(a)Motor Elektrik:

Motor elektrik berfungsi menukarkan tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal.Motor elektrik bekerja berdasarkan prinsip medan lastik dan menggunakan Hukum Tangan Kiri Fleming.Motor elektrik terbahagi kepada dua jenis iaitu motor a.t dan motor a.u.

(i)Stuktur motor a.t:

Komutator: Menukar arah arus dalam angker supaya putaran angker dalam satu arah sahaja.

Berus karbon: Untuk membuat sentuhan dengan komutator semasa komutator dan angker berputar bersama-sama.

Spring: Untuk menolak berus supaya sentiasa menyentuh komutator

(ii)Prinsip operasi motor a.t.

Apabila a.t. mengalir melalui angker yang beradaDalam keadaan mengufuk,medan magnet terhasildi sekelilingnya.Medan magnet ini bersaling tindak dengan medanmagnet kekal menghasilkan medan lastik dansepasang daya bertentangan arah.Arah daya ditentukan oleh Hukum Tangan KiriFleming.Akibatnya angker berputar.Apabila angker dalam keadaan menegak,tiada arus mengalir melalui angker,walau bagaimanapun kerana momentum atau inersia angker membolehkannya berputar terus.Apabila angker dalam keadaan mengufuk semula,sisi angker bertukar tempat.Walaubagaimana pun dengan bantuan komutator arah arus dalam angker disongsangkan menyebabkan

angker masih berputar dalam arah yang sama.

(iii)Struktur motor a.u:

Gelang gelincir: Menukarkan kedudukan sentuhan antara berus dan hujung angker serentak dengan perubahan arah pengaliran a.u. dengan itu angker berputar dalam satu arah sahaja

Berus karbon: Untuk membuat sentuhan dengan komutator semasa komutator dan angker berputar bersama-sama.

Spring: Untuk menolak berus supaya sentiasa menyentuh komutator

PELAJARAN 9MOTOR DAN PENJANA ELEKTRIK

(iv)Prinsip operasi motor a.u.

Apabila a.u. mengalir melalui angker yang berada dalam keadaan mengufuk,medan magnet terhasil di sekelilingnya.Medan magnet ini bersaling tindak dengan medanmagnet kekal menghasilkan medan lastik dansepasang daya bertentangan arah.Arah daya ditentukan oleh Hukum Tangan KiriFleming.Akibatnya angker berputar.

Apabila angker dalam keadaan menegak,tiada arus mengalir melalui angker,walau bagaimanapun kerana momentum atau inersia angker membolehkannya berputar terus.Apabila angker dalam keadaan mengufuk semula,arah pengaliran a.u.berubah,tetapi sentuhan antara hujung angker dan berusbertukar tempat. Oleh itu arah putaran angker masih pada arah yang sama.

(v)Faktor-faktor mempengaruhi kelajuan motor

(a) Magnitud arus :Jika magnitud arus bertambah kelajuan bertambah(b) Bilangan lilitan gegelung:Jika bilangan lilitan gegelung bertambah kelajuan bertambah(c) Kekuatan magnet kekal:Jika kekuatan magnet kekal bertambah kelajuan bertambah(d) Jenis teras gegelung:Teras besi lembut akan menghasilkan kelajuan yang tinggi

(vi)Perbandingan Prinsip operasi motor a.t. dan a.u.

Motor a.t. Motor a.u.1 Menggunakan

bekalan a.t.Menggunakan bekalan a.u.

2 Menggunakan komutator gelang terbelah

Menggunakan dua gelang gelincir

3 Komutator menukarkan arah pengaliran arus dalam angker

a.u. sendiri yang bertukar arah dalam angker

4 Laju bergantung kepada bilangan lilitan,kekuatan medan magnet,luas angker dan magnitud arus

Frekuensi putarannya sama dengan frekuensi bekalan a.u.

5 Kurang cekap kerana geseran antara komutator dan berus

Lebih cekap kerana tiada geseran antara gelang gelincir dan berus

(b) Penjana Elektrik:Penjana elektrik berfungsi menukarkan tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik.Penjana elektrik bekerja berdasarkan prinsip aruhan elektromagnet dan menggunakan Hukum Tangan Kanan Fleming.Penjana elektrik terbahagi kepada dua jenis iaitu Penjana a.t dan Penjana a.u.

(i)Struktur penjana a.t:

(ii)Prinsip operasi penjana a.t.Apabila angker berputar pada keadaan mengufuk(0o) , sisi-sisi angker memotong garis-garis magnet.Perubahan fluks menjadi maksimum dan d.g.e aruhan terhasil.Arah arus terhasil dalam angker dientukan oleh Hukum Tangan Kanan Fleming.Semasa angker dalam keadaan menegak(90o),sisi angker selari dengan urat daya magnet.Perubahan fluks magnet tidak berlaku dan arus aruhan sifar.

Semasa angker dalam keadaan menegak semula(180o)Perubahan fluks magnet maksimum semula dan arus aruhan adalah maksimum.Dengan bantuan komutator arah arus yang mengalir dalam galvanometer masih sama.Semasa angker dalam keadaan menegak semula(270o),perubahan fluks magnet tidak berlaku dan arus aruhan adalah sifar.Jika graf arus @ d.g.e lawan sudut putaran angker bagi penjana a.u. bentuknya adalah seperti berikut:-

(iii)Struktur penjana a.u.

(ii)Prinsip operasi penjana a.u.

Apabila angker berputar pada keadaan mengufuk(0o) , sisi-sisi angker memotong garis-garis magnet.Perubahan fluks menjadi maksimum dan d.g.e aruhan terhasil.Arah arus terhasil dalam angker dientukan oleh Hukum Tangan Kanan Fleming.Semasa angker dalam keadaan menegak(90o),sisi angker selari dengan urat daya magnet.Perubahan fluks magnet tidak berlaku dan arus aruhan sifar.Semasa angker dalam keadaan menegak semula(180o)Perubahan fluks magnet maksimum semula dan arus aruhan adalah maksimum.Disebabkan sentuhan antara berus dan hujung angker bertukar kedudukan arah arus yang mengalir dalam galvanometer pada arah yang bertentangan.Semasa angker dalam keadaan menegak semula(270o),perubahan fluks magnet tidak berlaku dan arus aruhan adalah sifar.Jika graf arus @ d.g.e lawan sudut putaran angker bagi penjana a.u. bentuknya adalah seperti berikut:-

1 Motor elektrik ialah alat untuk menukarkan

A tenaga mekanikal kepada tenaga elektrikB tenaga elektrik kepada tenaga mekanikalC arus ulangalik kepada arus terusD arus terus kepada arus ulangalik

2 Rajah di atas menunjukkan sebuah motor arus terus.Pernyataaan yang manakah adalah benar kecuali

A Angker berputar pada arah lawan pusingan jam

B Tiada arus mengalir ketika angker berada pada satah menegak

C Tenaga mekanikal bertukar menjadi tenaga elektrik

D Menggunakan prinsip medan lastik

3 Rajah menunjukkan sebuah penjana arus terus.Bahagian XY angker berputar mengikut arah jam.Antara rajah berikut yang manakah kedudukan XY,gegelung tidak menghasilkan arus aruhan?

4 Fungsi komutator dalam sebuah penjana elektrik a.t. adalah

A menambahkan kecekapan penjanaB menguatkan medan magnet yang

terhasilC menyongsangkan pengaliran arus dalam

angkerD mengurangkan arus pusar yang terhasil

5 Rajah di atas menunjukkan sebuah penjana elektrik.Graf d.g.e lawan masa bagi penjana di atas adalah,

TUTORIAL 9

6 Berdasarkan jadual di bawah,pernyataan yang manakah benar?

Penjana a.t. Penjana a.u. A Menggunakan 2

gelang gelincirMenggunakan 1 komutator terbelah dua

B Menghasilkan arus yang tetap arahnya

Menghasilkan arus yang sentiasa bertukar arah

C Menggunakanan Hukum Tangan Kiri Fleming

Menggunakan Hukum Tangan Kanan Fleming

D Berdasarkan prinsip medan lastik

Berdasarkan prinsip aruhan elektromagnet

7 Prinsip kerja sebuah penjana elektrik adalah sama dengan

A transformerB motor elektrikC loceng elektrikD meter gegelung bergerak

8 Gegelung angker pejana elektrik pada rajah di atas diputar ikut arah jam.Terminal-terminal

penjana disambung kepada sebuah galvanometer.Antara pernyataan berikut yang manakah benar mengenai arus aruhan yang terhasil?

A Arus aruhan bertambah apabila laju putaran bertambah

B Arus aruhan dalam gegelung angker bertukar arah setiap satu putaran

C Arus aruhan yang mengalir dalam galvanometer sentiasa dalam arah yang sama

D Arus aruhan adalah minimum ketika satah gegelung angker dalam keadaan mengufuk

9 Di antara pernyataan berikut yang manakah benar tentang alat yang ditunjukkan dalam rajah di atas?

A Ia adalah motor arus terusB Ia bekerja berdasarkan prinsip medan

lastikC Alat ini mempunyai prinsip kerja sama

dengan dinamo basikalD Jika mentol digantikan dengan bateri ia

berfungsi sebagai penjana arus terus

10 Rajah menunjukkan sebuah motor arus terus.(a) Pada rajah label dan nyatakan fungsi

(i) Berus karbon

……………………………………………………

……………………………………………………(ii) komutator

……………………………………………………

……………………………………………………

(b) Apakah fungsi motor ini.

……………………………………………………

(c) Berdasarkan rajah di atas nyatakan arah putaran gegelung angker dan Hukum yang terlibat untuk menentukan arah putaran itu.

……………………………………………………..(d) Nyatakan dua kaedah untuk

menambahkan laju putaran motor itu

……………………………………………………

……………………………………………………(e) Nyatakan perubahan yang perlu

dilakukan untuk mengubahsuai motor ini menjadi(i) motor arus ulang alik

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………(ii) penjana aru terus

……………………………………………………

……………………………………………………(f) Nyatakan satu alat yang lain berfungsi

dengan menggunakan prinsip yang sama dengan motor ini.

……………………………………………………

……………………………………………………

11

Rajah di atas menunjukkan struktur sebuah penjana arus ulangalik.Sisi AB angker disesarkan ke bawah.

(a) (i) Tandakan arah pengaliran arus dalam dawai AB dan PQ

(ii) Nyatakan petua yang dipakai semasa menentukan arah arus tersebut.

……………………………………………………

(b) Nyatakan prinsip yang digunakan dalam penjana itu.

……………………………………………………(c) Jika angker dalam satah menegak

apakah yang terjadi kepada bacaan galvanometer dan jelaskan jawapan anda

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………(d) Lakarkan graf arus lawan sudut putaran

angker sehingga angker kembali kepada kedudukan asal.

(e) Nyatakan dua perubahan yang terjadi jika kelajuan putaran angker ditambah.

……………………………………………………

……………………………………………………

12 (a) Huraikan struktur dan prinsip operasi sebuah motor arus terus.

(b) Berikan perbezaan antara motor arus

terus dan motor arus ulangalik.

(c) Huraikan struktur dan prinsip operasi sebuah penjana arus ulangalik.

(d) Nyatakan perbezaan antara sebuah

penjana arus ulangalik dengan sebuah motor arus ulangalik.