7 10 arus ulangalik

14
(a)Pengertian a.t. dan a.u. A.t. ialah arus yang mempunyai magnitud yang tetap atau berubah tetapi arahnya adalah tetap. A.u.ialah arus yang mempunyai magnitud tetap atau berubah tetapi arahnya berubah- ubah. (b) Sumber a.t. dan a.u. Sumber a.t ialah sel kering,bateri ,solar sel dan penjana a.t. Sumber a.u ialah bekalan sesalur,transformer dan penjana a.u. (c) Kesaman a.t. dan a.u. (1) Kedua-duanya boleh menghasilkan kesan pemanasan (2) Kedua-dua menghasilkan kesan kemagnetan Tetapi magnet bagi a.t adalah tetap manakala bagi a.u. berubah. (3) Kedua-dua boleh disukat dengan meter dawai panas dan meter besi bergerak. (d)Perbezaan a.t. dan a.u. A.t. A.u 1.Arah adalah Sentiasa PELAJARAN 10 ARUS TERUS (A.T.) DAN ARUS

Upload: slokkro

Post on 06-Jun-2015

4.296 views

Category:

Documents


7 download

TRANSCRIPT

Page 1: 7 10 Arus ulangalik

(a)Pengertian a.t. dan a.u.

A.t. ialah arus yang mempunyai magnitud yang tetapatau berubah tetapi arahnya adalah tetap.

A.u.ialah arus yang mempunyai magnitud tetap atauberubah tetapi arahnya berubah-ubah.

(b) Sumber a.t. dan a.u.Sumber a.t ialah sel kering,bateri ,solar sel dan penjana a.t.Sumber a.u ialah bekalan sesalur,transformer dan penjana a.u.

(c) Kesaman a.t. dan a.u.

(1) Kedua-duanya boleh menghasilkan kesanpemanasan

(2) Kedua-dua menghasilkan kesan kemagnetan Tetapi magnet bagi a.t adalah tetap manakala bagi a.u. berubah.

(3) Kedua-dua boleh disukat dengan meter dawai panas dan meter besi bergerak.

(d)Perbezaan a.t. dan a.u.

A.t. A.u1.Arah adalah tetap Sentiasa berubah arah

2.Diukur berdasarkannilai mantapnya

Diu DiukurBerdasarkan nilaip.m.k.d.

3.Voltanya tidakboleh diubah olehtransformer

Voltanya bolehdiubah oleh transformer

4.Tidak boleh direaktifikasikandengan diod

Boleh direaktifikasikan Dengan diod

5.Tidak dibenarkan melalui kapasitor

Dibenarkan melalui kapasitor

(d)Istilah-istilah a.u.

Frekuensi (f):Bilangan kitaran lengkap sesaat. Unitnya Hz

Tempoh(T):Masa untuk satu kitaran lengkapUnitnya Saat(S) f = 1 TVoltan Puncak(Vo):Voltan maksimum bagi suatu a.u.Unitnya Volt(V)

Arus Puncak(Io):Arus maksimum bagi suatu a.u.Unitnya Ampere(A)

Voltan Punca Min Kuasa Dua ( Vp.m.k.d.) : Vp.m.k.d. bagi suatu a.u. ialah sama dengan voltanarus terus yang menghasilkan kuasa haba sama

PELAJARAN 10ARUS TERUS (A.T.) DAN ARUS ULANGALIK (A.U.)

Page 2: 7 10 Arus ulangalik

banyak dalam suatu perintang yang dihasilkan oleh voltan a.u.Unitnya Volt(V) Vp.m.k.d. = Vo 2

Arus Punca Min Kuasa Dua ( I p.m.k.d.) : I p.m.k.d. bagi suatu a.u. ialah sama dengan nilai arus terus yang menghasilkan kuasa haba sama banyak dalam suatu perintang yang dihasilkan oleh a.u.Unitnya Ampere(A) I p.m.k.d. = I o 2

Contoh 1

Rajah di atas merupakan graf voltan-masa bagi a.u. berdasarkan graf tentukan,(a) Tempoh(b) Frekuensi(c) Bilangan pertukaran arah dalam masa satu saat(d) Voltan purata(e) Voltan puncak(f) Voltan Punca min kuasa dua(g)Tenaga haba yang dihasilkan apabila arus ini mengalir dalam sebuah perintang 12 selama 4 minit.

Penyelesaian

(e)Alat-alat Pengukur a.t dan a.u.

Alat Prinsip Kerja KegunaanMeter

gegelungbergerak

Kesan salingtindakankonduktor

Menyukata.t.sahaja

berarus denganmedan magnetkekal (medanlastik)

Meter dawaipanas

Kesanpemanasanarus elektrik

Menyukata.t dana.u.

Meter besibergerak

Kesankemagnetansuatu arus

Menyukata.t dana.u.

(f) Meter Gegelung Bergerak

Prinsip digunakan ialah daya saling tindakan antarakonduktor berarus dengan medan magnet kekal (medan lastik)Apabila a.t. mengalir melalui gegelung,medan magnet terhasil.Medan magnet ini bersaling tindak dengan medan Magnet melengkung menghasilkan medan lastik dansepasang daya yang bertentangan arah.Arah daya ditentukan oleh Hukum Tangan Kiri Fleming.Gegelung akan berputar.Spring pengawal dimampatkan dan penunjuk terpesong.Saiz pesongan berubah secara langsung dengan arus.Jika a.u. digunakan,penunjuk akan bergetar dengan amplitud kecil disebabkan inersia penunjuk dan gegelung.

(g)Penukaran Meter Gegelung Bergerak

Disebabkan meter-meter gegelung bergerak seperti ammeter gegelung bergerak,miliammeter gegelung bergerak,voltmeter gegelung bergerak dan galvanometer gegelung bergerak mempunyai struktur yang sama cuma berbeza skalanya sahaja maka meter-meter tersebut boleh bertukar antara satu sama lain.

Page 3: 7 10 Arus ulangalik

(i) Penukaran miliameter kepada ammeter

Katakan terdapat sebuah miliammeter yang mempunyai skala penuh Io dan rintangan dalam Ro . Kita ingin menukarkannya menjadi sebuah ammeter yang mempunyai skala penuh I

Caranya ialah kita mesti meyambungkan suatu perintang R secara selari dengan miliammeter tersebut.

Beza keupayaan merentasi R = Beza keupayaan merentasi miliammeter

(ii)Penukaran miliameter kepada Voltmeter

Katakan terdapat sebuah miliammeter yang mempunyai skala penuh I o dan rintangan dalam R o .Kita ingin menukarkannya menjadi sebuah voltmeter yang mempunyai skala penuh V.

Caranya ialah kita mesti meyambungkan suatu perintang R secara sesiri dengan miliammeter tersebut.

B.U.merentasi miliameter + B.U. merentasi R = V

Contoh 2

Sebuah miliammeter gegelung bergerak mempunyai skala penuh 10 mA dan rintangan dalam 5 Bagaimanakah anda mengubahsuaikannya menjadi sebuah(a) ammeter dengan skala penuh 20 A(b) voltmeter dengan skala penuh 50 V

Penyelesaian:

Page 4: 7 10 Arus ulangalik

(g) Meter Dawai Panas

Prinsip digunakan ialah kesan pemanasan suatu arus elektrik.Apabila a.t. atau a.u. mengalir melalui dawai platinum halus dawai menjadi panas dan mengembang.Seterusnya dawai mengendurPengenduran dawai ditarik semula oleh spring supaya menjadi tegang semula.Dalam masa yang sama gerakan spring memutarkan penunjuk yang dipangsikan pada satu takal.Skala tak linear kerana haba berubah secara langsung dengan kuasa dua arus.

(h) Meter Besi Bergerak

Meter besi bergerak berdasarkan kesan kemagnetan Yang dihasilkan oleh konduktor berarus.Apabila a.t. atau a.u. mengalir melalui solenoid,medan magnet terhasil.Besi tetap dan besi bergerak juga dimagnetkan.Disebabkan hujung besi bergerak dan besi tetap pada hujung solenoid yang sama kutub kedua-duanya adalah sentiasa sama jenis walaupun arah arus adalah berubah.Daya tolakan dihasilkan kerana kutub yang sama menolak.Penunjuk akan terpesong.Skala tak linear kerana daya tolakan berubah secara langsung dengan kuasa dua arus.

1 Graf arus,I lawan masa,t yang berikut yang manakah mewakili sebuah sel kering?

TUTORIAL 10

Page 5: 7 10 Arus ulangalik

2 Sebuah meter dawai panas mencatatkan bacaan 4.0 A apabila digunakan untuk mengukur suatu arus terus melalui satu dawai perintang.Apakah nilai arus p.m.k.d bagi arus ulangalik menerusi perintang yang sama menghasilkan haba yang sama yang akan dicatat oleh meter itu ?

A 0 A B 2.0 AC 2.3 A D 4.0 AE 6.4 A

3 Sebuah pemanas elektrik dikenakan voltan dengan arus terus 240 V selama 5 minit untuk memanaskan 2kg air.Berapakah voltan punca min kuasadua bagi bekalan voltan arus ulangalik yang perlu dikenakan merentasi pemanas itu untuk memanaskan 2 kg air dalam masa 5 minit juga.

A 2402 V B 240 VC 1202 V D 120 VE 60 V

4 Rajah menunjukkan perubahan voltan bagi bekalan sesalur elektrik dengan masa.Frekuensi bekalan sesalur dalam Hz adalah

A 120 B 60C 30 D 15E 1 60

5 Rajah menunjukkan graf voltan-masa bagi satu sumber arus ulangalik.Berapakah nilai voltan punca min kuasa dua bagi sumber arus ulangalik ini?A 0 V B 2 VC 2 V D 22 VE 2 V

6 Rajah menunjukkan graf arus-masa bagi a.u.Pernyataan yang manakah berikut adalah benar?

Frekuensi (Hz) Voltan Punca Min Kuasa Dua (Volt)

A 5.0 1.4B 5.0 2.0C 2.5 2.0D 2.5 1.4E 1.0 1.0

Page 6: 7 10 Arus ulangalik

7 Rajah di atas menunjukkan graf suatu arus ulangalik yang mengalir suatu perintang 3 . Kuasa yang akan dilesapkan dalam perintang itu adalah

A 18 W B 54 W C 108 W D 216 W E 324 W

8 Satu sumber kuasa arus ulangalik membekalkan arus puncak dan voltan puncak masing-masing 5 A dan 200 V pada sebuah perintang.Kuasa yang terhasil pada perintang adalah

A 40 W B 100 WC 500 W D 1000 WE 2000 W

9 Rajah menunjukkabn graf bagi sejenis a.u. yang mengalir dalam sebuah perintang 4 selama 2 minit.Tenaga haba yang dibebaskan adalah

A 250 J B 800 JC 1000 J D 1500 JE 3000 J

10 Sebuah galvanometer mempunyai rintangan 10 galvanometer ini diubahsuaikan menjadi satu ammeter. Antara rajah-rajah berikut yang manakah menunjukkan sambungan yang betul?

11 Rajah menunjukkan sebuah ammeter yang mempunyai rintangan dalam 5 dan skala pesongan penuh 1 mA disambungkan secara sesiri dengan perintang R.Jika sambungan ini digunakan sebagai voltmeter yang mempunyai skala penuh 5 V,nilai R adalah

A 4995 B 5095 C 6225 D 7115 E 8225

12 Rajah menunjukkan sebuah ammeter yang mempunyai rintangan dalam 10 dengan skala pesongan penuh 1 mA.Meter ini disambungkan bersiri dengan satu perintang P.Jika susunan ini hendak digunakan sebagai voltmeter yang mempunyai skala pesongan penuh 3 V,berapakah nilai P?

A 2.90 x 103 B 2.92 x 103 C 2.95 x 103 D 2.99 x 103 E 3.00 x 103

13 Rajah menunjukkan tiga buah meter P,Q dan R disambung kepada sebuah transformer.Meter-meter itu digunakan untuk menentukan arus dan

Page 7: 7 10 Arus ulangalik

beza keupayaan.Apabila suis dihidupkan mentol akan menyala.Antara berikut apakah meter yang sesuai bagi P,Q dan R?

P Q R A Voltmeter

dawai panasAmmeter gegelung bergerak

Voltmeter besi bergerak

B Voltmeter gegelung bergerak

Voltmeter dawai panas

Ammeter gegelung bergerak

C Ammeter dawai panas

Voltmeter besi bergerak

Voltmeter dawai panas

D Ammeter dawai panas

Voltmetrer gegelung bergerak

Ammetrer besi bergerak

14 Rajah menunjukkan graf arus-masa bagi arus ulangalik.Pernyatan yang manakah benar?

A Arus purata adalah 10 AB Tempoh kitarannya adalah 0.01 saatC Frekuensi getarannya adalah 50 HzD Arus punca min kuasa dua dalah 102 A

15 Graf voltan-masa di atas merupakan graf bagi sejenis arus.Berdasarkan graf di atas pernyataan yang manakah benar kecuali ?

A Graf tersebut mewakili graf arus ulangalik.B Frekuensi arus adalah 50 HzC Voltan punca min kuasa dua adalah 230 V

D Arah arus bertukar 50 kali dalam masa 1 saat

16 Nilai arus punca min kuasa dua bagi arus ulang-alik sama dengan

A Nilai maksimum arus ituB Nilai purata arus maksimumC Nilai setara bagi arus terus yang

menghasilkan kesan pemanasan yang sama

17 Antara alat-alat berikut yang manakah boleh digunakan untuk mengukur voltan kedua-dua arus terus dan voltan arus ulangalik kecuali ?

A Voltmeter gegelung bergerakB Voltmeter besi bergerakC Voltmeter dawai panasD Osiloskop sinar katod

18 (a) Rajah menunjukkan graf voltan-masa bagi arus ulangalik dari bekalan sealur.Berdasarkan graf tentukan

(i) Frekuensi bekalan a.u.

(ii) Voltan punca min kuasadua

(b) Nyatakan dua jenis meter yang boleh menyukat a.u. tersebut.

………………………………………………………

Page 8: 7 10 Arus ulangalik

………………………………………………………

(c) Penghantaran tenaga elektrik jarak jauh menggunakan bekalan a.u.Jelaskan jawapan anda.

………………………………………………………

………………………………………………………

………………………………………………………

………………………………………………………

Rajah 1

19 Rajah 1 menunjukkan bahagian-bahagianutama sebuah galvanometer gegelung bergerak.U adalah kutub Utara dan S adalah kutub Selatan.

Rajah 2

(a) Pada rajah 2 ,lukiskan pola medan magnet yang wujud di antara U dan S sebelum

arus dialirkan.

(b) Satu arus kemudian dialirkan melalui gegelung galvanometer itu.

(i) Apakah jenis arus yang digunakan?

…………………………………………………(ii) Terangkan bagaimana gegelung galvanometer itu berputar?

…………………………………………………

…………………………………………………

(iii) Apakah yang menyebabkan gegelung berhenti berputar?

……………………………………………………

……………………………………………………

Rajah 3

(c) (i) Rajah 3 menunjukkan sebuah miliammeter yang mempunyai rintangan dalam 6 dan mempunyai skala pesongan penuh 10 mA.Hitungkan nilai beza keupayaan V merentasi terminal E dan F yang menghasilkan skala pesongan penuh pada skala miliammeter itu.

Rajah 4

(ii) Satu perintang Z kemudian disambungkan bersiri dengan miliammeter itu dan beza keupayaan merentasi terminal D dan terminal F adalah 20V seperti rajah 4.Jika miliammeter menunjukkan skala pesongan penuh,berapakah nilai Z?

Page 9: 7 10 Arus ulangalik

20 Rajah menunjukkan satu model meter besi bergerak.Di dalam gegelung,rod besi lembut P dan rod besi lembut Q,diletakkan berdekatan antara satu sama lain.Rod besi lembut diikat tetap manakala rod besi lembut Q disokong oleh straw.Apabila suis dihidupkan,straw penunjuk terpesong.

(a) Terangkan mengapa straw penunjuk terpesong?

………………………………………………………

………………………………………………………

(b) Apakah perubahan yang berlaku kepada pesongan straw penunjuk jika(i) arah arus terus diterbalikkan

……………………………………………………… (ii) bilangan sel ditambah

……………………………………………………… (iii) arus ulang-alik digunakan mengganti

arus terus………………………………………………………

(c) Cadangkan dua kaedah untuk meningkatkan kepekaan alat ini.

………………………………………………………

………………………………………………………

21 (a) Nyatakan istilah-istilah berikut mengenai a.u.

(i) Frekuensi (ii) Voltan punca min kuasa dua

(b) Berikan empat perbezaan antara a.u dan a.t.

(c) (i) Huraikan struktur dan prinsip operasi sebuah meter gegelung bergerak.(ii) Anda diberi sebuah miliammeter gegelung bergerak mempunyai skala

pesongan penuh 10 mA dan mempunyai rintangan dalam 10. Bagaimanakah anda mengubahsuaikannya miliammeter itu menjadi sebuah ammeter dengan skala pesongan penuh 50A.

22 (a) Huraikan eksperimen untuk membezakan kesan arus ulangalik dar sebuah transformer dan arus terus dari sebuah bateri terhadap

(i) kapasitor (ii) pembesar suara

(b) Dalam kendalaian jangkama detik ,terangkan mengapa arus-ulangalik digunakan dan bukan arus terus.

(c) Huraikan prinsip operasi

(i) meter dawai panas (ii) meter besi bergerak