Download - Ke Elek Tro Magnet An
KEELEKTROMAGNETAN
1.0 Pengenalan
Elektromagnet ialah suatu magnet yang medan magnetnya dihasilkan oleh aliran arus
elektrik.
Kemagnetan suatu elektromagnet adalah sementara (temporary magnet), yang mana
ianya boleh dimagnetkan (magnetised) dan dinyahmagnetkan (demagnetised).
Satu elektromagnet ringkas boleh dibentuk dengan melilitkan 20 pusingan dawai
kuprum tertebat (insulated) pada teras besi lembut (soft iron core) seperti paku
besi (iron nail) lembut.
Contoh:
Paku besi akan menjadi suatu magnet apabila suis dihidupkan.
2.0 Magnet
Terdapat 3 ciri utama bahan magnet ialah medan magnet, fluks magnet dan kutub
magnet.
- Medan magnet wujud di kawasan sekeliling magnet dan ruangnya dipenuhi fluks
magnet
- Fluks magnet ialah lingkaran garis urat daya magnet.
- Kutub magnet terdiri daripada kutub utara dan kutub selatan.
Ciri-ciri fluks magnet
- Garis fluks - kutub utara arah keluar & kutub selatan arah masuk
- Garis fluks tidak bersilang
- Garis fluks mudah membentuk & elastik
- Garis fluks sama arah bergabung & menarik
- Garis fluks lawan arah akan menolak
- Fluks akan padat, ketumpatan fluks tinggi dan kesan magnet kuat apabila :
- Pada bahagian kutub
- Pada kawasan berhampiran magnet
Ciri-ciri kutub magnet
- Kutub yang sama akan menolak .
- Kutub yang berlawanan akan menarik
Kesan Magnet
Kesan magnet yang dihasilkan dengan menggunakan arus elektrik dikenali sebagai
keelektrogmanetan. Apabila arus elektrik mengalir dalam satu dawai pengalir lurus,
medan magnet terbentuk disekeliling pengalir tersebut. Corak fluks magnet dapat
ditunjukkan dengan cara meletakkan sekeping kadbod yang ditembusi pengalir. Apabila
serbuk besi ditaburkan pada kadbod tersebut, serbuk besi akan membentuk lingkaran
bulat yang lengkap disekeliling pengalir.
Jika arus elektrik ditingkatkan, lingkaran serbuk besi semakin padat dan
keelektromagnetan disekeliling kawasan yang berdekatan dengan pengalir tersebut
semakin kuat. Apabila kompas diletakkan berhampiran pengalir, jarum penunjuk
kompas akan terpesong dan menunjukkan arah fluks magnet.
3.0 Keelektromagnetan
Kelektromagnetan merupakan aplikasi fizik bertujuan untuk menterjemahkan aplikasi
medan elektromagnet yang terhasil apabila berlakunya gerakan cas-cas elektrik atau
arus elektrik yang akan menghasilkan daya magnet.
Kekuatan keelektromagnetan bergantung kpd :
- Saiz pengalir (Besar)
- Nilai arus (Tinggi)
- Bentuk pengalir (Lengkung/gegelung)
- Jenis teras ( Teras besi lembut)
- Bilangan lilitan pengalir ( Banyak)
Bentuk Pengalir
Dawai pengalir lurus
Lengkung
Gegelung
4.0 Prinsip Keelektromagnetan
Terdapat dua prinsip untuk menentukan arah fluks magnet dan arah arus elektrik yang
mengalir melalui pengalir iaitu dengan menggunakan Petua Genggaman Tangan Kanan
dan Petua Skru Maxwell. Pengalir bertebat dililit rapat antara satu sama lain sehingga
garis fluks disekeliling setiap pengalir bergabung lalu menghasilkan satu medan magnet
yang kuat & berkutub.
Petua Genggaman Tangan Kanan
Ibu jari menunjukkan arah arus yang mengalir melalui pengalir.
Jari-jari lain menunjukkan arah fluks magnet disekeliling pengalir.
Ibu jari - arah arus
Genggaman jari - arah fluks
Petua Skru Maxwell
Arah pacuan skru menunjukkan arah arus elektrik yang mengalir melalui pengalir.
Arah putaran skru menunjukkan arah fluks magnet disekeliling pengalir tersebut.
Arah pacuan skru masuk menandakan arus masuk dan arah fluks magnet mengikut
putaran jam. Sebaliknya, arah pacuan skru keluar menandakan arus keluar dan arah
fluks magnet melawan putaran jam.
Arah pacuan skru - arah arus
Arah putaran skru - arah fluks
Hukum Faraday
Hukum Faraday menyatakan bahawa daya gerak elektrik yang dihasilkan adalah
sama. Apabila pengalir memotong medan magnet atau sebaliknya, daya gerak elektrik
(DGE) akan terjana dalam pengalir tersebut. Nilai DGE yang terhasil bergantung pada :
Kekuatan medan magnet
Panjang pengalir
Kelajuan pemotongan
Sudut pemotongan
Daya gerak elektrik (DGE) teraruh pada pengalir diperolehi dengan 2 cara :
i ) Pengalir memotong fluks
ii) Fluks memotong pengalir.
Hukum Lenz
Arus imbas akan muncul di dalam arah yang sedemikian rupa sehingga arah tersebut
menentang perubahan yang menghasilkannya. Arus teraruh sentiasa membina fluks
yang melawan gerakan yang menghasilkan arus tersebut.
Contoh:
Bila magnet digerakkan ke bawah, fluks yang menembusi magnet akan berkurang.
Menurut Hukum Lenz, arah arus fluks perlu berlawanan dengan pergerakan magnet.
Petua Tangan Kiri Fleming
Menentukan arah daya tolakan, arah arus elektrik dan arah fluks magnet kutub. Arah
daya gerak elektrik ( DGE ) yang dihasilkan dapat ditunjukkan melalui
Hukum Tangan Kanan Fleming, dengan ibu jari, jari telunjuk dan jari tengah
bersudut tepat diantara satu sama lain.
Ibu jari - Daya tolakan
Jari telunjuk - Arah fluks magnet kutub
Jari hantu - Arah arus
5.0 Penggunaan Prinsip Keelektromagnetan
Penggunaan keelekromagnetan adalah berkaitan dengan prinsip kendalian gegelung.
Gegelung merupakan bahagian utama bagi solenoid, geganti dan loceng elektrik.
a) Kendalian Solenoid
Solenoid ialah suatu gegelung dawai yang berbentuk silinder panjang.
Suatu medan magnet terbentuk apabila arus mengalir melalui solenoid.
Corak medan magnet yang terhasil oleh suatu solenoid ditunjukkan seperti dalam rajah
di bawah.
Contoh aplikasi:
Corak medan magnet akibat daripada arus dalam suatu solenoid.
Garis-garis medan magnet di dalam suatu solenoid adalah lurus dan berjarak sekata,
menunjukkan bahawa kekuatan medan magnet adalah seragam. Di luar solenoid,
corak medan adalah serupa dengan corak yang dihasilkan oleh magnet bar, dengan
satu hujung solenoid bertindak sebagai kutub utara dan satu hujung lagi sebagai kutub
selatan.
Kutub solenoid dapat ditentukan oleh ‘Petua Genggaman Tangan Kanan’ untuk suatu
solenoid. Menurut petua ini, jika solenoid digenggam dengan tangan kanan supaya jari-
jari membengkok mengikut pengaliran arus dalam solenoid, arah ibu jari menunjuk ke
arah kutub utara solenoid.
‘Petua Genggaman Tangan Kanan’ untuk suatu solenoid
Kutub solenoid juga boleh ditentukan dengan melihat arah arus di hujung gegelung.
Jika arus mengalir melawan arah pusingan jam, maka hujung itu merupakan kutub
utara (N).
Jika arus mengalir mengikut arah pusingan jam, maka hujung itu merupakan kutub
selatan (S).
b) Kendalian Geganti
Apabila bekalan dihidupkan arus mengalir melalui gegelung :
- Medan magnet terbentuk pada gegelung.
- Teras pegun dalam gegelung akan berkutub.
- Teras pegun akan menarik suis sesentuh ke bawah.
- Keadaan akan kembali asal jika bekalan diputuskan.
c) Kendalian Loceng Elektrik
Apabila bekalan dihidupkan arus mengalir melalui gegelung :
- Medan magnet terbentuk pada gegelung.
- Teras pegun dalam gegelung akan berkutub.
- Teras pegun akan menarik pemukul mendekatinya.
- Tarikan itu menyebabkan pemukul mengetuk gong.
- Loceng akan berbunyi.
- Pada ketika pemukul mengetuk gong, sesentuh skru pelaras terbuka.
- Arus litar terputus dan menyebabkan gegelung hilang kesan kemagnetan.
- Angker balik ke tempat asal.
- Proses berulang selagi bekalan dihidupkan.
6.0 Gelombang Elektromagnet
Gelombang Elektromagnet ialah gelombang yang mengandungi medan
magnet dan medan elektrik yang saling berserenjang antara satu dengan lain
dengan arah perambatan gelombang.
Gelombang elektromagnet ialah sejenis gelombang melintang. Gelombang ini
terhasil daripada ayunan elektrik yang saling bertukar di antara medan elektrik
dan medan magnet.
7.0 Aplikasi gelombang keelektromagnetan dalam kehidupan seharian
Jenis Gelombang Sumber Contoh Aplikasi
Gelombang Radio Litar pemancar
elektronik dan aerial
(a) Bidang komunikasi dan telefon ATUR
(b) Sistem pemancaran dan penerimaan
radio dan TV
Gelombang mikro Pemancaran
gelombagang mikro
(a) Komunikasi statelit dan telefon satelit
(b) Proses pemanasan makanan dalam
ketuhar gelombang mikro
(c) Alat radar pengesan
Inframerah Jasad panas dan
sinaran matahari
(a) Lampu inframerah yang digunakan
dalam fisiotrafi.
(b) Gambar inframerah digunakan
sebagai suatu kaedah penyiasatan
dalam perubatan.
(c) Pemanasan.
Cahaya nampak Api, jasad panas yang
membara, tiub
(a) Membolehkan penglihatan
(b) proses fotosistesis
nyahcas, matahari (c) proses fotografi
Sinar Ultraungu Tiub discas dan jasad
yang sangat panas
(a) Pensterilan
(b) Mengesan wang palsu
Sinar-X Tiub sinar x (a) Merawat kanser
(b) Mengambil gambar foto sinar-x
dalam perubatan (X-ray)
(c) Kaedah mencari retakan dalam salur
paip.
Sinar-g Bahan radio aktif (a) Merawat kanser
(b) Pensterilan
8.0 Kesimpulan.
Elektrik dan elektromagnetan mempunyai kaitan yang rapat, di mana elektrom
mempunyai kedua-dua medan magnet. Oleh sebab elektron mempunyai kesan-kesan
tersebut, semua benda yang mempunyai cas akan mempunyai kesan medan magnet
di sekelilingnya. Elektron juga merupakan unsur-unsur yang utama dalam
menghasilkan elektromagnet. Gerakan ialah hubungan yang mengaitkan elektrik dan
keelektromagnetan.
Setiap kali zarah yang bercas bergerak, ianya akan menghasilkan kesan-kesan
keelektromagnetan. Jika satu jumlah cas yang besar digerakkan dalam satu arah yang
bersistematik, satu kesan keelektromagnetan yang dapat berfungsi boleh dihasilkan.