsi?




Gegelung dawai Komutator:
Magnet kekal Songsangkan arah arus dalam

gegelung setiap separuh putaran
supaya gegelung terus berputar

dalam arah yang sama



Spring Komutator Berus karbon:
Bersentuhan dengan komutator
supaya arus dari bateri memasuki


Berus gegelung.
karbon
Spring:

Menolak berus supaya ia akan sentiasa
bersentuhan dengan komutator
18

Prinsip kerja Motor arus terus



1 • Apabila arus mengalir melalui gegelung
B C mendatar, medan magnet dihasilkan di

N F F S sekitarnya.
• Interaksi antara medan magnet yang

dihasilkan oleh arus dan medan magnet
A D
magnet kekal menghasilkan medan
lastik
____________ dan 2 daya putaran.
• Arah daya putaran ini ditentukan dengan
Petua tangan kiri Fleming.

memutarkan
• Kedua-dua daya __________________
ikut arah lawan jam
gegelung _______________________.



C
2



N S

• Apabila gegelung sampai ke kedudukan D
tegak, sentuhan di antara berus karbon B

dengan komutator terputus.
• Tiada A
__________ daya putaran dihasilkan
kerana tiada arus yang mengalir dalam

gegelung.
• Tetapi gegelung terus berputar

disebabkan _______________ gegelung.
inersia
19

3 C B


N F S
• Apabila gegelung dalam kedudukan F
mendatar semula, kedudukan sisi
gegelung berubah. D A

menterbalikkan
• Komutator ___________________
arah arus dalam gegelung untuk

memastikan daya-daya terhasil pada
gegelung memutarkan gegelung dalam
satu arah sahaja.

• Jadi gegelung masih berputar dalam
arah
________ yang sama




4 B • Proses di atas berulang dan motor
terus berputar.


N S
A
C





D









20

arus yang Bilangan

mengalir dalam lilitan
gegelung gegelung


Faktor-faktor yang
mempengaruhi

kelajuan putaran

motor elektrik



Kekuatan Luas

medan Permukaan

magnet gegelung








“ Hidup ini seperti menunggang basikal, untuk





menjaga keseimbangan anda, anda mesti
” Albert Einstein
terus bergerak.




(1879 - 1955) 21

Latihan 8.1


a) Pada rajah 1.1, lakarkan medan magnet antara dua magnet magnadur.













N S














b) Pada rajah 1.2, lakarkan medan magnet yang dihasilkan oleh conduktor yang membawa arus
ke dalam kertas.

























22

c) Pada rajah 1.3, lakarkan medan magnet yang dihasilkan oleh konduktor yang membawa arus
ke dalam kertas di antara dua magnet magnadur. Seterusnya, lukiskan arah daya yang

bertindak ke atas konduktor.












N S













Daya




d) Apakah nama medan yang anda lukis dalam rajah 1.3?

Medan lastik




e) Nyatakan dua faktor yang mempengaruhi daya yang bertindak pada konduktor.

Magnitud arus yang mengallir dalam konduktor


Kekuatan magnet kekal






23

8.3 Aruhan elektromagnet

Aruhan elektromagnet adalah penghasilan daya gerak elektrik (d.g.e) aruhan

dalam satu konduktor apabila terdapat perubahan fluks magnet kesan daripada

gerakan relatif antara konduktor dan medan magnet.


Bagaimana arus teraruh dihasilkan?

• Arus teraruh dihasilkan hanya apabila terdapat gerakan relatif antara konduktor /
gegelung dan garis medan magnet.



• Gerakan relatif konduktor merentasi medan magnet boleh dihasilkan dengan:


1. Mengerakkan dengan cepat satu 2. Mengerakkan magnet kekal ke dalam

konduktor lurus ke dalam satu suatu solenoid atau sebaliknya.
medan magnet atau sebaliknya.


Gerakan Magnet
merentasi digerakkan ke
medan
dalam gegelung







d.g.e teraruh
menyebabkan
arus teraruh
Galvanometer
mengalir



Galvanometer

24

Setiap kali dawai lurus memotong merentasi medan magnet, atau magnet kekal bergerak ke arah

solenoid, arus yang teraruh dalam gegelung dan pesongan diperhatikan pada galvanometer
sensitif.



Arus ini dipanggil arus aruhan. The daya gerak elektrik yang dihasilkan dipanggil d.g.e. aruhan.






A. Elektromagnet induksi dalam satu Galvanometer
Wayar
dawai lurus. penyambung


dengan klip
Pemerhatian : buaya

1. Jika galvanometer yang

menunjukkan pesongan,
bermakna arus teraruh
dihasilkan

2. Arus diaruhkan dalam
konduktor lurus apabila ia rod kuprum

bergerak dan memotong dengan
garisan medan magnet (1 & 2 hujung

sahaja). terdedah
3. Pergerakan rod kuprum Magnet
mestilah berserenjang dengan Magnadur

arah garisan medan magnet (1
& 2 sahaja) supaya arus teraruh

boleh dihasilkan.
25

B. Aruhan elektromagnet dalam solenoid



Galvanometer Galvanometer




Galvanometer





Solenoid Solenoid Solenoid




Magnet
Magnet Magnet





1. Tolak magnet bar ke 2. Pegang bar magnet 3. Tarik magnet bar

dalam solenoid. dalam solenoid. daripada solenoid.
Perhatikan pesongan Perhatikan bacaan Perhatikan pesongan

galvanometer. galvanometer. galvanometer.






Pemerhatian :


1. Galvanometer menunjukkan bacaan yang positif apabila magnet bar dan solenoid
menghampiri satu sama lain. Ini menunjukkan bahawa arus telah terhasil dalam solenoid

pada arah tertentu.




26

2. Galvanometer menunjukkan bacaan negatif apabila magnet dan solenoid bergerak menjauhi
satu sama lain. Ini menunjukkan bahawa arus yang terhasil dalam solenoid pada arah yang

bertentangan.
3. Arus teraruh apabila terdapat gerakan relatif antara solenoid dan magnet.





Kesimpulan

1. Arus teraruh dalam konduktor lurus apabila ia bergerak dan memotong garisan medan

magnet.
2. Arus teraruh dalam sebuah solenoid apabila terdapat gerakan relatif antara solenoid dan

magnet.



1 Bagaimana untuk menunjukkan arah arus aruhan dalam satu dawai lurus?




Arah daya /

Arah medan gerakan
magnet Petua Tangan Kanan Fleming


Jika ibu jari dan dua jari pertama di sebelah

tangan kanan diletakkan pada sudut tepat
antara satu sama lain dengan jari pertama
Arah menunjuk ke arah medan magnet dan ibu jari

magnet ke arah usul itu, maka jari kedua menuju ke

medan arah arus teraruh.





27

Q
garisan medan magnet Arah gerakan

A PQ wayar digerakkan secara menegak
ke bawah dalam medan magnet.



The arus aruhan akan mengalir dari P

ke Q.
[Guna peraturan tangan kanan Fleming]





P




2 Bagaimana untuk menunjukkan arah arus aruhan dalam solenoid?





Lenz’s Law Gerakan relatif antara Kekutuban di hujung
magnet dan solenoid solenoid yang menghadap
Arus aruhan yang magnet

terhasil sentiasa Mendekati satu sama lain Kekutuban yang sama

mengalir pada dengan magnet
arah yang menentang Menjauhi satu sama lain Kutub bertentangan dengan

perubahan fluks magnet

magnet yang
menghasilkannya.





28

Magnet digerakkan ke arah solenoid

arus aruhan menghasilkan kutub Utara untuk

menentang gerakan magnet yang mendekati
solenoid





Tolakan



Magnet digerakkan
ke arah solenoid











Magnet digerakkan menjauhi solenoid


arus aruhan menghasilkan kutub Selatan untuk
menarik magnet yang bergerak menjauhi solenoid







Tarikan



Magnet digerakkan
menjauhi solenoid





29

Hukum Faraday


Magnitud d.g.e aruhan yang mengalir dalam suatu konduktor adalah berkadar

secara langsung dengan kadar perubahan fluks magnet.








Kelajuan Pergerakan Arus aruhan lebih

magnet atau solenoid besar








Bilangan lilitan pada Magnitud arus aruhan Arus aruhan lebih

solenoid dalam solenoid besar





Tambah kekuatan medan

magnet melalui Arus aruhan lebih
penggunaan magnet besar

yang lebih kuat














30

Tunjukkan arah yang arus aruhan dihasilkan apabila magnet digerakkan pada arah yang
seperti di bawah :




Galvanometer Galvanometer











Arah pergerakan Arah pergerakan




S N N S N S S N










Galvanometer Galvanometer











Arah pergerakan Arah pergerakan




S N S N N S N S




31

Aplikasi aruhan elektromagnet


Penjana Arus

1. Fungsi penjana arus adalah menukarkan tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik.
2. Prinsip kerja penjana arus adalah berdasarkan aruhan elektromagnet dan menggunakan Petua
Tangan Kanan Fleming.

3. Penjana arus dibahagikan kepada penjana arus terus dan penjana arus alternatif.




Penjana Arus Terus




Gegelung
Magnet kekal











Spring






Komutator

memterbalikkan sambungan gegelung

Berus karbon dengan litar luar pada setiap separuh
kitaran, supaya arus dalam litar luar

sentiasa mengalir dalam arah yang
sama.


32

Bagaimanakah penjana arus terus berfungsi?
Tunjukkan arah pergerakan gegelung AB dan CD.
Tandakan arah arus aruhan dalam gegelung dan galvanometer.


C
1 2

B C F

N F F S N D B S


F
A D


A














bawah
1. Gegelung AB bergerak ke ___________, 1. Sisi AB dan CD bergerak __________
selari
atas
gegelung CD bergerak ke ___________. dengan medan magnet dan dengan itu
memotong
tidak ______________ garisan medan
2. Apabila gegelung berputar, gegelung magnet.

memotong garisan medan magnet dan
arus teraruh
arus teraruh dalam gegelung dari 2. Tiada _____________________dihasilkan
__________dan dari ______________. pada ketika itu.
D ke C
B ke A

3. Galvanometer akan terpesong ke 3. Galvanometer kembali kepada _________.
sifar
__________.
kanan
33

3 4 B


C B F

N F F S N A D S


F
D A


C















selari
1. Apabila gegelung terus berputar, arus 1. Sisi AB dan CD bergerak ____________
sekali lagi akan teraruh dalam gegelung dengan medan magnet dan tidak

tetapi arahnya sekarang bertentangan ______________garisan medan magnet.
memotong
dengan yang dalam rajah 1 iaitu dari

___ ke ___ dan dari ____ke _____. 2. Tiada _______________________yang
arus aruhan
B
C D
A
dihasilkan pada ketika itu.
2. Walau bagaimanapun, arah arus melalui
litar luar tetap sama, jadi galvanometer 3. Galvanometer kembali ke kedudukan
masih terpesong ke ________. _____________.
kanan
sifar

4. Proses ini ________________.
berulang


34

Arus yang teraruh berubah dari maksimum kepada sifar, mengalir dalam satu arah sahaja.
Oleh itu, arus aruhan ini dipanggil arus terus.





Arus aruhan
Induced Current


1 cycle
1 pusingan










Sudut
Angle













0° 90° 180° 270° 360°
B C B



A C B D B C A
C B C


D A A D
D A D




35

Penjana Arus Ulang- alik





















Penjana a.u. Magnet Gegelung
ciptaan Nikola Tesla
Magnet





Mentol









Gelang gelincir

Berus Karbon




1. Kedua-dua hujung gegelung disambungkan kepada dua gelang gelincir yang memutarkan
gegelung.
2. Setiap gelang gelincir sentiasa bersentuhan dengan berus karbon yang sama.




36

Bagaimanakah penjana arus ulang alik berfungsi?
Tunjukkan arah pergerakan gegelung AB dan CD.
Tandakan arah arus aruhan dalam gegelung dan galvanometer.




1 2 C

B C F

N F F S N D B S



A D
P F
P
A



Q Q





selari
bawah
1. Gegelung AB bergerak ke ___________, 1. Sisi AB dan CD bergerak __________
gegelung CD bergerak ke ___________. dengan medan magnet dan dengan itu
atas
tidak ______________ garisan medan
memotong
2. Apabila gegelung berputar, gegelung magnet.
memotong garisan medan magnet dan
arus teraruh
arus teraruh dalam gegelung dari 2. Tiada _____________________dihasilkan
____ke_____dan dari _____ke_______. pada ketika itu.
C
B
A
D
sifar
3. Dalam litar luar, arus mengalir dari 3. Galvanometer ini kembali kepada ______.
P Q
____ke _____.

37

B

3 4 F
C B A


N F F S N C S



D A F
P P
D





Q Q



selari
1. Selepas kedudukan menegak, arus 1. Sisi AB dan CD bergerak ____________
meningkat sehingga mencapai nilai dengan medan magnet dan tidak

maksimum apabila gegelung berada dalam ______________garisan medan magnet.
memotong
kedudukan mendatar.

2. Tiada _______________________yang
arus aruhan
2. Gegelung CD bergerak ke _________, dihasilkan pada ketika itu.
bawah
atas
gegelung AB bergerak ke __________.
3. Galvanometer kembali ke kedudukan
3. Arah arus aruhan dalam gegelung adalah _____________.
sifar
dari ____ ke ____ dan dari ___ ke _____.
C D A B
4. Proses ini ________________.
berulang
4. Arah arus yang melalui litar luar adalah dari

Q P
berus karbon ____ ke ___ yang mana
diterbalikkan.


38

Arus aruhan
Induced Current


1 cycle
1 pusingan









Sudut
Angle













0° 90° 180° 270° 360°
B B
C

A C B B C A
C D C
B
D A A
P D P P P D P D
Q Q Q A Q Q




1. Output arus yang dijana penjana ini arus ulang-alik kerana arah arus dalam litar luar berubah
setiap kali gegelung melepasi kedudukan menegak.

2. Andaikan aliran arus dari P ke Q adalah positif dan aliran arus dari Q ke P adalah negatif.
3. Arus mengubah magnitud dan arahnya selepas setiap separuh kitaran.
39

arus terus arus ulang alik




Magnitud mungkin: Magnitud mungkin:

a) tetap a) tetap
b) berubah dengan masa tetapi b) berubah dengan masa dan



arah tetap arah berubah secara berkala






I (A) Arah dan magnitud I (A) Magnitud malar tetapi

malar arah berubah





t (s) t (s)










I (A) Arah tetap tetapi

magnitude berubah I (A) Magnitud dan arah yang
berubah




t (s) t (s)






40

arus yang mengalir
arus yang ke depan ke belakang

mengalir magnitud dalam dua arah
dalam satu mungkin: bertentangan dalam
arah sahaja a) tetap litar. Ia menukar arah

dalam litar b) berubah secara berkala.

dengan masa






arus ulang
arus terus a.t. dan a.u. alik
(a.t.)
(a.u.)
tidak boleh boleh mengalir

mengalir melalui melalui kapasitor
kapasitor boleh mengalir
melalui

perintang /
mentol




kapasitor capacitor
kapasitor


bulb bulb



resistor perintang
resistor
mentol 41

I (A)
 Arus meningkat dari sifar hingga
A
I o nilai maksimum, +I (di A), dan
o
kembali kepada sifar (di B). Ia

B D kemudian menukar arahnya dan
O T 2T t (s) meningkat kepada -I (di C) dan
o
kembali kepada sifar.

-I o C

o
1 cycle I = arus puncak,
V = voltan puncak
o
arus ulang alik
 Masa yang diambil untuk satu

kitaran dari O ke D dikenali
tempoh, T.


V (V)  Frekuensi arus, f = 1/T


A
V o  Di Malaysia, frekuensi bekalan

a.u. ialah 50 Hz. Maka, tempoh
B D
O T 2T t (s) bagi a.u. :


T = 1/50 = 0.02 saat.
-V o C

1 cycle



voltan ulang alik

42

Exercise 8.1


1. Rajah 2 menunjukkan struktur penjana elektrik yang ringkas.



























Diagram 2.1


a) Apakah jenis penjana yang ditunjukkan dalam Rajah 2?


penjana arus ulang alik



b) Namakan bahagian yang berlabel


gelang gelincir
(i) P : ___________________________________________
(ii) Q : ___________________________________________
berus karbon


c) Namakan fenomena fizik yang berkaitan dengan prinsip penjana?

Electromagnetic induction

43

d) Dengan menggunakan paksi di bawah, lakarkan graf voltan merentasi perintang (V)
terhadap masa (t).


Voltan (V)









Masa (t)










e) Nyatakan dua cara yang boleh meningkatkan voltan yang dihasilkan oleh penjana.


Menambah bilangan lilitan gegelung

Meningkatkan kelajuan putaran gegelung



f) Lukiskan arah arus dalam gegelung pada ketika yang ditunjukkan dalam Rajah 2.1.





















44

2. Rajah menunjukkan arus ulang-alik dengan magnitud yang berubah dengan masa.


I / A



5





t / s
0.08



- 5






a) Apakah arus puncak?

b) Apakah tempoh arus ulang alik?
c) Apakah frekuensi arus ulang alik?














Jaw :

a) 5 V
b) 0.04 s

c) 25 Hz



45

8.4 Transformer



Transformer adalah alat elektrik yang meningkatkan atau mengurangkan voltan ulang alik
berdasarkan prinsip aruhan elektromagnet.



Struktur transformer ringkas





Teras besi lembut berlamina









V P V S






Gegelung Gegelung sekunder

primer
Struktur transformer Simbol transformer



 Transformer terdiri daripada dua  Teras besi lembut berfungsi
gegelung dawai yang dililit pada teras memindahkan fluks magnet yang

besi lembut. berubah-ubah dari gegelung primer
 Gegelung yang disambungkan kepada kepada gegelung sekunder.

voltan input dipanggil gegelung utama.
Gegelung yang disambungkan kepada
voltan output dipanggil gegelung

sekunder. 46

Prinsip operasi transformer ringkas

 Prinsip kerja sebuah transformer adalah  The changing magnetic flux is cut by the

melibatkan kelektromagnetan dan prinsip secondary coil, producing induced e.m.f. in
aruhan elektromagnet. the secondary coil.

 Apabila arus ulang-alik dengan voltan  d.ge aruhan yang terhasil dalam gegelung
input, V dialirkan melalui gegelung sekunder membolehkan satu arus ulang alik
P
primer, suatu medan magnet yang dengan voltan output, V mengalir melalui
S
berubah-ubah dihasilkan di sekeliling beban yang disambung merentasi gegelung
gegelung primer. sekunder.

 Teras besi lembut dimagnetkan dan  Magnitud voltan output, V bergantung
S
memindahkan medan magnet yang kepada nisbah bilangan gegelung primer
berubah-ubah ini kepada gegelung dan bilangan gegelung sekunder.

sekunder.



Mengapa transformer tidak berfungsi dengan bekalan kuasa a.t.?



 Arus yang teraruh dalam gegelung  Arus terus malar yang mempunyai
sekunder hanya apabila terdapat fluks magnitud dan arah yang tetap tidak

magnet yang berubah-ubah disebabkan menghasilkan fluks magnet yang
arus primer yang berubah-ubah (arah dan berubah-ubah dalam gegelung sekunder.
magnitud yang berubah-ubah)  Oleh itu, aruhan elektromagnet tidak

 Bekalan kuasa arus terus membekalkan berlaku.
arus malar dalam litar utama.








47

Hubungan antara bilangan lilitan gegelung dengan voltan dalam transformer



 Mengikut Hukum Faraday:



Voltan ∝ bilangan lilitan gegelung
V P N P N S V S

V N α

V  kN V P  V S Gegelung Gegelung

N N sekunder
V  k P S primer

N V = Voltan input (primer)
p
V = Voltan output (sekunder)
s
N = bilangan lilitan gegelung primer
p
N = bilangan lilitan gegelung sekunder
s
Transformer injak naik X Transformer injak turun



Transformer injak naik Transformer injak turun
Jika N lebih daripada N , maka V lebih daripada V p Jika N kurang daripada N , maka V kurang daripada V p
p
s
s
s
p
s

V P N P N S V S V P V S V P N P N S V S V P V S







N > N , V > V p N < N , V < V p 48
s
p
p
s
s
s

Hubungan antara kuasa output dan kuasa input dalam suatu transformer unggul

 Sebuah transformer memindahkan  Dalam transformer ideal, tidak ada

tenaga elektrik dari gegelung primer kehilangan tenaga semasa proses
kepada gegelung sekunder. mengubah voltan.

 Litar utama transformer menerima
kuasa pada voltan tertentu daripada Kuasa yang Kuasa yang
bekalan kuasa a.u. transformer dibekalkan kepada = digunakan dalam

memberikan kuasa ini pada voltan lain gegelung primer gegelung sekunder
untuk peralatan elektrik yang

disambungkan ke litar sekunder. Kuasa Input = Kuasa Output


V I = V I
s s
p p







Bekalan Alat
kuasa a.u. Kuasa input Kuasa output elektrik





Litar primer Litar sekunder




Kehilangan tenaga dalam suatu transformer


 Bagi suatu transformer secara praktikalnya akan mengalami kehilangan sebahagian kecil
tenaga terutamanya dalam bentuk tenaga haba.
 Kuasa output akan lebih rendah berbanding kuasa input.

 Maka, kecekapan transformer kurang daripada 100%. 49

Kecekapan sebuah transformer

Kehilangan kuasa adalah disebabkan oleh

Kuasa Output a) pemanasan gegelung
Kecekapan   100% b) arus pusar dalam teras besi
Kuasa Input
c) pemagnetan dan nyahmagnetan teras
d) kebocoran fluks magnet.









kuasa input kuasa output

daripada yang berguna
bekalan kuasa yang dibekalkan
a.u. kepada peranti

elektrik


Kehilangan
kuasa

Punca kehilangan tenaga dalam transformer Cara meningkatkan kecekapan transformer


Rintangan gegelung Menggunakan dawai kuprum yang tebal untuk
 semua gegelung mempunyai rintangan membuat gegelung.

 haba yang dihasilkan apabila arus mengalir Rintangan akan berkurang apabila ketebalan
melaluinya dawai bertambah.








50