unit 9 nota dan latihan

PRINSIP ELEKTRIK ETE 102/UNIT 9/1

NAY/MNR/KKBD/2005

OBJEKTIF AM :

Di akhir unit ini pelajar akan dapat :-

Mengetahui prinsip asas kemagnetan dan konsep

keelektromagnetan.

OBJEKTIF KHUSUS :

Membezakan kutub bagi sebuah bar magnet.

Melukis arah urat daya magnet bagi sebuah bar magnet.

Melukis medan magnet bagi;

dawai lurus

dawai gegelung

Menentukan arah fluks magnet dengan kaedah

hukum genggaman tangan kanan dan hukum skru

gabus.

Menyenaraikan faktor-faktor yang

mempengaruhi kekuatan keelektromagnetan.

Menentukan kutub bagi solenoid.

Menulis semula fenomena aruhan

keelektromagnetan.

Mengira dge teraruh menggunakan formula

E=Blv volt.


NAY/MNR/KKBD/2005

9.0 PENGENALAN

Magnet terdiri daripada beberapa jenis iaitu;

magnet kekal

magnet yang mempunyai kesan magnet yang tetap.

magnet sementara-

magnet yang mempunyai kesan magnet secara buatan dan

tidak

kekal.

Magnet sementara dihasilkan dengan cara memagnetkan

bahan

magnet yang mengandungi unsur besi seperti besi lembut

dengan mengalirkan arus elektrik melaluinya.

Rajah 9.1(a) : Magnet kekal Rajah 9.1(b) Magnet Sementara

Arus keluar Arus masuk


NAY/MNR/KKBD/2005

1. Tuliskan B pada kenyataan yang betul dan S pada kenyataan yang salah

di bawah.

Magnet kekal adalah magnet yang mempunyai kesan magnet yang

tetap

Magnet buatan mempunyai kesan magnet yang tetap juga.

Sesuatu bahan magnet yang dialirkan arus melaluinya, akan bertindak

seperti sebuah magnet.

Mari kita sama-

sama mencari

jawapan!!!


NAY/MNR/KKBD/2005

9.1 ASAS KEMAGNETAN

Terdapat 3 ciri utama sifat-sifat bagi sesuatu magnet iaitu:

kutub magnet-

Pada kedua-dua hujung magnet terdapat pemusatan medan

magnet yang kuat.

Jika magnet tersebut dihayun dengan bebas, kutub utara

akan sentiasa mengarah ke utara dan kutub selatan akan

sentiasa mengarah ke selatan.

Urat daya magnet /fluks magnet.

Ia merupakan lingkaran bagi garis urat daya magnet yang

mengelilingi magnet.

Arah urat daya medan magnet boleh ditentukan dengan

meletakkan beberapa kompas di sekeliling bar magnet. Jarum

kompas akan menunjukkan arah keluar dari kutub utara dan arah

masuk ke kutub selatan seperti dalam rajah 9.2 (b).

Di antara ciri-cirinya ialah;

Ia tidak bersilang antara satu sama lain

Ia sentiasa membentuk satu lingkaran yang lengkap yang

mana menunjuk arah keluar dari kutub utara dan arah

masuk ke kutub selatan.

Pada bahagian kutub dan kawasan yang berhampiran

magnet, fluks magnet kelihatan lebih padat kerana


NAY/MNR/KKBD/2005

ketumpatannya adalah lebih tinggi dan kesan magnetnya

lebih kuat.

Medan Magnet

Ia merupakan ruang yang mengelilingi sesuatu magnet di

mana ruang tersebut dipenuhi oleh fluks magnet. Ini

ditunjukkan seperti Rajah 9.2 (c).

Rajah 9.2 (a): Serbuk besi ditaburkan di sekeliling bar magnet menunjukkan medan

magnet.

Rajah 9.2 (b) Arah urat daya magnet yang ditentukan oleh kompas.

Kawasan medan magnet


NAY/MNR/KKBD/2005

Rajah 9.2 (c): Garisan urat daya magnet yang membentuk medan magnet.

9.1.1 TINDAKAN ANTARA 2 MAGNET.

Kutub yang sama akan menolak.

Fenomena ini adalah disebabkan oleh garisan urat daya

magnet/fluks magnet yang sentiasa menunjukkan arah keluar bagi

kutub utara dan arah masuk bagi kutub selatan.

Ini menjadikan kutub selatan dengan kutub selatan akan menolak

dan kutub utara dengan kutub utara juga akan menolak.

Rajah 9.3: Urat daya magnet menunjukkan kutub yang

sama akan menolak

Kutub yang berlainan menarik.

Apabila kutub yang berlainan didekatkan iaitu kutub utara

didekatkan dengn kutub selatan ia akan menarik antara satu sama

lain.

Ini adalah disebabkan oleh garisan urat daya bagi sesuatu

magnet yang sentiasa menunjukkan arah keluar bagi kutub utara

dan arah masuk bagi kutub selatan.


NAY/MNR/KKBD/2005

Rajah 9.4: Urat daya magnet menunjukkan kutub yang berlainan akan menarik

1a) Lukiskan urat daya medan magnet bagi magnet bar yang diberikan

b) Tentukan arah urat daya yang dilukiskan dalam (a).

2. Gariskan jawapan yang betul bagi kenyataan dibawah.

a) Apabila 2 bar magnet yang berlainan kutub didekatkan antara satu

sama lain,kedua-dua bar magnet tersebut akan ( menarik/

menolak).

b) ) Apabila 2 bar magnet yang sama kutub didekatkan antara satu

sama lain,kedua-dua bar magnet tersebut akan (menarik/ menolak

).

Mari kita sama-

sama mencari

jawapan!!!

N S

S


NAY/MNR/KKBD/2005

9.2 KONSEP KEELEKTROMAGNETAN

Satu kesan elektrik yang paling meluas penggunaannya ialah

kebolehannya menghasilkan magnet.

Kendalian motor, penjana, pengubah dan geganti adalah

merupakan contoh peranti yang bergantung pada daya

kemagnetan.

Daya magnet ini diperolehi apabila arus elektrik mengalir

dalam litarnya. Penghasilan magnet sedemikian dinamakan

elektromagnet.

9.2.1 KESAN ELEKTROMAGNET PADA SATU DAWAI LURUS

Apabila arus elektrik mengalir dalam satu dawai pengalir lurus

,medan magnet akan terbentuk di sekeliling pengalir tersebut. Ini

dapat dilihat dalam Rajah 9.5.

Rajah 9.5: Kesan keelektromagnetan apabila arus elektrik dialirkan pada wayar pengalir

Medan Magnet Arah Arus

Pengalir kertas


NAY/MNR/KKBD/2005

Urat daya magnet akan kelihatan apabila serbuk besi ditaburkan

disekeliling wayar tersebut.

Rajah 9.6: Serbuk besi ditabur bagi menunjukkan medan magnet

Arah urat daya boleh ditentukan dengan

kompas

hukum tangan kanan

hukum skru gabus.

Rajah 9.7 Kompas dan Hukum tangan bagi menentukan arah medan magnet.

9.2.2 KESAN ELEKTROMAGNET PADA DUA DAWAI SELARI

Pengalir

Medan

Magnet

Ibujari

tunjuk

arah arus

Jari

tunjuk

arah

fluks

Pandangan atas

kompas


NAY/MNR/KKBD/2005

Apabila pengalir diletakkan dalam keadaan selari yang kedua-

duanya mempunyai arah arus yang sama, didapati daya tarikan akan

berlaku di antara kedua-dua pengalir disebabkan ciri garisan

medan akan cuba mengecilkan dirinya.

Sebalikknya bagi dua penglir selari yang bertentangan arah

arusnya, daya tolakan berlaku disebabkan ciri garisan medan tidak

boleh bertentangan arah.

Rajah 9.8 Dua pengalir selari membawa arus yang sama arah

Rajah 9.9 Dua pengalir selari membawa arus bertentangan arah


NAY/MNR/KKBD/2005

9.2.3 KESAN ELEKTROMAGNET PADA GELUNG

Apabila arus dialirkan pada sebuah dawai gegelung, medan magnet

akan wujud di sekeliling gegelung tersebut.

Rajah 9.10 Garisan urat daya magnet bagi dawai bergelung

Medan magnet yang dihasilkan oleh gegelung ini akan menjadi

semakin kuat jika teras besi diletakkan di dalam gegelung, ini

disebabkan besi merupakan bahan magnet.

Corak medan magnet yang dihasilkan oleh gegelung sama dengan

magnet kekal tetapi magnet di gegelung menggunakan tenaga

elektrik yang dinamakan elektromagnet.

Terdapat 2 kaedah untuk menentukan kutub pada gegelung.

Kaedah 1

Apabila dilihat dari hujung gegelung dawai tersebut, arah fluks

magnet menunjukkan arah masuk ini menunjukkan kutub selatan.

Manakala arah fluks yang keluar menunjukkan arah utara.

Rajah 9.11

Kutub boleh ditentukan dengan

melihat arah fluks masuk dan keluar

hujung gegelung dawai


NAY/MNR/KKBD/2005

Kaedah 2

Apabila jari-jari tangan kiri digenggam di sekeliling gelung, yang

mengarah ke pengaliran arus, ibu jari akan menunjukkan kutub

utara.

Rajah 9.12 Kutub boleh ditentukan dengan hukum tangan kiri

Ibujari tunjuk kutub utara

Jari ikut arah arus


NAY/MNR/KKBD/2005

1. Arah medan magnet boleh ditentukan dengan menggunakan beberapa

kaedah. Di antara berikut kaedah manakah yang tidak benar.

a. genggaman tangan kanan

b. kompas

c. skru gabus

d. genggaman tangan kiri

2. Lukiskan susunan dawai pengalir dan urat daya medan magnet jika dawai

pengalir tersebut dibekalkan arus elektrik dalam rajah di bawah.

Susunan dawai pengalir

Dawai pengalir lurus

Dawai pengalir bergelung


NAY/MNR/KKBD/2005

9.4 FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KEKUATAN

KEELEKTROMAGNETAN

Menambah arus

Arus bertambah,

medan magnet

bertambah

Arus berkurang, medan

magnet berkurang.

Menambah bilangan

lilitan pada teras

Lilitan bertambah,

medan magnet

bertambah

Lilitan berkurang,

medan magnet

berkurang

Jenis teras yang

berbeza

Teras udara, medan

magnet berkurang.

Teras udara, medan

magnet bertambah.

Kaedah lilitan wayar Lilitan yang jarang,

medan magnet

berkurang

Lilitan yang rapat,

medan magnet

bertambah


NAY/MNR/KKBD/2005

1. Di antara berikut, yang manakah bukan faktor-faktor yang

menambahkan

kekuatan medan magnet.

a. menambahkan arus

b. menambahkan bilangan lilitan

c. menambahkan teras

d. kaedah lilitan wayar

2. Nyatakan betul atau salah bagi kenyataan yang diberikan.

a) Lilitan yang jarang, akan menambahkan kekuatan medan

magnet

b) Kekuatan medan magnet akan bertambah dengan

bertambahnya bilangan lilitan.

Mari kita sama-

sama mencari

jawapan!!!


NAY/MNR/KKBD/2005

AMALI MAKMAL 9.1 :

Melukis uratdaya medan magnet bagi:

a) bar magnet

b) dawai lurus

c) dawai lengkung

d) gegelung dawai

1. Semua kerja amali makmal hendaklah dijalankan di bawah pengawasan

pensyarah modul.

2. Dapatkan lembaran kerja dari pensyarah modul.

3. Laksanakan amali seperti yang ditunjukkan dalam lembaran kerja.


NAY/MNR/KKBD/2005

N S

G

9.4 ARUHAN KEELEKTROMAGNETAN

Apabila gelong dawai pengalir atau solenoid digerakkan ke arah

bar magnet atau bar magnet digerakkan ke arah gelung dawai,

arus elektrik akan terhasil dan dinamakan sebagai arus aruhan.

Ini dibuktikan dengan pergerakan jarum pada galvanometer

yang diletakkan sesiri dengan gelung dawai pengalir tersebut

bergerak ke kiri dan kanan mengikut arah gerakan yang dibuat.

Kewujudan arus aruhan akan mewujudkan daya gerak elektrik

(dge) yang teraruh.

Keadaan ini adalah disebabkan urat daya medan magnet telah

dipotong oleh dawai pengalir tersebut atau dawai pengalir

tersebut telah memotong urat daya medan magnet.

Fenomena ini dinamakan aruhan elektromagnet.

Rajah 9.13 Aruhan elektromagnet berlaku apabila gelung dawai pengalir atau bar

magnet digerakkan untuk memotong urat daya magnet


NAY/MNR/KKBD/2005

E=Blv

9.5 MENGHITUNG DGE TERARUH MENGGUNAKAN

FORMULA E= Blv VOLT. Magnitud daya gerak elektrik (dge) teraruh yang terhasil

bergantung kepada:

perubahan fluks pada medan magnet

kelajuan gerakan bar magnet atau dawai

pengalir yang memotong fluks tersebut

panjang dawai pengalir.

Nilai dge teraruh diberikan dengan persamaan berikut:

Di mana mana E = dge teraruh

B = medan magnet

ℓ= panjang pengalir

v= kelajuan bar magnet atau gelung dawai

pengalir

Contoh 9.1:

Medan magnet B bagi suatu bar magnet ialah 0.5 Weber/meter persegi.

Sebatang pengkonduksi yang mempunyai panjang 10 cm diletakkan

bersudut tepat dengan medan magnet tersebut. Kemudian dawai pengalir

tersebut digerakkan pada arah yang bersudut tepat terhadap medan

magnet tersebut dengan halaju 1 m/s. Kirakan dge teraruh yang dihasilkan.

Penyelesaian 9.1:

B=0.5 weber/meter persegi

ℓ=10 cm =0.01 m

v= 1 m/s

E= Bℓv

E= 0.5 x 0.01 x 1

E= 0.05 volt


NAY/MNR/KKBD/2005

1. Tandakan / pada kenyataan yang betul dan x pada kenyataan yang salah.

a) aruhan elektromagnet berlaku apabila arus elektrik dibekalkan

pada sesuatu dawai pengalir yang menyebabkan terhasilnya medan

magnet.

b) daya gerak elektrik yang teraruh dihasilkan apabila bar magnet

digerakkan ke arah dawai pengalir.

c) Urat daya medan magnet telah dipotong oleh dawai pengalir

semasa aruhan electromagnet berlaku.

2. Medan magnet B bagi suatu bar magnet ialah 0.7 Weber/meter persegi.

Sebatang pengkonduksi yang mempunyai panjang 50 cm diletakkan

bersudut tepat dengan medan magnet tersebut. Kemudian dawai

pengalir tersebut digerakkan pada arah yang bersudut tepat terhadap

medan magnet tersebut dengan halaju 2 m/s. Kirakan dge teraruh yang

dihasilkan.

Mari kita sama-

sama mencari

jawapan!!!


NAY/MNR/KKBD/2005

Terdapat 3 ciri utama sifat-sifat bagi sesuatu magnet iaitu:

kutub magnet

medan magnet

urat daya magnet/fluks magnet

Apabila 2 magnet didekatkan, kutub yang sama akan menolak dan

kutub yang berlainan akan menarik antara satu sama lain.

Jika sesuatu bahan pengalir dialirkan dengan arus elektrik, ia

akan bertindak seperti magnet. Fenomena ini dinamakan

keelektromagnetan.

Arah medan magnet boleh ditentukan dengan:

Kompas

hukum tangan kanan

hukum skru gabus

Apabila gelong dawai pengalir atau solenoid digerakkan ke arah

bar magnet atau bar magnet digerakkan ke arah gelung dawai,

arus elektrik akan terhasil dan dinamakan sebagai arus aruhan.

Magnitud daya gerak elektrik (dge) teraruh yang terhasil

bergantung kepada:

perubahan fluks pada medan magnet

kelajuan gerakan bar magnet atau dawai pengalir yang

memotong fluks tersebut

panjang dawai pengalir.


NAY/MNR/KKBD/2005

UNIT 9

Anda telah hampir berjaya. Sila cuba soalan dalam penilaian kendiri ini dan

semak jawapan anda pada maklumbalas yang disediakan.

PENILAIAN 9-1

a) Rajah 9.13 menunjukkan sebuah magnet kekal yang mempunyai kutub

utara

dan kutub selatan.

Rajah 9.14

i. Lakarkan urat daya medan magnet bagi magnet kekal tersebut.

ii. Tandakan dengan anak panah arah urat daya medan magnet yang anda

lakarkan.

N S

S


NAY/MNR/KKBD/2005

b) Rajah 9.14 menunjukkan sebuah gelungan dawai yang disambungkan

dengan bekalan arus terus.

Rajah 9.15

i. Lakarkan urat daya medan magnet yang mengelilingi setiap gelungan

dawai

tersebut.

ii. Tandakan dengan anak panah bagi menunjukkan arah urat daya medan

magnet.

iii. Tentukan kutub di kedua-dua hujung gelungan dawai tersebut, samada

kutub utara atau kutub selatan.

Tolong cari

jawapan bersama

saya…

unit 9 nota dan latihan

Documents