bab 3 kelektromagnetan naskah guru

Upload: muhd-ikhmal

Post on 02-Mar-2018

603 views

Category:

Documents


36 download

TRANSCRIPT

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    1/38

    69

    BAB 3 KEELEKTROMAGNETAN (ELECTROMAGNETISM)

    3.1 Kesan medan magnet pada suatu konduktor pembawa arus

    Istilah-istilah

    Besi lembut

    Medan magnet ialah kawasan di sekitar satu magnet atau satu

    konduktor yang membawa arus di mana satu daya magnet akanbertindak pada suatu bahan magnet. Medan magnet terdiridaripada garis magnet atau fluks magnet.

    Arah medan magnet adalah arah daya magnet yang bertindakpada kutub utara yang bergerak dalam medan magnet itu.

    Teras besi lembut ialah teras besi tulen.

    Elektromagnet Elektromagnet adalah magnet yang terhasil apabila satu teras besilembut dililitkan dengan gegelung dawai bertebat dan arusmengalir melalui gegelung dawai bertebat tersebut.

    Aktiviti: Mengkaji corak dan arah medan magnet

    Apabila arus mengalir melalui suatu konduktor, suatu medan magnet dihasilkan disekeliling konduktor itu.

    Corak medan magnet yang terhasil bergantung kepada bentuk konduktor. Corakmedan magnet diwakili oleh garis medan magnet.

    Semakin rapat garis-garis medan magnet menunjukkan semakin tinggi kekuatanmedan magnet yang terbentuk.

    Arah medan magnet bergantung kepada arah arus yang mengalir dalam konduktor

    itu. Arah medan magnet yang terhasil ini dapat ditunjukkan oleh arah pesonganjarum kompas yang diletakkan di sekitar konduktor itu.

    Bagi konduktor dawai lurus, arah medan magnet ditentukan menggunakan Petuagenggaman tangan kanan.

    Petua genggaman tangan kanan

    Arah arus

    Arah medan

    magnet

    Gegelung dawai

    Arus Arus

    Teras besi

    lembut

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    2/38

    70

    (a) Corak dan arah medan magnet pada dawai lurus

    Pandangan atas corak medanmagnet pada dawai lurus

    Dawai lurus membawa arus

    Corak medan magnet yang terhasil pada dawai lurus yang membawa arus ialah

    bulatan-bulatan sepusat. Arah medan magnet yang terhasil bergantung kepada arah arus yang mengalir.

    Jika arah arus disongsangkan, maka arah medan magnet juga disongsangkan.

    Lukis garis medan magnet dan arah pesongan jarum kompas yang diletakkan di

    sekeliling dawai membawa arus di bawah.

    Simbol bermaksud konduktor mengalirkan arus ............................. satah kertas.

    Simbol bermaksud konduktor yang mengalirkan arus ................................

    daripada satah kertas.

    Arah medan

    magnet, B

    B

    ke dalam

    ke luar

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    3/38

    71

    (b) Corak dan arah medan magnet pada gegelung bulat

    Corak dan arah medan magnet gegelung bulat ditunjukkan pada rajah di bawah. Garis medan magnet di bahagian tengah-tengah gegelung merupakan laris lurus.

    Pandangan atas corak medan magnetpada gegelung bulat

    Lukis garis medan magnet dan arah medan magnet yang terhasil pada gegelung bulat

    membawa arus.

    (c) Corak dan arah medan magnet pada solenoid

    Corak medan magnet pada solenoid

    Solenoid ialah satu gegelung dawai yang dililitkan pada arah yang sama dalambentuk silinder.

    Corak medan magnet yang dihasilkan oleh solenoid serupa dengan corak medanmagnet bar.

    Kekutuban medan yang dihasilkan oleh solenoid dapat ditentukan denganmengenggam solenoid dengan tangan kanan supaya jari-jari melengkungmengikut arah pengaliran arus. Arah ibu jari menuju ke kutub utara solenoid.

    Garis medan magnetGegelung membulat

    Garis medan

    magnet

    Arah arus

    Arah kutub utara N solenoid

    I

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    4/38

    72

    Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan medan magnet bagi suatu elektromagnet

    Bilangan lilitan solenoidSemakin bertambah bilangan lilitan solenoid, semakin bertambah kekuatanmedan magnet yang dihasilkan.

    Magnitud arus yang mengalirSemakin bertambah magnitud arus yang mengalir, semakin bertambah kekuatanmedan magnet yang dihasilkan.

    Ketebalan dawaiSemakin bertambah ketebalan dawai solenoid, semakin bertambah kekuatanmedan magnet yang dihasilkan.

    Bentuk teras besiMenggunakan teras besi lembut berbentuk U.

    Menggunakan teras besi lembut

    Kekuatan medan magnet yang dihasilkan akan bertambah apabila solenoiddililitkan pada suatu teras besi lembut.

    Eksperimen: Mengkaji faktor yang mempengaruhi kekuatan elektromagnet

    Inferens : .................................................................................................................................

    Hipotesis: .................................................................................................................................Tujuan : ....................................................................................................................................

    Pemboleh ubah:(i) Yang dimanipulasikan : ..........................................................

    (ii) Yang bergerak balas : ..........................................................

    (iii) Yang dimalarkan : ..........................................................

    Senarai radas dan bahan : .....................................................................................................

    ...................................................................................................................................................

    Susunan radas:

    Arus elekt r ik mempengaruhi kekuatan elekt romagn et

    Semakin bertambah arus elektr ik , semakin bertambah kekuatan elektrom agnet

    Untuk mengkaj i hubun gan antara arus elekt r ik dan bi langan kl ip yang

    di tar ik oleh elektrom agnet.

    Arus elekt r ik

    Bi langan kl ip yang di tar ik o leh elekt rom agnet

    Bi langan l i l i tan

    Teras besi lembut, kl ip kertas, ammeter, reostat ,

    Kaki retort , bekalan ku asa, l i l i tan, dawai kup rum (so lenoid ), dawai peny ambung.

    Kaki retort

    A

    Teras besi lembu t

    Bekalan

    kuasa

    d.creostat

    Kl ip k er tas

    solenoid

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    5/38

    73

    Prosedur:

    1. .......................................................................................................................................

    .......................................................................................................................................

    2. .......................................................................................................................................

    .......................................................................................................................................

    3. .......................................................................................................................................

    .......................................................................................................................................

    Penjadualan data:

    Arus elektrik (A) Bilangan klip kertas ditarik

    1.0

    2.0

    3.0

    4.0

    5.0

    Analisis data:

    Kesimpulan:

    ...................................................................................................................................................

    ...................................................................................................................................................

    ...................................................................................................................................................

    ...................................................................................................................................................

    Langkah berjaga-jaga semasa eksperimen:

    ...................................................................................................................................................

    ...................................................................................................................................................

    ...................................................................................................................................................

    Suis dihidu pkan dan reostat di laraskan supaya arus elekt r ik m engal i r 1.0 A.

    Dekatkan kl ip ker tas k epada elekt romagnet dan ki ra bi langan kl ip ker tas

    yang di tar ik o leh elekt rom agnet .

    Ulang langkah eksper imen dengan m enggun akan arus elekt r ik 2 A, 3 A, 4 A

    dan 5 A .

    Bi l . kl ip kertas di tar ik

    Aru s elektr ik (A)

    [Bergantung kepada anal is is d ata yang diperolehi ]

    Contoh: Dar ipada graf yang d iplot , didapat i : Semakin b er tamb ah arus

    elekt r ik , semakin b er tambah bi langan kl ip ker tas di tar ik oleh elekt romagnet .

    Kekuatan elekt rom agnet diwaki l i oleh bi langan kl ip ker tas y ang d i tarik olehnya.

    1. Past ikan t idak ber laku ralat paralaks dengan m emast ikan kedudu kan m ata

    berserenjang dengan skala bacaan ammeter .

    2. Past ikan kl ip kertas t idak m elekat antara satu sama lain.

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    6/38

    74

    Aplikasi elektromagnet

    (1) Loceng elektrik Apabila suis ditekan, litar

    dilengkapkan.

    Arus mengalir dalam solenoid dan

    teras besi lembut .............................

    Angker besi lembut ...........................

    oleh teras besi lembut yang menjadi

    ....................................

    Pemukul ditarik bersama kemudian

    ....................... loceng dan

    menghasilkan ...........................

    Sentuhan dengan skru pelaras

    terbuka dan litar ..............................

    Apabila litar ........................., teras

    besi ...................................

    Kepingan spring menarik angker

    besi kembali, litar ............................

    semula.

    Proses ini berulang dan

    menghasilkan bunyi loceng tanpa

    henti.

    (2) Geganti magnetik Geganti magnet bertindak sebagai

    satu suis yang menggunakan arus

    kecil untuk menghidup atau

    mematikan satu litar lain yang

    menggunakan arus yang besar.

    Apabila suis 1 ditekan, arus

    ....................... melalui gegelung

    solenoid dalam litar input.

    Teras besi lembut

    .................................. dan angker besi

    lembut ..........................

    menyebabkan sesentuh ....................

    Litar luar dilengkapkan dan alatan

    elektrik pada litar luar dihidupkan.

    Litar luar

    Suis 1

    Sesentuh

    Angker besi

    lembut

    Elektromagnet Litar input

    Loceng

    Skru

    pelaras

    Angker besi

    lembut

    Pemukul

    Suis

    Elektromagnet

    Bateri

    Dimagnetkan.di tar ik

    elektromagnet.

    mengetuk

    bunyi .

    terputus.

    terputus

    dinyahmagnet .

    bersambung

    mengal i r

    d imagnetkan

    di tar ik

    bertemu.

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    7/38

    75

    Cuping telinga telefon Kesan magnet yang terhasil sentiasa

    menarik diafragma besi lembut yang

    dipasang dihadapan teras besi

    lembut itu.

    Apabila seseorang bercakap melalui

    mikrofon telefon, tenaga bunyi

    ditukarkan kepada arus elektrik yang

    berubah-ubah.

    Apabila arus berubah-ubah itu

    ..................................... melalui

    solenoid, arus ini akan

    menghasilkan

    ....................................... yang

    berubah-ubah kekuatannya.

    Diafragma akan .........................

    akibat tarikan yang berubah-ubah

    oleh medan mangnet dengan

    mengikut frekuensi bunyi tertentu.

    Getaran diafragma menyebabkan

    zarah-zarah udara dihadapan

    ......................... dan ..............................

    dan menghasilkan bunyi.

    (4) Alat pemutus litar (5) Kren elektromagnet

    Teras besi lembut

    Diafragma

    besi lembut

    Magnet kekal

    Butang reset

    Sesentuh

    Angker besi

    lembut

    Elektromagnet

    mengal i r

    e lekt romagnet

    bergetar

    dimampatkan di regangkan

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    8/38

    76

    3.2 Daya ke atas konduktor pembawa arus dalam suatu medan magnet.

    Apa yang berlakukepada suatukonduktor pembawaarus dalam suatumedan magnet?

    Suatu konduktor pembawa arus elektrik menghasilkanmedan magnet di sekelilingnya.

    Jika konduktor pembawa arus elektrik berada dalam satu

    medan magnet yang lain, suatu daya akan bertindak keatas konduktor tersebut.

    Arah daya yang bertindak boleh ditentukan dengan PetuaTangan Kiri Fleming.

    Petua Tangan KiriFleming

    Aktiviti 3.2: Mengkaji daya ke atas konduktor pembawa arus dalam suatu medanmagnet

    Prosedur:1. Hidupkan suis dan perhatikan apa yang berlaku kepada rod kuprum pendek.2. Terbalikkan terminal bateri dan perhatikan apa yang berlaku kepada rod

    kuprum pendek.

    3. Terbalikkan arah medan magnet dan perhatikan apa yang berlaku kepada rodkuprum.

    Dawai bergerak ke atas

    Arah daya, F

    Arah arus, I

    Arah medan magnet, B

    I

    B

    F

    Bateri

    Suis

    Rod kuprum

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    9/38

    77

    Pemerhatian: Tentukan arah arus mengalir pada rod kuprum pendek, arah medanmagnet dan arah daya yang bertindak.

    Kesimpulan:

    ...................................................................................................................................................

    ...................................................................................................................................................

    ...................................................................................................................................................

    Bagaimana konduktor pembawa arus dalam medan magnet mengalami daya?

    Magnet kekal mempunyai medan magnet yang seragam dan selari.

    (a) Medan magnet pada magnet kekal

    Konduktor membawa arus menghasilkan medan magnet di sekelilingnya.

    (b) Medan magnet pada konduktor membawa arus elektrik

    N S

    N

    S

    N

    S

    S

    N

    S

    N

    F F

    FF

    I

    I

    I

    I

    Satu daya terhasi l dan ber t indak k e atas kond uktor y ang membawa arus elekt r ik

    yang b erada dalam satu m edan magn et kekal jika arah arus elekt r ik yang

    mengal i r sent iasa berserenjang d engan arah m edan magnet kekal .

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    10/38

    78

    Kedua-dua medan magnet ini berinteraksi dan menghasilkan satu medan magnetpaduan yang dinamakan medan lastik (catapul t f ield).

    Di bahagian atas konduktor, garis-garis medan magnet kekal dan medan magnetkonduktor adalah dalam arah yang sama. Ini menyebabkan medan magnet di

    bahagian atas konduktor menjadi lebih kuat. Di bahagian bawah konduktor, garis-garis medan magnet kekal dan medan

    magnet konduktor dalam arah yang bertentangan. Ini menyebabkan medanmagnet di bahagian bawah konduktor menjadi lebih lemah.

    Perbezaan kekuatan medan magnet di bahagian atas dan bawah ini menyebabkansatu daya paduan dihasilkan. Daya paduan ini akan menyebabkan konduktorditolak dari kawasan medan magnet yang kuat ke kawasan medan magnet yanglebih lemah.

    Lukiskan medan lastik dan tentukan arah daya tolakan yang dihasilkan dalam rajah dibawah.

    (1) (2)

    (3) (4)

    N S SN

    (a) Medan magnet konduktor berada

    dalam medan magnet kekal

    (b) Medan lastik (catapul t f ield)

    Daya tolakan

    N N S

    N S S N

    S

    FF

    F

    F

    F

    F

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    11/38

    79

    Faktor-faktor yang mempengaruhi magnitud daya yang bertindakke atas konduktor membawa arus dalam suatu medan magnet.

    Magnitud daya yang bertindak ke atas konduktor membawa arus dalam medanmagnet bergantung kepada:(a) Magnitud arus yang mengalir melalui konduktor.

    (b) Kekuatan medan magnet kekal. Semakin besar arus melalui konduktor dalam medan magnet kekal, semakin

    besar daya yang bertindak ke atasnya.

    Semakin kuat medan magnet kekal, semakin besar daya yang bertindak ke ataskonduktor membawa arus yang berada di dalam medan magnet itu.

    Faktor lain yang mempengaruhi magnitud daya yang bertindak ke atas konduktormembawa arus dalam medan magnet ialah luas keratan rentas konduktor itu.Semakin besar luas keratan rentas konduktor, semakin besar daya yang bertindakke atasnya. Ini adalah kerana konduktor dengan luas keratan rentas yang besarmempunyai rintangan yang kecil, dan dengan itu menyebabkan arus yang lebihbesar mengalir melaluinya.

    Bagaimana gegelung membawa arus dalam medan magnet mengalami daya putaran?

    Apabila arus terus mengalir melalui gegelung seperti rajah di atas, satu dayabertindak ke bawah pada sisi AB, dan satu daya bertindak ke atas pada sisi CD.

    Arah daya-daya yang bertindak ini boleh ditentukan dengan Petua tangan kiriFleming.

    Kesan daripada kedua-dua daya yang bertindak menghasilkan daya putaran yangmenyebabkan gegelung berputar arah jam.

    Contoh: Lukiskan garis-garis medan lastik dan seterusnya tentukan arah putarangegelung dalam rajah di bawah.

    Berus karbonKomutator

    D

    C

    B

    A

    F

    N S

    F

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    12/38

    80

    Prinsip cara kerja Motor arus terus

    Apabila arus terus mengalir melaluigegelung, daya ke atas bertindakpada sisi AB dan satu daya ke bawahbertindak pada sisi CD.

    Daya putaran menyebabkan gegelungitu berputar mengikut arah jam.

    Apabila gegelung segiempat ituberputar ke kedudukan menegak,pengaliran arus melaluinya akan

    terputus seketika. Ini kerana pada kedudukan menegak,

    berus karbon tidak menyentuhkomutator.

    Gegelung terus berputar mengikutarah jam kerana inersianya.

    Putaran gegelung berterusanmenyebabkan kedudukan komutatortertukar, lalu menukar arah arus yangmengalir melalui gegelung.

    Dengan arah arus disongsangkan,arah daya yang bertindak ke atas sisiAB dan CD turut disongsangkan.

    Ini membolehkan gegelung terusberputar dalam arah yang sama iaitumengikut arah jam.

    Apabila gegelung segiempat itu

    berputar ke kedudukan menegaksemula, pengaliran arus melaluinyaakan terputus tetapi gegelung terusberputar mengikut arah jam keranainersianya.

    Setiap kali gegelung melaluikedudukan menegak, arah arusmelalui gegelung disongsangkanoleh saling pertukaran sentuhanantara komutator dengan beruskarbon membolehkan gegelung

    sentiasa berputar pada arah yangsama.

    A

    B C

    D

    A

    BC

    D

    A

    B

    C

    D

    A

    B

    C

    D

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    13/38

    81

    Faktor-faktor yang mempengaruhi kelajuan putaran motor elektrik

    Faktor-faktor Kelajuan putaran motor elektrik

    Menggunakan arus yang lebih besar

    Menggunakan magnet yang lebih kuat

    Meningkatkan bilangan gegelung dawai

    Meningkatkan diameter dawai gegelung

    a

    Latihan 3.2: Daya ke atas konduktor pembawa arus dalam suatu medan magnet.

    (1) Rajah menunjukkan susunan radasyang digunakan untuk mengkaji

    kesan medan magnet terhadap rodkuprum yang membawa arus elektrik.

    (a) Pada rajah, tanda dan labelkandengan B arah medan magnet.

    (b) Apabila suis dihidupkan, rodkuprum itu diperhatikan bergolek diatas landasan kuprum. Pada rajah

    (i) Tanda dan labelkan dengan Iarah aliran arus dalam rodkuprum itu.

    (ii) Tanda dan label dengan Farah gerakan rod kuprum itu.

    (c) Terangkan bagaimana gerakan rodkuprum itu dihasilkan.

    ...................................................................................................................................................

    ...................................................................................................................................................

    ...................................................................................................................................................

    (2) Lukiskan arah medan magnet yang terhasil pada kedua-dua konduktor pembawaarus yang diletakkan bersebelahan dan tentukan apakah yang berlaku keataskonduktor-konduktor tersebut.

    a

    S

    U

    RodKuprum

    Bertambah

    Bertambah

    Bertambah

    Bertambah

    Apabi la rod ku prum meng al irkan arus elekt r ik , satu medan magn et terhasi l di

    sekel il ing rod i tu. Apabi la medan magnet i tu b erada dalam satu m edan magn et kekal,

    ber laku sal ing t indakan antara kedua-dua m edan yang mengh asi lkan s atu daya.

    Menarik antara satu sama lain Menolak antara satu sama lain

    A B X Y

    FF F

    I I

    I

    I

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    14/38

    82

    3.3 Aruhan elektromagnet

    Apakah itu aruhan elektromagnet?

    Aruhan elektromagnet adalah penghasilan daya gerak elektrik (d.g.e) aruhandalam satu konduktor apabila terdapat perubahan fluks magnet kesan daripada

    gerakan relatif antara konduktor dan medan magnet. Daya gerak elektrik (d.g.e) aruhan yang terhasil akan mewujudkan arus aruhan

    yang mengalir dalam konduktor tersebut.

    Aktiviti : Mengkaji bagaimana aruhan elektromagnet dihasilkan.

    Aruhan elektromagnet dihasilkan dengan melakukan gerakan relatif antarakonduktor dan medan magnet.

    Gerakan relatif suatu konduktor merentasi satu medan magnet dilakukan dengan:

    (1) Mengerakkan dengan cepat satu konduktor lurus ke dalam satu medanmagnet atau sebaliknya.

    Pemerhatian:

    ........................................... antara rod kuprum dan magnet kekal secara

    berserenjang menyebabkan jarum galvanometer itu ..............................

    Wayar penyambung

    Rod kuprum

    Magnadur magnet

    Galvanometer

    Gerakan relat i f

    terpesong.

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    15/38

    83

    (2) Mengerakkan magnet kekal ke dalam suatu solenoid atau sebaliknya.

    Pemerhatian:Apabila magnet bar digerakkan ke .................................. suatu solenoid, jarumgalvanometer terpesong ke satu sisi.

    Apabila magnet bar ........................... di dalam solenoid, jarum galvanometer

    kembali ke kedudukan asal.

    Apabila magnet bar digerakkan ke .......................... dari solenoid itu, jarumgalvanometer terpesong ke sisi yang satu lagi.

    Kesimpulan:Aruhan elektromagnet akan terhasil apabila terdapat ................................................antara konduktor elektrik dan magnet kekal.

    Bagaimanakah menentukan arah pengaliran arus aruhan?

    (1) Arah arus aruhan dalam suatu konduktor lurus yang digerakkan secara tegakkepada suatu medan magnet dapat ditentukan dengan menggunakan PetuaTangan Kanan Fleming.

    S

    Galvanometer

    Arah gerakan

    Arah arus

    aruhan

    Arah medan

    magnet

    Arah

    GerakanArah arus

    aruhan

    S

    Galvanometer

    U

    S

    dalam

    pegun

    luar

    gerakan r elat i f

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    16/38

    84

    (2) Arah arus aruhan dalam suatu solenoid yang disebabkan oleh gerakan relatifdengan suatu magnet bar dapat ditentukan dengan menggunakan Hukum Lenz.

    Apabila kutub utara magnet digerakkan ke dalam solenoid, arus aruhan yangterhasil dalam solenoid mengubahkan gegelung itu menjadi sebuahelektromagnet dengan kutub utara solenoid menghadapi kutub utara magnet, dandengan itu menentang perubahan fluks magnet yang menghasilkannya.

    Apabila kutub utara magnet ditarik keluar daripada solenoid, arus aruhan yangterhasil dalam solenoid mengubahkan solenoid itu menjadi sebuah elektromagnetdengan kutub selatan solenoid menghadapi kutub utara magnet, dan dengan itumenentang perubahan fluks magnet yang menghasilkannya.

    Arah arus teraruh yang mengalir melalui solenoid dapat ditentukan denganmenggunakan petua genggaman tangan kanan setelah kekutuban hujung

    solenoid ditentukan dengan menggunakan hukum Lenz.

    Hukum Lenz:

    Menyatakan bahawa arus aruhan yang terhasil sentiasa mengalir pada

    arah yang menentang perubahan fluks magnet yang menghasilkannya.

    Galvanometer

    U S

    U

    Galvanometer

    U S

    S

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    17/38

    85

    Langkah penentuan arah arus aruhan dalam satu solenoid (gegelung):Langkah 1 : Tentukan kutub solenoid yang terhasil daripada arah gerakan relatif yang

    dilakukan.

    Langkah 2 : Tentukan arah arus aruhan yang mengalir dalam gegelung denganmenggunakan tangan kanan seperti ini:

    Tentukan arah arus aruhan yang mengalir dalam gegelung dan arah pesongan jarumgalvanometer.

    (1) (2)

    (3) (4)

    Arus Arus

    (Kutub solenoid)

    0

    US

    0

    US

    0

    U S

    0

    U S

    U S

    S NU S

    US

    U

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    18/38

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    19/38

    87

    (b) Semakin bertambah laju gerakan relatif antara konduktor dan medan magnet,semakin bertambah arus aruhan yang mengalir dalam konduktor itu.

    Bilangan lilitan dalam kedua-dua gegelung adalah sama.

    Ketinggian magnet bar yang berbeza sebelum dilepaskan ke dalam gegelungmenyebabkan kelajuan magnet bar semasa memasuki gegelung turut berbeza.

    Ketinggian magnet bar yang dilepaskan pada ketinggian yang lebih tinggimenghasilkan magnitud laju gerakan relatif antara magnet bar dan gegelungbertambah.

    Pesongan jarum galvanometer bertambah menunjukkan arus aruhan yangterhasil bertambah.

    1200 lilitan1200 lilitan

    00

    Galvanometer

    N

    N

    SS

    S

    S

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    20/38

    88

    (c) Semakin bertambah kekuatan medan magnet, semakin bertambah arus aruhanyang mengalir dalam konduktor itu.

    Ketinggian magnet bar dan bilangan lilitan adalah sama.

    Mangnet bar yang lebih kuat menyebabkan perubahan fluks magnet bertambah,

    maka magnitud arus aruhan yang terhasil turut bertambah.

    Pesongan jarum galvanometer bertambah menunjukkan arus aruhan yangterhasil bertambah.

    Aplikasi aruhan elektromagnet

    Penjana arus terus (a.t)Direct curr ent generator (DC)

    Penjana arus ulang alik (a.u)Alternat ing c urrent generator (AC)

    1200 lilitan

    00

    Galvanometer

    S

    N

    S

    N

    S

    S

    1200 lilitan

    Gegelung

    Berus karbon

    Gelang

    gelincir

    Gegelung

    Berus karbon

    Komutator

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    21/38

    89

    Prinsip kerja penjana arus terus (d.c generator)

    Pada kedudukan menegak, gegelungbergerak selari dengan medanmagnet dan tidak memotong fluksmagnet.

    Oleh itu d.g.e dan arus aruhan adalahsifar.

    Apabila gegelung berputar darikedudukan menegak ke kedudukan

    mengufuk, d,g,e dan arus aruhandalam gegelung bertambah dari sifarke nilai maksimum.

    Apabila gegelung berputar kekedudukan menegak semula, nilai

    d.g.e dan arus aruhan berubah darinilai maksimum ke sifar.

    Pada kedudukan ini, arus yangmelalui gegelung adalah sifar.

    Apabila gegelung melalui kedudukanmengufuk, arus aruhan dalamgegelung mengalir dalam arah yangbertentangan.

    Kedudukan komutator bertukar dandengan itu arus dalam litar luar akansentiasa mengalir dalam arah yangsama.

    Arus

    Sudut putaran0

    Arus

    Sudut putaran900

    Arus

    Sudut putaran90 1800 270

    Arus

    Sudut putaran90 1800

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    22/38

    90

    Prinsip kerja penjana arus ulang-alik (a.c gen erator)

    Pada kedudukan menegak, gegelungbergerak selari dengan medan dandengan itu tidak memotong fluksmagnet.

    D.g.e dan arus aruhan adalah sifar.

    Apabila gegelung berputar darikedudukan menegak ke kedudukanmengufuk, d.g.e dan arus aruhan

    dalam gegelung bertambah dari sifarke nilai maksimum.

    Apabila gegelung berputar kekedudukan menegak semula, nilai d.g.edan arus aruhan berubah dari nilaimaksimum ke sifar.

    Maka, pada kedudukan ini, arus yangmelalui gegelung adalah sifar.

    Apabila gegelung melalui kedudukanmengufuknya, arus aruhan dalamgegelung akan mengalir dalam arahyang bertentangan.

    Arus dalam litar luar mengalir dalamarah yang bertentang.

    Arus

    Sudut putaran0

    Arus

    Sudut putaran900

    Arus

    Sudut putaran90 1800

    Arus

    Sudut putaran90 1800 270

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    23/38

    91

    Perbandingan antara arus terus dan arus ulang alik

    Arus terus (a.t) Arus ulang alik (a.u)

    Lukiskan corak arus yang diperhatikan menggunakan Osiloskop Sinar Katod (OSK)

    Arah arus terus adalah tetap Arah arus ulang alik berubah-ubah

    Arus terus tidak boleh melalui kapasitor. Arus ulang alik boleh melalui kapasitor.

    OSK OSKSumber

    arus terus

    Sumber arus

    ulang alik

    Kapasitor Kapasitor

    Perintang Perintang

    Sumber arus terus Sumber arus ulang - alik

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    24/38

    92

    Latihan 3.3 Aruhan elektromagnet.

    1. Rajah menunjukkan sebuah dinamo basikal. Dinamo terdiri daripada sebuahmagnet kekal yang berputar, teras besi lembut dan satu gegelung tetap.Apabila magnet berputar, arus aruhan dihasilkan.

    (a) Apakah yang dimaksudkan dengan aruhan elektromagnet?

    Rajah (i) Rajah (ii)

    (b) Rajah (i) dan Rajah (ii) menunjukkan satu magnet bar dijatuhkan dari satuketinggian tertentu seterusnya melalui satu gegelung. Gerakan relatif antara

    magnet dan gegelung menghasilkan satu arus aruhan yang disebabkanperubahan medan magnet berlaku.Bandingkan;

    (i) Gerakan relatif antara magnet dengan gegelung.

    .(ii) Bilangan lilitan gegelung.

    .(iii) Arus aruhan yang dihasilkan.

    .

    Magnet

    GegelungTeras besi lembut

    Penghasi lan d aya gerak elekt r ik aruhan dalam satu ko ndu ktor apabi la

    terdapat perub ahan f luks magn et semasa gerakan relat if di antara

    suatu kond uktor dan medan magnet .

    Gerakan relat i f dalam k edua-dua rajah adalah sama

    Bi l . l i l i tan g egelung dalam Rajah (i i ) > Bi l . l i l i tan g egelung dalam Rajah (i )

    Aru s aruh an dalam Rajah (i i ) > arus aruh an dalam Rajah (i )

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    25/38

    93

    (c) Nyatakan hubungan antara bilangan lilitan gegelung dengan,(i) Perubahan fluks medan magnet

    ....

    ....

    (ii) Magnitud arus aruhan.

    ........

    (d) Rajah menunjukkan sebuah penjana a.t.

    (i) Terangkan bagaimana sebuah penjana a.t berfungsi untuk menghasilkanarus terus.

    ..............................................................................................................................

    ..............................................................................................................................

    ..............................................................................................................................

    ..............................................................................................................................

    (ii) Lukiskan graf arus-masa untuk menerangkan jawapan anda.

    N S

    G

    Gegelung berputar

    Semakin ber tamb ah bi l . l i li tan gegelung, semakin b er tamb ah perubahan

    f luks m agnet .

    Semakin ber tamb ah bi l . l il i tan g egelung , semakin ber tambah magni tud

    arus aruhan.

    Apabi la gegelung berputar di dalam medan magnet , perubahan f luks

    magnet b er laku mengh asi lkan d aya gerak elekt r ik aruhan. Daya gerak

    elekt r ik menyebabkan arus aruhan meng al ir dalam gegelung. Arus ini

    mengal i r melalu i komu tator dan berus karbon ke l i tar luar dalam satu arah.

    Arus

    Masa

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    26/38

    94

    3.4 Transformer

    Transformer ialah alat yang digunakan untuk menaikkan dan menurunkan voltan arusulang-alik.

    Transformer digunakandalam peralatan elektrik

    Transformer yangdigunakan oleh TNB

    Transformer digunakandalam sebuah adapter

    Struktur sebuah transformer Simbol transformer

    Struktur transformer ringkas terdiri daripada dua gegelung dawai yang dililitpada teras besi lembut.

    Gegelung yang disambung kepada bekalan kuasa arus ulang-alik disebutgegelung primer (pr imary coi l).

    Gegelung yang disambungkan kepada beban disebut gegelung sekunder(secondary co i l).

    Teras besi lembut berfungsi memindahkan fluks magnet yang berubah-ubah darigegelung primer kepada gegelung sekunder.

    Prinsip kerja sebuah transformer

    Prinsip kerja sebuah transformer adalah melibatkan kelektromagnetan danprinsip aruhan elektromagnet.

    Apabila arus ulang-alik dengan voltan input, Vpdialirkan melalui gegelungprimer, suatu medan magnet yang berubah-ubah dihasilkan di sekeliling

    gegelung primer. Teras besi lembut dimagnetkan dan memindahkan medan magnet yang berubah-

    ubah ini kepada gegelung sekunder.

    Fluks magnet yang berubah-ubah ini dipotongoleh gegelung sekunder, denganitu menghasilkan d.g.e aruhan dalam gegelung sekunder.

    D.g.e aruhan yang terhasil dalam gegelung sekunder membolehkan satu arusulang alik dengan voltan output, Vsmengalir melalui beban yang disambungmerentasi gegelung sekunder.

    Magnitud voltan output, Vs bergantung kepada nisbah bilangan gegelung primerdan bilangan gegelung sekunder.

    Transformer bekerja menggunakan arus ulang-alik (a.u). Jika arus terus (a.t)

    digunakan, medan magnet yang terhasil pada gegelung primer adalah tetap.Maka tiada aruhan elektromagnet berlaku pada gegelung sekunder.

    Gegelung primer

    240 V a.u 12V

    Voltan input Voltan output

    Gegelung sekunder

    Teras besi lembut

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    27/38

    95

    Jenis-jenis transformer

    Transformer injak naik Transformer injak turun

    Transformer injak naik digunakan untukmenaikkan nilai voltan.

    Transformer injak turun digunakan untukmenurunkan nilai voltan.

    Bilangan lilitan gegelung sekunderlebih besar daripada bilangan lilitangegelung primer. (Ns> Np).

    Bilangan lilitan gegelung sekunderlebih kecil daripada bilangan lilitangegelung primer. (Ns< Np).

    Voltan output, Vslebih besar daripada

    voltan input, Vp. (Vs> Vp).

    Voltan output, Vslebih kecil daripada

    voltan input, Vp. (Vs< Vp). Arus output, Islebih kecil daripada

    arus input, Ip. (Is< Ip). Arus output, Islebih besar daripada

    arus input, Ip. (Is> Ip).

    Aktiviti 3.4: Membina transformer ringkas

    Prosedur:(1) Lilitkan gegelung primer dan gegelung sekunder masing-masing dengan 50 lilitan

    dan 25 lilitan dengan dawai bertebat.

    (2) Hidupkan bekalan arus ulang-alik 1 V dan perhatikan kecerahan mentol X dan Y.(3) Ulangi aktiviti dengan menukarkan kedudukan teras besi itu supaya gegelung

    primer dan gegelung sekunder masing-masing mempunyai 25 lilitan dan 50 lilitandawai bertebat.

    Pemerhatian:

    Jenis transformerBilangan lilitan Kecerahan mentol

    Gegelungprimer

    Gegelungsekunder

    X Y

    Transformer injak naik

    Transformer injak turun

    a

    VsNp NsVpVp Np Ns Vs

    25 50

    25

    50 25

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    28/38

    96

    Hubungan antara bilangan lilitan gegelung primer (Np), bilangan lilitan gegelungsekunder (Ns), voltan primer (Vp) dan voltan sekunder (Vs).

    inputVoltan

    outputVoltan

    primergegelunglilitanBilangan

    sekundergegelunglilitanBilangan

    p

    s

    p

    s

    V

    V

    N

    N

    Contoh 1: Tentukan voltan output.

    Penyelesaian:

    Contoh 2: Tentukan voltan output.

    Penyelesaian:

    Hubungan antara kuasa output dan kuasa input dalam suatu transformer unggul

    Sebuah transformer memindahkan tenaga elektrik dari gegelung primer kepadagegelung sekunder.

    Kuasa input yang diterima dari bekalan kuasa arus ulang-alik akan dipindahkandari gegelung primer kepada gegelung sekunder.

    Dalam suatu transformer unggul, tiada kehilangan tenaga berlaku.

    Sebuah transformer adalah 100 % cekap jika kuasa output transformer itu sama

    dengan kuasa inputnya.Kuasa input = Kuasa output

    Kehilangan tenaga dalam suatu transformer

    Bagi suatu transformer secara praktikalnya akan mengalami kehilangansebahagian kecil tenaga terutamanya dalam bentuk tenaga haba.

    Kuasa output akan lebih rendah berbanding kuasa input.

    Maka, kecekapan transformer kurang daripada 100%.

    Bekalan

    kuasa a.u

    Peralatan

    elektrikKuasa input Kuasa output

    VpIp= VsIs

    V2401215

    300

    VN

    NV P

    P

    SS

    V182404000

    300

    VN

    NV P

    P

    SS

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    29/38

    97

    Kecekapan sebuah transformer

    Kecekapan transformer = %100inputKuasa

    outputKuasa

    = %100V

    V

    pp

    ss

    I

    I

    Punca kehilangan tenaga dalamtransformer

    Cara meningkatkan kecekapantransformer

    (1) Kesan pemanasan arus dalamgegelung

    Tenaga haba dihasilkan dalamgegelung semasa arus mengalirmelaluinya.

    Menggunakan dawai berintangan rendahsebagai gegelung primer dan sekunder.

    Dawai kuprum biasanya digunakan.

    Dawai kuprum dapat menggurangkanpenghasilkan tenaga haba dalamgegelung.

    (2) Kesan pemanasan arus pusar yangteraruh dalam teras besi

    Arus pusar (eddy current) diaruhkandalam teras besi apabila berlakupemotongan fluks medan magnetoleh konduktor.

    Arus pusar menyebabkan teras besimenjadi panas.

    Menggunakan teras besi berlamina(berlapis).

    Menggurangkan penjanaan aruspusar.

    Maka tenaga haba yang dihasilkandapat dikurangkan.

    (3) Kemagnetan teras besi

    Tenaga digunakan untukmemagnetkan danmenyahmagnetkan teras besi setiap

    kali arus ulang alik bertukar arahnya.

    Menggunakan teras diperbuat daripadateras besi lembut

    Besi lembut digunakan kerana besilembut mudah dimagnetkan dan

    dinyahmagnetkan.

    (4) Kebocoran fluks magnet

    Sebahagian fluks magnet yangdihasilkan dalam gegelung primertidak dipautkan dengan gegelungsekunder.

    Kebocoran fluks magnetmenggurangkan d.g.e aruhan dalamgegelung sekunder.

    Menggunakan bentuk teras besi yangdireka khas.

    Reka bentuk teras besitertentu membolehkanfluks magnet yangmaksimum dipautkanantara gegelung primerdan sekunder.

    Melilitkan gegelung primer dangegelung sekunder lebih rapat antarasatu sama lain

    Kuasa

    input

    Kuasa

    Output

    Kuasa

    hilang

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    30/38

    98

    Latihan 3.4 Transformer

    (1) Sebuah transformer mempunyaibilangan lilitan gegelung primer dansekunder masing-masing ialah 50lilitan dan 250 lilitan. Jika voltan inputialah 12 V a.u., berapakah voltanoutputnya?

    (2) Sebuah transformer yang unggulmempunyai bilangan lilitan gegelungprimer dan sekunder masing-masing2400 lilitan dan 100 lilitan. Jika arusyang mengalir dalam gegelungsekunder ialah 5.0 A dan voltan input240V , Berapakah

    (a) Voltan output?(b) Arus primer?

    (3) Sebuah transformer mengubahkanbeza keupayaan suatu arus ulang-alikdaripada 240 V kepada 6 V. Jikabilangan lilitan gegelung sekunderialah 160, berapakah bilangan lilitangegelung primer?

    (4) Voltan input dan voltan output sebuahtransformer unggul adalah 240 V a.u.dan 12 V a.u. masing-masing. Jika arusprimer transformer adalah 5A,berapakah arus sekundernya?

    (5) Sebuah transformer unggul dapatmengurangkan arus yang mengalir dari1.1 A kepada 0.3 A. Jika voltan inputadalah 240 V a.u. berapakah voltanoutput?

    (6) Voltan pada gegelung primer sebuahtransformer adalah 220 V. Arusprimernya ialah 5A manakala arussekundernya adalah 2A. Jikatransformer itu cekap 80%, berapakahvoltan output pada gegelungsekundernya?

    NP = 50, NS = 250, VP = 12 V, VS = ?

    V601250

    250

    VN

    N

    V PP

    S

    S

    NP = 2400, NS = 100, IS = 5 A, VP= 240 V

    (a)

    V102402400

    100V

    N

    NV P

    P

    S

    S

    (b) VPIp= VSIS

    A0.21240

    510

    V

    V

    P

    SSP

    II

    VP = 240 V, VS = 6 V, NS = 160, NP= ?

    64002406

    160

    VV

    NN P

    S

    SP

    VP= 240 V, VS= 12 V, IP = 5 A, IP = ?

    VPIp= VSIS

    A10012

    5240

    V

    V

    S

    PPS

    II

    IP = 1.1 A, IS= 0.3 A, VP= 240 V, VS= ?

    VPIp= VSIS

    V8800.3

    1.1240

    VV

    S

    PPS

    I

    I

    VP= 240 V, IP = 5 A, IS= 2 A, VS= ?

    5

    4

    220(5)

    V2

    %80%100V

    V

    S

    PP

    SS

    I

    I

    V4402

    880V

    11005

    4V

    S

    S

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    31/38

    99

    (7) Gegelung primer sebuah transformerdikenakan beza keupayaan 240 V a.u.dan didapati voltan outputnya ialah12V a.u.(a) Jika bilangan lilitan gegelung

    sekunder ialah 200 lilitan,berapakah bilangan lilitangegelung primer?

    (b) Jika sebuah mentol 12V, 48 Wdisambung merentasi gegelungsekunder, berapakah arusmengalir melalui mentol.

    (c) Jika arus mengalir melaluigegelung primer ialah 0.3 A,berapakah kecekapan transformer.

    (8) Jika bilangan lilitan gegelung primer dan gegelungsekunder adalah 2000 dan 100 masing-masing danvoltan input adalah 240 V a.u, tentukan kuasa yang

    terhasil pada perintang 6 ? [anggapkan kecekapantransformer adalah 100%]

    (9) Bekalan 240 V a.u. dari sesalurditurunkan menjadi 12 V a.u. dengansebuah transformer. Voltan output inidigunakan untuk menghidupkan limalampu 12V, 24 W yang disambungkanselari. Semua lampu menyala dengankecerahan normal. Jika arus melaluigegelung primer adalah adalah 0.6 A,berapakah kecekapan transformer itu.

    (10) Sebuah transformer mempunyaikecekapan 80%. Gegelung primertransfomer itu disambungkan kebekalan 240V. Jika kuasa outputnyaadalah 480 W, berapakah nilai arusinput?

    240 V 6

    VP = 240 V, VS = 12 V

    (a)Ns= 200, Np= ?

    400024012

    200V

    V

    NN

    PS

    S

    P

    (b) P = VI

    A412

    48

    V

    P I

    (c)

    66.67%%100240(0.3)

    (4)12

    %100V

    VKecekapan

    PP

    SS

    I

    I

    Np= 2000, Ns= 100, Vp= 240 V

    V12240

    2000

    100V

    N

    NV P

    P

    SS

    A2

    R

    V

    RV

    I

    I

    Watt24212

    VP

    I

    Arus ,Iyang mengal ir dalam satu s ebi j i

    lampu = A212

    24

    V

    P

    Jum lah arus ou tput = 2 (5) = 10 A

    83.33%%100240(0.6)

    (10)12

    %100V

    VKecekapan

    PP

    SS

    I

    I

    VP= 240 V, PS= 480 W

    A2.5

    80

    100

    240

    480

    80%%100)240(

    480

    %80%100V

    VKecekapan

    P

    P

    P

    PP

    SS

    I

    I

    I

    I

    I

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    32/38

    100

    3.5 Penjanaan dan penghantaran elektrik

    Tenaga elektrik dijana di stesen-stesen janakuasa elektrik dan dihantar melaluirangkaian kabel yang panjang ke seluruh negara untuk diagihkan kepada penggunaakhir.

    Sumber tenaga yang digunakan untuk menjana elektrik

    Sumber tenaga yang digunakan untuk menjana tenaga elektrik ialah seperti:

    Sumber tenaga yang tidak bolehdiperbaharui

    Sumber tenaga yang bolehdiperbaharui

    A

    Kepentingan sumber tenaga yang boleh diperbaharui.

    Bahan api fosil seperti minyak petroleum mentah, arang batu, gas asli masihmerupakan sumber tenaga utama dalam proses penjanaan elektrik.

    Bahan api fosil tidak kekal selamanya. Apabila habis digunakan, bahan api fosiltidak dapat digantikan atau diperbaharui.

    Bahan api nuklear juga merupakan sumber tenaga yang tidak boleh diperbaharui.Walau bagaimanapun, bahan api nuklear dapat kekal lebih lama berbanding bahanapi fosil.

    Untuk mengelak krisis tenaga, sumber tenaga yang boleh diperbaharui perludieksplotasi sebaik mungkin dengan menjalankan proses penyelidikan danpembangunan (R&D) seterusnya dikomesialkan.

    Antara sumber tenaga yang boleh diperbaharui yang kini digunakan ialah kuasa

    hidro, tenaga solar, kuasa geoterma, kuasa angin dan biojisim.

    Penjanaan

    tenaga elektrik

    Penghantaran

    tenaga elektrik

    Pengagihan

    tenaga elektrik

    Stesen janakuasa

    Transformer

    injak turun

    Transformer

    injak naik

    Kabel penghantaran

    Petroleum

    Gas asl i

    Arang batu

    Tenaga nuklear

    Angin

    Air (hidro)

    Solar

    Geoterma

    Bioj is im

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    33/38

    101

    Penjanaan tenaga elektrik

    Tenaga elektrik dijana dengan menggunakan penjana elektrik atau dinamo yangbesar.

    Rotor dinamo (magnet) diputarkan oleh turbin stim atau turbin air yang disambungkepadanya.

    Apabila magnet besar berputar dalam kawasan gegelung dawai pada sebuahpenjana, maka terhasil aruhan elektromagnet.

    Loji-loji penjanaan tenaga elektrik di Malaysia ialah loji kuasa stim dan logi kuasahidro (air).

    Loji kuasa stim Dalam loji kuasa stim, bahan api seperti diesel, arang batu, gas asli atau biojisim

    dibakar untuk mendidihkan air yang seterusnya menghasilkan stim bertekanantinggi.

    Stim bertekanan tinggi itu kemudiannya digunakan untuk memutarkan turbinyang disambung kepada rotor sebuah penjana.

    Contoh-contoh sumber tenaga yang digunakan dalam logi kuasa stim:

    Sumber tenaga arang batu

    Sumber tenaga geoterma

    Saluran

    stim Turbin

    PenjanaKabel penghantaran

    Transformer injak naik

    Dandang

    Arang

    batu

    Turbin Penjana

    Kondenser

    Geoterma bumi

    Stim

    Air

    Kabel penghantaran

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    34/38

    102

    Loji kuasa hidro Empangan yang dibina bagi menakung air dalam kuantiti yang banyak. Air yang mengalir dengan kelajuan yang sangat tinggi pada aras yang rendah

    digunakan untuk memutarkan turbin air yang disambung kepada sebuah penjana. Apabila magnet dalam penjana berputar dalam kawasan gegelung, maka aruhan

    elektromagnet terhasil.

    Sumber tenaga hidro

    Loji kuasa nuklear Dalam logi kuasa nuklear, tenaga haba yang dihasilkan daripada proses

    pembelahan nukleus uranium digunakan untuk memanaskan air supaya dapatmenghasilkan stim pada tekanan yang amat tinggi.

    Stim bertekanan tinggi itu digunakan untuk memutarkan turbin yang disambungdengan sebuah penjana.

    Apabila magnet dalam penjana berputar dalam kawasan gegelung dawai, makaaruhan elektromagnet terhasil.

    Sumber tenaga nuklear

    Empangan

    PenjanaTransformer

    Turbin

    PenjanaTurbin

    Saluran stim

    Sumber

    uranium

    Reaktor nuklearAir

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    35/38

    103

    Penghantaran tenaga elektrik

    Model penghantaran tenaga elektrik

    Apabila bekalan kuasa dihidupkan, lampu pada stesen kuasa akan menyaladengan terang manakala lampu pada pengguna menyala dengan malap.

    Pemerhatian dari model ini menunjukkan wujud kehilangan tenaga dalam kuantitiyang kecil dalam bentuk tenaga haba semasa proses penghantaran.

    Kehilangan tenaga semasa penghantaran adalah disebabkan oleh rintanganelektrik dalam kabel penghantaran. Jika arus,Imengalir melalui kabel berintanganRsemasa tsaat, kehilangan tenaga, Eyang disebabkan rintangan dalam kabeldiukur dengan menggunakan formula berikut:

    RtIE 2

    hilang,Tenaga

    Pengukuran kehilangan kuasa, P diukur menggunakan formula :

    RIP 2

    hilang,Kuasa

    Persamaan RtIE 2

    menunjukkan bahawa tenaga elektrik yang hilang semasa

    penghantaran adalah:(a) Berkadar langsung dengan kuasa dua arus yang mengalir melalui kabel.(b) Berkadar terus dengan rintangan kabel.(c) Berkadar terus dengan tempoh pengaliran arus melalui kabel.

    Kehilangan tenaga semasa penghantaran tenaga elektrik dapat dikurangkandengan:(a) Mengurangkan arus yang mengalir melalui kabel.(b) Menggunakan kabel berintangan rendah seperti aluminium dan kuprum.(c) Menghantar tenaga elektrik pada voltan yang tinggi bagi mengurangkan nilai

    arus mengalir melalui kabel.

    Peningkatan nilai voltan di stesen janakuasa elektrik dilakukan denganmenggunakan transformer injak naik dan penurunan voltan dalam prosespengagihan tenaga elektrik dilakukan dengan menggunakan transformer injakturun.

    Kabel penghantaran

    Transformer

    injak turun

    Transformer

    injak naikBekalan kuasa a.u

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    36/38

    104

    Contoh 1: Kuasa elektrik dari sebuah stesen kuasa dihantar ke sebuah bandar melalui

    kabel kuasa berintangan 50 . Jika stesen kuasa itu menjanakan 8 MW kuasa,hitungkan kehilangan kuasa dalam kabel jika kuasa dihantar dengan

    (a) Voltan 80 kV (b) Voltan 400 kV

    Contoh 2: Cari nilai kehilangan kuasa dalam suatu kabel penghantaran apabila 20 kWkuasa elektrik dihantar melalui kabel berintangan 1.5 apabila

    (a) 200 V (b) 10 kV

    Rangkaian Grid Nasional

    33 kV

    Industri

    berat

    Industri ringan

    Pejabat/

    bangunan

    komersialTaman

    perumahanRumah

    240 V 450 V

    11 kV

    Stesen kuasa

    11 kV - 33 kV

    kW500P

    W000500P

    (50)(100RP

    A1001080

    108

    V

    P

    VP

    22

    3

    6

    )I

    I

    I

    kW20P

    W00020P

    (50)(20RP

    A2010400

    108

    V

    P

    VP

    22

    3

    6

    )I

    I

    I

    kW15P

    W00015P

    (1.5)(100RP

    A100200

    1020

    V

    P

    VP

    22

    3

    )I

    I

    I

    W6P

    (1.5)(2RP

    A21010

    1020

    V

    P

    VP

    22

    3

    3

    )I

    I

    I

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    37/38

    105

    Rangkaian grid nasional ialah satu sistem kabel elektrik yang menyambungkanstesen-stesen kuasa di seluruh negara untuk membekalkan tenaga elektrikkepada pengguna di seluruh negara.

    SISTEM GRID NASIONAL DI SEMENANJUNG MALAYSIA

    Di Malaysia, tenaga elektrik dijanakan pada voltan 11 kV hingga 33 kV. Voltantenaga elektrik yang dijanakan itu kemudiannya dinaikkan dengan menggunakantransformer injak naik sehingga 132 kV sebelum ia dihantar melalui kabel grid.

    Voltan yang amat tinggi dari kabel grid akan diturunkan secara berperingkat-peringkat di substesen-substesen transformer injak turun untuk pengagihantenaga elektrik ke kawasan-kawasan tertentu.

    Kepentingan rangkaian grid nasional(a) Menjamin bekalan kuasa elektrik yang berterusan dan mencukupi.Rangkaian grid nasional menjamin bekalan kuasa elektrik berterusan danmencukupi apabila penjana elektrik atau kabel penghantaran sesuatu kawasanmengalami kerosakan. Kawasan yang mengalami kerosakan penjana atau kabelpenghantaran mampu ditanggung oleh penjana lain melalui kabel penghantaranlain dalam sistem grid.

    (b) Kos penghasilan kuasa elektrik dapat dioptimumkan.Penjanaan kuasa elektrik dapat dikawal dan diselaraskan mengikut keperluanpada waktu-waktu tertentu. Semasa waktu keperluan rendah, misalnya padawaktu tengah malam, sesetengah penjana boleh dihentikan untuk menjimatkankos bahan api dan dengan itu ia dapat mengurangkan kos penjanaan secara

    keseluruhannya.

  • 7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru

    38/38