Pengenalan

ELEKTROMAGNETNAMA : HAZMAN BIN MOHAMAD AMINIOPSYEN : RBT / BI / BM

PengenalanElektromagnet ialah medan magnet yang terhasil daripada pengaliran arus elektrik pada suatu pengalir.

Arus elektrik boleh menghasilkan medan magnet apabila ia mengalir melalui pengalir atau konduktor.

Sebaliknya, medan magnet juga boleh menghasilkan arus elektrik.MagnetMagnetTiga ciri utama magnet: -medan magnet -fluks magnetik -kutub magnet

Medan magnetterbentuk di sekitar magnet dan dipenuhi dengan fluks magnetik.

Fluks magnetikFluks magnetik adalah garisan daya yang mempunyai ciri-ciri berikut:Garisan fluks ini menunjukkan arah keluarnya di Kutub Utara magnet dan arah masuknya di Kutub Selatan magnet dalam satu bentuk pusingan.Tidak bersilang antara satu sama lain.Elastik.Garisan fluks ini lebih padat di sekitar kutub magnet. Kesan magnet lebih kuat di sekitar kawasan ini.Apabila sebuah kompas diletakkan pada medan magnet, jarum kompas akan menunjukkan arah fluks magnetik, iaitu arah selatan magnet.

Apabila arus mengalir melalui suatu pengalir, ia akan menghasilkan medan magnet di sekeliling pengalir tersebut.

Corak fluks magnetik di sekeliling pengalir itu akan mengikut bentuk pengalir itu sama ada pengalir terus, melengkung atau gegelung.

Corak fluks magnetik yang terdapat di sekitar pengalir boleh dilihat dengan cara meletakkan sehelai kertas putih pada pengalir itu dan taburkan serbuk besi di atas kertas putih tersebut.

Serbuk besi yang dituang tadi akan tersusun mengikut garisan fluks yang terdapat pada medan magnet itu.Pengalir LurusBentuk garisan fluks magnetik bagi pengalir lurus ialah bulatan mengelilingi pengalir tersebut.Apabila arus dinaikkan, corak bulatan yang terbentuk akan menjadi lebih padat.Kesan magnet akan lebih kuat di kawasan yang terdekat dengan pengalir itu

Apabila kompas diletakkan berdekatan dengan konduktor itu, jarumnya akan menunjukkan arah fluks magnetik seperti ditunjukkan dalam rajah. Prinsip Tangan KananPrinsip tangan kanan

Ibu jari menunjukkan arah arus elektrik mengalir melalui pengalir tersebut.

Jari lain menunjukkan arah garisan fluks magnetik di sekitar pengalir tersebut.

Prinsip Skru MaxwellBatang skru menunjukkan arah arus elektrik mengalir melalui pengalir itu..

Arah putaran skru menunjukkan arah garisan fluks magnetik.

Arah Fluks Pada Pengalir

Pengalir LengkungMedan magnet yang dihasilkan oleh pengalir yang melengkung lebih kuat daripada medan magnet yang dihasilkan oleh pengalir lurus.

Rajah di sebelah menunjukkan garisan fluks pada pengalir lengkung.

Pengalir Gelung

Medan magnet yang dihasilkan oleh pengalir yang melengkung lebih kuat daripada medan magnet yang dihasilkan oleh pengalir lurus.

Rajah di sebelah menunjukkan garisan fluks pada pengalir gelung.PRINSIP-PRINSIP KEELEKTROMAGNETANHukum FaradayHukum Faradays menyatakan arus dan daya gerak elektromagnet boleh dihasilkan dengan mengubah fluks magnetik.

Daya gerak elektromagnet yang teraruh pada magnet boleh diperolehi dengan dua cara: - Fluks memotong pengalir - Pengalir memotong fluks

Fluks memotong pengalirBerlaku apabila satu magnet bar bergerak masuk dan keluar satu gegelung pengalir yang disambungkan kepada galvanometer.

Pengalir memotong fluksBerlaku apabila satu pengalir yang bersambung ke galvanometer bergerak masuk dan keluar medan magnet.

Hukum LenzMenyatakan bahawa arus teraruh sentiasa membina fluks yang melawan gerakan yang menghasilkan arus tersebut.

Apabila magnet bar bergerak masuk ke dalam gegelung pengalir, arus yang teraruh akan menghasilkan medan magnet yang menentang medan magnet yang masuk itu.

Jika kutub Utara magnet bar masuk dahulu, kutub Utara akan terbentuk pada gegelung itu dan akan cuba menolak.

Keadaan sebaliknya akan berlaku apabila magnet bar itu bergerak keluar semula daripada gegelung.

Petua Tangan Kiri FlemingApabila pengalir yang terdapat arus elektrik mengalir melaluinya diletakkan dalam suatu medan magnet, terdapat dua medan, iaitu medan magnet kekal dan medan magnet yang terhasil oleh pengalir itu.

Tindakbalas antara dua medan magnet ini akan mengakibatkan medan elastik, yang menyebabkan daya tidak seimbang.

Daya yang tidak seimbang ini boleh menyebabkan pengalir bergerak ke atas atau ke bawah.

Arah pergerakan pengalir tersebut boleh ditentukan dengan menggunakan Petua Tangan Kiri Fleming.

Contoh Penggunaan ElektromagnetSolenoidTerdiri daripada satu gegelung pengalir sekeliling satu silinder berlubang dan teras besi yang boleh bergerak.

Pada keadaan asal, tiada arus elektrik mengalir, teras besi memanjang keluar.Apabila arus mengalir melalui gegelung, akan menghasilkan medan magnet yang akan menarik teras besi masuk ke dalam.

Loceng ElektrikTerdiri daripada Gegelung elektromagnetik (electromagnetic coil)Armature, Loceng (Bell)Pengetuk (Beater)

Loceng ElektrikSuis S ditekan, arus akan mengalir melalui litar.Medan magnet terhasil dan menarik armature.Pengetuk akan mengetuk loceng.Litar terputus apabila armature tidak lagi menyentuh adjusting screw.Armature kembali ke kedudukan asal dan litar kembali lengkap.Medan magnet terhasil lagi.Proses berulang selagi suis S ditekan.

PENGUBAH/TRANSFORMERPengenalanSatu alat elektrik yang beroperasi berdasarkan prinsip aruhan elektromagnet.Binaannya terdiri daripada dua gelung pengalir dan teras.Hanya boleh beroperasi dengan voltan Arus Ulang-Alik(AC) Arus Terus yang sentiasa berubah untuk menghasilkan fluks yang sentiasa berubah-ubah sepertimana dalam Hukum Faraday.

BinaanTerdiri daripada teras dan belitanTeras terdapat dalam pelbagai jenis iaitu jenis kepingan keluli silikon, besi lembut, besi serbuk dan ferit.Haruslah mempunyai sifat histerisis yang rendah.Diperbuat daripada beberapa lapisan untuk mengurangkan arus pusar.Berbentuk E-I atau U-I.Belitan pula terdiri daripada belitan utama dan belitan sekunder.Jenis belitan pula ialah belitan sepusat dan belitan apit.Operasi pengubahArus Ulang-alik( AC ) dialirkan ke belitan utama.Medan magnet ulang-alik terbentuk di sekitar belitan utama.Medan magnet tersebut memotong belitan sekunder.Daya gerak elektromagnet terhasil di belitan sekunder.

Terdapat dua jenis aruhan yang tejadi pada pengubah. - Aruhan diri daya gerak elektromagnetik teraruh pada belitan utama hasil pemotongan medan magnet sendiri. - Aruhan Saling daya gerak elektromagnetik teraruh pada gegelung kedua hasil pemotongan medan magnet pada belitan utama.NisbahNisbah belitanDalam pengubah injak naik, bilangan belitan utama lebih sedikit berbanding bilangan belitan sekunder. Dalam pengubah injak turun pula, bilangan belitan utama adalah lebih banyak daripada bilangan belitan kedua.Formula:

n adalah nisbah.N1 adalah bilangan belitan utama.N2 adalah bilangan belitan sekunder.

Nisbah VoltanNisbah antara voltan belitan utama, V1 dengan voltan belitan kedua, V2.

Nisbah voltan adalah berhubungkait dengan nisbah belitan berdasarkan Prinsip aruhan elektromagnetik.Oleh itu:

Nisbah Arus

Nisbah arus pengubah ialah nisbah antara arus sekunder kepada arus utama. Oleh itu:

Kehilangan Kuasa dan Kecekapan PengubahPengubah Unggul - Tiada kehilangan besi. - Tiada histerisis. - Tiada arus pusar. - Tiada kebocoran fluks. - Kearuhan belitan utama sangat tinggi. - Kecekapan unggul.Pengubah Tidak Unggul.Kehilangan kuasa sering berlaku pada pengubah tidak unggul.Berlaku dalam 2 jenis iaitu: - Kehilangan Kuprum - Kehilangan Besi

Kehilangan KuprumTerjadi kerana berlaku pemanasan gegelung belitan utama dan sekunder.

Dikira dengan formula Pcu = IR

Dapat dikurangkan dengan menggunakan saiz gegelung yang lebih besar.Kehilangan BesiTerjadi kehilangan besi ini adalah disebabkan beberapa sebab, iaitu: i) Arus pusar -Berlaku akibat daripada daya gerak elektromagnet yang teraruh. - Membolehkan arus pusar mengalir dalam teras dan menyebabkan kehilangan kuasa. - Boleh dikurangkan dengan menggunakan teras berlapis. ii) Sifat histerisis. - Berlaku semasa perubahan domain magnet. - Sebahagian kuasa digunakan untuk menukar arah domain magnet. - Dapat dikurangkan dengan menggunakan teras yang mudah dimagnet dan dinyahmagnetkan.

iii) Kebocoran fluks. - Berlaku apabila sebahagian daripada fluks magnet tidak memotong belitan sekunder. - Fluks bocor akan memotong logam teras dan menghasilkan arus pusar. - Kehilangan ini sangat kecil.Kecekapan PengubahPengubah unggul beroperasi pada kecekapan 100 %.Ini bermaksud kuasa yang dipindahkan ke belitan sekunder adalah sama dengan kuasa yang masuk ke belitan utama.Pengubah tidak unggul pula beroperasi pada kecekapan kurang daripada 100% disebabkan kehilangan kuasa pada teras dan belitan utamanya.

Kuasa masuk = kuasa hilang + kuasa keluar Pinput = Pkuprum + Pbesi + PoutputKecekapan pengubah boleh dikira dengan formula berikut.Kecekapan Beban Penuh n =

Di mana kuasa masukan = kuasa keluaran + kehilangan kuasa ( VA X faktor kuasa) + kehilangan kuasa ( V2I2 X cos ) + (Pkuprum + Pbesi) Oleh itu:

Kecekapan beban separuh pula dikira seperti berikut:

n = (V2I2) X cos /{(V2I2) X cos }+{Pkup)[1/2]+Pbesi}Kegunaan PengubahDigunakan untuk menginjak-naik atau menginjak-turun voltan yang diperlukan oleh sesuatu litar.

Contoh penggunaannya adalah di substesen dalam sistem penghantaran bekalan elektrik dan juga dalam punca kuasa bagi kebanyakan perkakasan elektronik seperti komputer , televisyen dan lain-lain.SEKIANTERIMA KASIH