1.0 ASAS ELEKTRIK

SIJIL
TEKNOLOGI ELEKTRIK

SKE 1023

PRINSIP ELEKTRIK

ASAS ELEKTRIK

DEFINISI ELEKTRIK

Elektrik adalah merupakan satu tenaga yang
tidak dapat dilihat tetapi boleh dirasai dan
digunakan oleh manusia pada hari ini dan

akan datang.

Tenaga elektrik dapat dihasilkan kesan
daripada tindakan:-
• Geseran, Haba, Aruhan elektromagnet

Tindakan daripada tenaga elektrik boleh
ditukarkan kepada beberapa punca tenaga yang

lain yang boleh digunakan seperti:
• Tenaga cahaya - seperti lampu
• Tenaga haba - seperti seterika
• Tenaga bunyi - seperti radio
• Tenaga gerakan - seperti motor

Elektrik terdiri daripada dua (2) jenis iaitu:
• Elektrik Statik – Keadaan di mana tiada

pergerakan elektron dalam arah tertentu.
• Elektrik Dinamik – Keadaan di mana terdapat

pergerakan elektron dalam arah tertentu.

ELEKTRON BEBAS

• Daya untuk menggerakkan elektron ini
dikenali sebagai tenaga elektrik (daya gerak
elektrik - d.g.e) atau sumber elektrik dinamik.

• Tenaga ini perlu kuat bagi menolak elektron
dan seterusnya bergerak mengatasi rintangan
litar dan lampu.

KUANTITI ASAS ELEKTRIK

NO. KUANTITI ASAS TAKRIFAN SIMBOL UNIT

1. Daya Gerak Elektrik Daya atau tekanan elektrik yang E Volt(V)

(d.g.e) menyebabkan cas elektrik mengalir. Q Coulomb(C)
I Ampere (A)
Contoh sumber yang menghasilkan
V Volt(V)
tenaga elektrik adalah bateri dan R Ohm

janakuasa.

2. Cas Elektrik Terdiri daripada cas positif dan cas
negatif. Kuantiti cas ini dinamakan

Coulomb.

3. Arus Pergerakan cas elektrik yang

disebabkan oleh pergerakan elektron

bebas. Ia mengalir dari terminal positif

ke terminal negatif.

4. Bezaupaya (voltan) Perbezaan keupayaan di antara dua titik
dalam litar elektrik

5. Rintangan Merupakan penentangan terhadap
pengaliran arus.

SUMBER DAN PENJANAAN
TENAGA ELEKTRIK

TENAGA YANG TIDAK BOLEH
DIPERBAHARUI

• Sumber tenaga yang tidak boleh diperbaharui (non-
renewable energy) merupakan tenaga yang tidak
boleh ditambah, digantikan atau diperbaharui, ianya
terhad dan akan kehabisan pada masa akan datang.
Contoh-contoh sumber tenaga yang tidak boleh
diperbaharui adalah seperti:

• Bahan api fosil (petroleum, gas asli, arang batu).
• Bahan radioaktif (tenaga nuklear).

TENAGA YANG BOLEH DIPERBAHARUI

Sumber tenaga yang boleh diperbaharui (renewable
energy ) merupakan tenaga yang boleh ditambah atau
diperbaharui selepas ianya digunakan.

• Tenaga angin
• Tenaga Hidro
• Tenaga solar
• Tenaga terma

TENAGA ANGIN

TENAGA SOLAR.

• Stesen solar menggunakan tenaga cahaya
matahari untuk menghasilkan tenaga elektrik
yang berterusan.

• Sumber tenaga utama bagi semua kehidupan
di alam ini. Ia tidak dapat digunakan secara
terus dan ‘penyadapan’ perlu dilakukan
sebelum tenaga ini dapat digunakan.

• Sebagai contoh tenaga solar ini digunakan di
kalkulator, kenderaan solar dan lain-lain.

TENAGA HIDRO

• menggunakan tenaga air untuk menggerakkan turbin

• Empangan dibina melintangi sungai-sungai di kawasan
tanah tinggi bagi penyimpanan air.

• Air di dalam empangan mempunyai tenaga keupayaan.

• Apabila air dibiarkan mengalir dari empangan ke
turbin, tenaga keupayaan air bertukar menjadi tenaga
kinetik.

• Tenaga kinetik air digunakan untuk memutarkan turbin
seterusnya menggerakkan penjana untuk menghasilkan
tenaga elektrik

Rajah 1.3 : Gambarajah blok janakuasa hidro

TENAGA TERMA

• menggunakan tenaga stim untuk menggerakkan turbin

• Stesen kuasa terma menggunakan air bersih yang diisi
ke dalam kitar tertutup.

• Air ini akan dipanaskan dengan menggunakan arang
batu atau minyak atau nukleus atau gabungan
antaranya di dalam dandang sehingga menghasilkan
stim pada suhu dan tekanan yang tinggi.

• Stim ini disalurkan ke turbin untuk menggerakkan
bilah-bilah kipas turbin itu agar dapat berputar.

• Tenaga stim yang maksimum akan berpindah ke
turbin dan bertukar kepada tenaga mekanik.

• Tenaga mekanik hasil putaran turbin pula akan
ditukar ke tenaga elektrik oleh penjana.

• Stim yang telah kehilangan tenaga dan bertekanan
rendah setelah memutarkan turbin, akan diekzoskan
ke bahagian pemeluap untuk disejukkan dan menjadi
air.

• Air ini kemudiannya disimpan dalam takungan dan
dipam semula ke dandang stim untuk mengulangi
kitar proses ini.

Gambarajah blok janakuasa terma

BEKALAN AT (ARUS TERUS)

• Arus yang mengalir dalam sesuatu litar pada satu arah
sahaja dinamakan arus terus (AT).

• Arus terus diperoleh daripada sumber seperti bateri,
sel suria dan penjana arus terus.

• Kebaikan bekalan AT ialah ia boleh dibawa ke mana-
mana dan dicas semula apabila kehabisan cas

20

BEKALAN AT (ARUS TERUS)

Arus
E

t

21

BEKALAN AU (ARUS ULANG ALIK)

• Arus ulang-alik (AU) ialah arus yang sentiasa berubah arah pengalirannya
mengikut perubahan kutub sumber bekalan.

• Penjanaan arus ulang-alik merupakan sumber utama bekalan tenaga
elektrik di Malaysia.

• Arus ulang-alik dijana di stesen janakuasa.
• Kebaikan bekalan AU ialah arusnya boleh dinaikkan dan diturunkan.
• Contoh bekalan AU ialah bekalan elektrik di rumah kediaman

22

BEKALAN AU (ARUS ULANG ALIK)

• Nilai arus akan meningkat dari sifar ke
maksimum pada arah positif dan kemudian
menurun ke sifar.

• Seterusnya, nilai arus ini akan menurun ke
maksimum pada arah negatif.

• Kemudian, nilai arus naik kembali ke sifar.

MENGENAL SEL KIMIA

(a) Sel Primer
• Sel kimia yang tidak boleh dicas semula

apabila telah kehabisan cas dikenal sebagai sel
primer.
• Antara sel primer ini ialah

– Sel kering
– Sel alkali
– Sel merkuri

25

(b) Sel Sekunder
• Sel kimia yang boleh dicas semula dikenal

sebagai sel sekunder

• Antara sel sekunder ialah :

– Akumulator Asid-plumbum
– Sel nikel-kadmium
– Sel solar

26

PENYAMBUNGAN :

1. SEL SIRI
2. SEL SELARI
3. SEL SIRI-SELARI

1.5 Sambungan Sel

• Sambungan Sesiri

E

• Terminal positif satu sel disambung ke terminal negatif yang yang berikut
seperti di atas

• Jika d.g.e satu sel ialah 1.2 volt dan empat sel disambung siri jumlah d.g.e,
E ialah 1.2 x 4 = 4.8 volt.

• Perhatikan voltan telah naik 4 kali keupayaan bateri untuk menghasilkan
arus adalah sama dengan satu sel.

28

1.5 Sambungan Sel

1.5 V 1.5 V 1.5 V 1.5 V 1.5 V

E

Berdasarkan litar di atas , kirakan jumlah dge

29

1.5 Sambungan Sel

• Sambungan Selari

• Terminal positif satu sel disambung ke terminal positif sel yang berikut
dalam selari seperti rajah di atas.

• Jika d.g.e satu sel ialah 1.2 volt, jumlah voltan melintangi bateri adalah
sama dengan satu sel saja iaitu masih 1.2 volt.

• Walaupun voltan tidak naik tetapi bateri tahan lama disebabkan arus
adalah daripada kesemua sel bukan hanya satu sel sahaja.

30

1.5 Sambungan Sel

1.5 V 1.5 V 1.5 V 1.5 V

Berdasarkan rajah, kirakan jumlah d.g.e.

31

1.5 Sambungan Sel

• Sambungan Siri - Selari

E

• Ini adalah gabungan antara bateri siri dan selari
• Jika d.g.e satu sel ialah 1.2 volt, dua sel siri disambung secara selari

dengan dua sel siri. Jumlah d.g.e E ialah 1.2 x 2 = 2.4 volt
• Perhatikan voltan telah naik sebanyak 2 kali keupayaan untuk

menghasilkan arus juga 2 kali keupayaan.

32

1.5 Sambungan Sel

2.4 V 2.4 V 2.4 V

2.4 V 2.4 V 2.4 V

E

Kirakan jumlah dge bagi litar di atas

33

OSILOSKOP

• Osiloskop ialah alat pengukuran yang dapat
menunjukan bentuk gelombang dan
parameter berkaitan voltan AT dan AU.

• Nilai voltan dapat diketahui daripada
gelombang yang terpapar pada skrin. Paksi
menegak mewakili nilai voltan dan paksi
mengufuk mewakili masa.

ARUS ULANG ALIK

• Arus AU = Arus yang sentiasa berubah arah alirannya
mengikut masa

• Sumber Au yang utama adalah Penjana AU

• Gelombang AU terdiri daripada :
(a) Gelombang Sinus
(b) Gelombang Gerigi
(c) Gelombang Segi Empat

36

(a) Gelombang Sinus
(b) Gelombang Gerigi
(c) Gelombang Segi Empat

37

1.7.2 Penjana Fungsi & Osiloskop

• Di dalam makmal gelombang AU dapat dihasilkan menggunakan penjana fungsi
(function generator)

• Untuk memaparkan gelombang tersebut, Penjana Fungsi perlu disambungkan ke
suatu alat iaitu Osiloskop (oscilloscope).

(a) Osiloskop (b) Penjana Fungsi

38

• Bentuk-bentuk gelombang juga dapat dicerap
secara serentak dengan menggunakan
osiloskop yang mempunyai lebih dari satu
saluran.

BENTUK GELOMBANG ARUS ULANG ALIK

Parameter Osiloskop

1. Kitar = Bentuk gelombang lengkap yang terdiri daripada kitar positif dan kitar
negatif

2. Tempoh, T = Masa yang diambil oleh sesuatu gelombang bagi melengkapkan satu
kitar.
• Unit tempoh adalah saat (s).
• Rumus :

T = 1 / f di mana f = frekuensi (Hz)

3. Frekuensi, F = Bilangan pengulangan kitaran dalam masa satu saat

• Unit frekuensi ialah Hertz (Hz)

• Rumus :

f = 1/T di mana T = Tempoh (saat)

Parameter Osiloskop

4. Voltan Puncak, Vp = nilai voltan maksimum atau nilai yang tertinggi yang boleh
dicapai oleh gelombang dari aras ‘0’.

• Semua gelombang AU mempunyai dua nilai voltan puncak yang sama tetapi
berlainan kekutuban iaitu Vp positif dan Vp negatif.

5. Voltan Puncak ke Puncak, Vp-p = Voltan puncak ke puncak, VP-P ialah nilai voltan
antara puncak positif dengan puncak negatif

• Rumus :

• Vp - p = 2 VP di mana V p = Voltan Puncak

6. Nilai Ketika = Nilai ketika ialah nilai arus atau voltan pada sesuatu masa

1.7.3 Parameter Osiloskop

7. Voltan Punca Min Kuasa Dua, Vpmkd = nilai voltan berkesan yang boleh
menghasilkan kuasa yang sama seperti nilai arus terus(AT) yang mengalir melalui
perintang / beban.

• Rumus

Vpmkd = 1 x Vp
√2

atau Vpmkd = 0.707 x Vp

LnP02.01
SUMBER TENAGA ELEKTRIK

1.7 Mengenalpasti Penggunaan Osiloskop

Contoh Gelombang AU pada Osiloskop
Voltan

Berdasarkan rajah di sebelah, kirakan nilai
bagi ;

a) voltan puncak, VP
b) voltan puncak ke puncak, VP-P
c) Tempoh, T
T, Masa d) frekuensi, f
e) Voltan punca min kuasa dua, Vpmkd

Volt / div : 10 V / div
Time / div : 5m s / div

1.7 Mengenalpasti Penggunaan Osiloskop

Contoh Gelombang AU pada Osiloskop

Penyelesaian :

• voltan puncak, VP
VP = Bil. kotak menegak (dari paksi 0) x volt/div yang di gunakan
= 5 kotak x 10 V / div
= 50 V

• voltan puncak ke puncak, VP-P
VP-P = 2 VP
VP-P = 2 ( 50 V) = 100 V

1.7 Mengenalpasti Penggunaan Osiloskop

Contoh Gelombang AU pada Osiloskop

Penyelesaian :

• Tempoh, T = Bil. kotak melintang (satu kitar lengkap) x time/div yang di
gunakan

= 9 kotak x 5 m s / div

= 0.05 saat

• Frekuensi, f = 1 = 1 = 20 Hz
T 0.05 saat

• Voltan punca min kuasa dua, Vpmkd = 0.707 x VP
= 35.4 Vpmkd

1.7 Mengenalpasti Penggunaan Osiloskop
Cuba Latihan…..

Volt / div : 25 V / div Berdasarkan rajah di sebelah, kirakan nilai
Time / div : 10m s / div bagi ;

a) voltan puncak, VP
b) voltan puncak ke puncak, VP-P
c) Tempoh, T
d) Frekuensi, f
e) Voltan punca min kuasa dua, Vpmkd