(a) PendahuluanSebagaimana diketahui magnet kekal menghasilkanmedan magnet disekelilingnya .Maka tarikan magnetakan dialami oleh bahan-bahan seperti besi,keluli,kobalt dan nikel apabila berada di dalam kawasanmedan mgnet itu.Suatu konduktor yang membawa arus samada a.t.atau a.u. juga akan menghasilkan kesan kemagnetanyang dinamakan sebagai elektromagnet dan bersifat sementara.Corak medan magnet yang dihasilkan bergantung kepada bentuk konduktor yang membawa arus.Besi lembut paling baik dijadikan teras elektromagnet kerana ia mudah dimagnet dan mudah dinyah magnet dan juga garis daya magnet terjadi adalah lebih rapat.

(b) Medan magnet disebabkan oleh arus yang mengalir dalam konduktor lurus .

Corak medan yang dihasilkan adalah bulatan-bulatansepusat di mana konduktor itu merupakan pusatbulatan.Semakin menghampiri dawai semakin rapatjarak antara bulatan kerana kekuatan medan semakin bertambah.Arah medan ditentukan oleh:(i) Hukum Putaran Skru Maxwell.Bayangkan suatu skru diskrukan di sepanjang dawai.Arah gerakan skru disepanjang dawai menunjukkanarah arus manakala arah putaran skru merupakan arah medan.

(ii) Hukum Genggaman Tangan KananGenggam tangan kanan kamu dengan ibu jari diluruskan.Arah ibu jari menunjukkan arah arus manakala arah

empat jari yang lain menunjukkan arah medan.

(c) Medan magnet disebabkan oleh arus yang mengalir dalam konduktor dalam gegelung bulat .

Corak medannya terbahagi kepada dua bahagian.Bagi kawasan berhampiran dawai corak medanadalah merupakan bulatan-bulatan sepusat dandi bahagian tengah dawai medannya adalah lurus.Arahnya boleh ditentukan dengan Hukum PutaranSkru Maxwell atau Hukum Genggaman TanganKanan.

(d) Medan magnet disebabkan oleh arus yang mengalir dalam konduktor berbenuk solenoid

Corak medannya sama seperti corak medan magnet yang berbentuk bar.

Oleh itu pada kedua-dua hujungnya terdapat kutub.Cara menentukan arah medan ialah(i) Menggunakan Hukum Genggaman Tangan Kanan iaitu empat jari mewakili arah arus dan ibu jari mewakili arah medan magnet di bahagian tengahatau(ii) Menentukan jenis kutub di hujungnya iaitu " Bawa hujung yang hendak ditentukan kutub

PELAJARAN 6KESAN MAGNET DISEBABKAN OLEH KONDUKTOR BERARUS(ELEKTROMAGNET)

bertentangan mata.Jika arah arus melawan arah putaran jam kutubnya adalah utara dan jika arah arus mengikut arah putaran jam kutubnya adalah selatan" KIKAS dan KAKIU

(e) Eksperimen untuk menentukan faktor-faktoryang mempengaruhi kekuatan elektromagnet.

Hidupkan suis.Dekatkan jarum peniti pada hujung teras besi.Catatkan bilangan jarum peniti yang ditarik oleh hujung besi.Laraskan reostat supaya magnitud arus bertambahdan catatkan bilangan jarum yang ditarik.Ulangi lagi eksperimen dengan magnitud arus tetaptetapi bilangan lilitan solenoid bertambah.Ulangi lagi eksperimen dengan magnitud arusdan bilangan lilitan tetap tetapi teras besi digantidengan teras aluminium diikuti oleh teras loyang.Didapati bilangan jarum peniti yang tertarik bertambahapabila magnitud arus dan bilangan lilitan solenoidbertambah serta jika teras besi digunakan.Kesimpulannya bahawa kekuatan elektromagnetbergantung kepada magnitud arus,bilanganlilitan dan jenis teras yang digunakan.

(e) Eksperimen untuk mencari hubungan antara kekuatan elektromagnet dan bilangan lilitanHipotesis : Jika bilangan lilitan bertambah maka kekuatan elektromagnet bertambahP.u.manupulatif : bilangan lilitanP.u.respons :kekuatan elektromagnet P.u.dimalarkan :jenis teras dan magnitud arus

Catatkan bilangan lilitan solenoid yang digunakan =NHidupkan suis.Dekatkan jarum peniti pada hujung teras besi.Catatkan bilangan jarum peniti yang ditarik oleh hujung besi= MUlangi lagi eksperimen sebanyak 5 kali dengan bilangan lilitan yang berlainan pula.Jadualkan data.Bilangan lilitan,N Bilangan jarum tertarik,M

Plotkan graf M lawan NM

NBerdasarkan graf didapati apabila bilangan lilitan bertambah ,maka bilangan jarum terlekat bertambah,maka kekuatan elektromagnet bertambah.Oleh itu hipotesis disokong.

(f) Mengapa teras besi lembut paling baik dijadikan teras dalam solenoid.Teras besi lembut boleh menumpukan garis-garis medan magnet di dalam suatu solenoid.Oleh itu garis-garis medan magnet yang lebihrapat wujud dalam solenoid yang terasnyaadalah besi lembut.

(g) Bagaimana keluli dijadikan magnet kekal

Hidupkan arusTeras keluli akan dimagnetkanMatikan arus.Teras keluli terus menjadi magnet.

(h) Aplikasi alat yang menggunakan prinsipElektromagnet.

(i) Loceng Elektrik

Apabila suis dihidupkan arus mengalir melaluisolenoid,maka elektromagnet terhasil.Elektromagnet menarik kepingan besi lembut,pengetuk memukul loceng untuk menghasilkan bunyi.Litar diputuskan,elektromagnet hilang kuasanya dandengan bantuan spring kepingan besi lembutkembali pada kedudukan asal.Jika suis terus dihidupkan loceng terus berbunyi.Jika kita ingin menjadikan loceng ini berbunyi sekalisahaja apabila suis dihidupkan sekali,sambungkansatu dawai penyambung yang panjang di antarakepingan besi lembut dan penyentuh.(ii) Geganti Ringkas

Geganti ringkas berfungsi sebagai satu suis untuk menghidup dan mematikan litar lain yang mempunyai arus lebih besar.Apabila arus mengalir melalui solenoid,teras besi menjadi elektromagnet.Kepingan besi lembut tertarik ke elektromagnet menyebabkan sesentuh C akan dihidupkan menyebabkan arus mengalir dalamlitar lain.Apabila arus dimatikan,elektromagnet hilang kuasanya,sesentuh akan dimatikan dan arus tidak mengalir dalam litar lain.

(iii) Cuping Telinga Telefon

Apabila kita bercakap melalui telefon,mikrofon menukarkan tenaga bunyi kepada arus berubah-ubah(a.u)Arus berubah-ubah ini mengalir masuk ke solenoid.Teras besi lembut dilektromagnetkan dengan kekuatan berubah-ubah.Diafragma besi ditarik oleh elektromagnet dengan daya yang mempunyai kekuatan berubah-ubah.Diafragma besi bergetar.Udara di hadapan diafragma akan dimampat dan direnggangkan.Gelombang bunyi dihasilkan dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi arus yang mengalir.

(iv) Kegunaan lain elektromagnet

1. Pengangkat besi buruk

2. Alat mengeluarkan serpihan logam yang masuk ke mata

3. Kad elektronik4. Mesin bayaran tempat letak kereta5. Pengesan bahan 6. Pengangkutan kontena

1 Rajah menunjukkan sebuah kompas yang terletak di atas sekeping kadbod yang mengufuk dengan penunjuknya menunjuk ke arah utara.Dawai itu melalui kadbod dengan menegak.Apabila suis dihidupkan,penunjuk itu akan

A bergerak ke arah baratB bergerak ke arah timur

C kekal menuju ke arah utaraD bergetar di sekitar kedudukan asalnya.

2 Rajah menunjukkan dua kompas M dan N diletakkan di sekeliling seutas dawai tegak yang membawa satu arus.Apakah kesan yang akan berlaku kepada penunjuk kompas-kompas itu apabila suis S dihidupkan ?

A Kedua-dua kompas akan memesong melalui 90o dalam arah yang bertentangan

B Kedua-dua kompas akan memesong melalui 90o dalam arah yang sama

C Kedua-dua kompas akan memesong melalui 180o

D Kompas M memesong melalui 180o manakala kompas N tetap pegun.

3 Antara berikut yang manakah menunjukkan dengan betul corak medan magnet di sekeliling seutas dawai berarus ,jika arah aliran arus adalah tegak lurus ke dalam kertas.

TUTORIAL 6

4 PQRS adalah seutas dawai kuprum yang dibengkokkan dan diletak di atas sebuah meja ufuk seperti rajah di atas.X dan Y adalah dua kompas kecil yang diletakkan di atas dawai itu.Apabila suis S dihidupkan,apakah yang berlaku kepada kompas-kompas itu?

A Kedua-dua penunjuk kompas terpesong ke timur

B Kedua-dua penunjuk kompas terpesong ke barat

C Kedua-dua penunjuk kompas tidak terpesong

D Penunjuk kompas X tidak terpesong tetapi penunjuk kompas Y terpesong ke timur

5 Rajah menunjukkan seutas dawai yang dibengkokkan dan diletakkan di atas meja yang rata.W ialah sebuah kompas yang diletakkan di bawah dawai itu.Apakah arah pesongan kompas itu apabila suis S dihidupkan.

6 Rajah menunjukkan satu corak medan magnet yang diperolehi dari satu eksperimen.Corak medan magnet itu adalah disebabkan oleh,

A gegelung bulat B dawai lurusC solenoid D magnet bar

7 Satu solenoid dipasang sekeping kadbod, seperti yang ditunjukkan pada rajah di atas. Arus terus mengalir dalam solenoid itu.Antara gambar rajah berikut yang manakah corak dan arah medan magnet yang terhasil?

8 Rajah menunjukkan sebatang elektromagnet PQR.Jenis kutub itu pada P,Q dan R masing-masing adalah,

P Q RA Utara Selatan SelatanB Selatan Utara UtaraC Selatan Utara SelatanD Utara Selatan Utara

9 Rajah menunjukkan satu teras besi lembut

berbentuk-U dililitkan dengan dawai kuprum bertebat yang disambungkan ke bateri.Apabila suis dihidupkan,jenis kutub magnet yang terhasil apada X,Y dan Z masing-masing adalah,

X Y Z

A Utara Utara SelatanB Utara Selatan UtaraC Selatan Utara UtaraD Selatan Utara Selatan

10 Rajah menunjukkan dua teras besi dililitkan dengan dawai.Apakah yang akan terjadi pada A dan B apabila arus mengalir?

A A dan B adalah pegunB A dan B menarik satu sama lainC A dan B menolak antara satu sama lainD A dan B mula menolak dan kemudian

menarik.

11 Rajah menunjukkan dua batang paku besi yang digantung bebas dalam sebuah solenoid.Apabila arus mengalir melalui solenoid,paku-paku itu akan

A mengekalkan keadaan asalnyaB menarik satu sama lainC menolak antara satu sama lainD berayun dengan frekeunsi yang tetap

12 Manakah antara berikut boleh digunakan untuk menentukan arah medan magnet yang terhasil oleh konduktor berarus?

A Hukum LenzB Hukum FaradayC Hukum Tangan Kiri FlemingD Hukum Genggaman Tangan Kanan

13 Di antara pasangan bahan teras dan bilangan lilitan wayar bertebatberikut,yang manakah boleh digunakan untuk membina sebuah elektromagnet yang paling kuat?

Bahan teras

Bilangan lilitan wayar bertebat

A kuprum 500B kuprum 100C Besi 500D Besi 100

14 Rajah menunjukkan satu eksperimen untuk mengkaji kesesuaian logam sebagai teras elektromagnet.Empat rod logam berlainan bahan dimasukkan satu persatu ke dalam gegelung kuprum.Jadual di bawah menunjukkan bilangan klip kertas yang terlekat pada rod logam apabila suis dihidupkan dan apabila suis dimatikan.Rod logam Bilangan klip kertas yang

terlekat pada rod logamApabila suis dihidupkan

apabila suis dimatikan

A 40 35B 38 5C 25 4D 1 0

Antara rod logam A,B,C dan D yang manakah paling sesuai digunakan sebagai teras elektromagnet?

15 Rajah menunjukkan satu susunan untuk memagnetkan teras supaya membentuk satu magnet kekal.Bahan yang paling sesuai digunakan sebagai teras adalah

A Besi lembut B KeluliC Kuprum D Perak

16 Kekuatan elektromagnet bergantung kepada faktor – faktor berikut kecuali

A magnitud arusB arah pengaliran arusC bilangan lilitan gegelungD jenis teras yang digunakan

17 Sebuah kompas K terletak di bahagian atas dawai XY yang berada di atas sebuah meja yang ufuk. Apabila suis S dihidupkan penunjuk kompas didapati mengalami pesongan.

(a) Nyatakan arah pesongan penunjuk kompas dan terangkan sebabnya.

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

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

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

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

(b) Apakah kesan terhadap magnitud dan arah pesongan penunjuk kompas jika

(i) magnitud arus lebih besar digunakan

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

..................................................................(ii) kutub bateri disongsangkan

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

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

(iii) kompas diletakkan di bahagian bawah dawai XY.

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

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

(b) Sebuah elektromagnet dibuat dengan melilitkan dawai kuprum bertebat pada satu teras berbentuk-U.Dawai itu disambung kepada suatu bateri seperti pada rajah.(i) Apakah bahan yang sesuai untuk

digunakan sebagai teras elektromagnet?

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

(ii) Namakan kutub magnet di hujung X dan Y.

X.............................................................

Y.............................................................

(iii) Cadangkan dua cara untuk menjadikan elektromagnet itu kuat.

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

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

18 Rajah menunjukkan sekeping kadbod ufuk yang mempunyai 4 buah kompas kecil terletak di atasnya.Satu wayar dilalukan menerusi satu lubang di tengah-tengah kadbod itu,berserenjang kepada kadbod.Ketika arus tidak dihidupkan melalui wayar itu,jarum-jarum kompas itu menunjuk ke arah utara seperti rajah di atas.

(a) Pada rajah di bawah,bulatan-bulatan mewakili kompas-kompas.Lukiskan anak-anak panah dalam bulatan itu untuk menunjukkan arah mana jarum-jarum kompas itu akan menunjuk apabila arus dialirkan tegak ke bawah melalui wayar itu.

(b) Arus elektrik dialirkan melalui satu

gegelung wayar PQ seperti rajah di bawah. Bulatan-bulatan berhampiran hujung-hujung P dan Q itu mewakili kompas-kompas.(i) Lukiskan anak-anak panah dalam

bulatan -bulatan itu pada rajah di atas untuk menunjukkan arah jarum-jarum kompas itu menunjuk.

(ii) Gegelung PQ itu bertindak seperti sebuah magnet.Nyatakan jenis kekutuban di hujung P dan di hujung Q.

P........................ Q.......................(c) Pada rajah di bawah,lakarkan garis-garis medan

magnet di sekeliling dan di dalam gegelung PQ.Masukkan anak panah pada garis-garis ini untuk menunjukkan arah medan itu.

19 Rajah menunjukkan satu susunan litar dan bahagian utama sebuah loceng elektrik.Apabila suis S ditekan,arus mengalir melalui litar.(a) Apakah yang terjadi kepada teras besi

lembut?

..........................................................................(b) Nyatakan kekutuban di hujung X besi lembut itu.

..........................................................................(c) Apakah yang berlaku kepada pengetuk

besi itu?

………………………………………………………(d) Bolehkah besi lembut digantikan dengan

keluli. Jelaskan jawapan anda

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

(e) apakah fungsi (i) sesentuh

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

.......................................................................... (ii) spring

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

..........................................................................(f) Nyatakan dua kaedah supaya kekuatan

bunyi loceng bertambah.

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

..........................................................................(g) Dengan menggunakan satu wayar

penyambung,lukis pada rajah di atas supaya loceng itu berbunyi sekali sahaja.

20 (a) Nyatakan Petua Gengggaan Tangan Kanan.

(b) Huraikan satu eksperimen untuk

menunjukkan corak medan magnet yang dihasilkan oleh konduktor berarus yang berbentuk(i) lurus (ii) bulatan

(c) Lukis corak medan yang dihasilkan arus

yang melalui suatu solenoid.

21 (a) Sediakan satu rangka eksperimen untuk menyiasat hubungan antara kekuatan elektromagmnet dengan arus.

(b) Huraikan prinsip operasi (i) loceng elektrik (ii) geganti ringkas (iii) cuping telinga telefon