8.1 menganalisis kesan magnet ke atas suatu konduktor...
TRANSCRIPT
1
TOPIK 8: ELEKTROMAGNET (MODUL MURID)
8.1 Menganalisis kesan magnet ke atas suatu konduktor pembawa arus [ ………../ 25 x 100 = ………….% ]
Murid dapat :
Menyatakan apa itu elektromagnet
Melukis corak dan menandakan arah medan magnet yang disebabkan oleh arus dalam suatu :
i. dawai lurus, ii. gegelung bulat iii. solenoid
Merancang dan menjalankan eksperimen untuk mengkaji faktor-faktor yang
Mempengaruhi kekuatan medan magnet bagi suatu elektromagnet
Menghuraikan aplikasi elektromagnet
8.1.1 Magnet yang disebabkan oleh arus dalam suatu dawai lurus
1. Peraturan Genggaman tangan Kanan menyatakan bahawa ibu jari tangan kanan
mewakili arah aliran____________dan empat jari yang berikutnya menunjukkan arah
_______________. (arus , medan magnet)
2. Menggunakan ________________________. Lukiskan arah pengaliran arus dan
corak medan magnet yang terhasil. ( Petua genggaman tangan kanan )
2
8.1.2 Medan Magnet disebabkan oleh arus yang mengalir dalam gegelung bulat
1. Lukiskan arah pengaliran arus dan corak medan magnet yang yang terhasil.
2. Arah medan magnet dapat juga ditentukan dengan menggunakan
__________________(Peraturan Genggaman Tangan Kanan)
8.1.3 Medan magnet yang terhasil apabila arus mengalir dalam suatu solenoid
1. ________________ adalah gabungan beberapa gegelung dawai yang dililit pada
permukaan atau pada teras besi . ( solenoid)
3
2. Lukiskan arah aliran arus dan tentukan kutub magnet yang terbentuk. Perhatikan hujung
solenoid pada pandangan P , arus yang mengalir adalah __________________, dan
kekutuban P ialah _____________________. (lawan arah jam , Utara )
i. Perhatikan hujung solenoid pada pandangan Q , arus mengalir ialah
_____________________, kekutuban hujung solenoid Q ialah ________________.
( ikut arah jam , Selatan )
8.1.4 Faktor yang memberi kesan kepada kekuatan Medan Magnet
1. Berdasarkan rajah dibawah, lebih banyak bilangan klip kertas tertarik kepada
solenoid, lebih _________________ kekuatan elektromagnet itu.( besar)
_ +
4
Faktor Keadaan Bilangan klip kertas yang di tarik
Kekuatan Medan Elektromagnet
Bilangan lilitan meningkat meningkat meningkat
Arus Elektrik meningkat meningkat meningkat
Menggunakan teras besi biasa Tidak berubah
menurun menurun
Menggunakan teras besi lembut
meningkat meningkat
8.1.5 Aplikasi Elektromagnet dalam loceng elektrik.
1. Loceng elektrik seperti Rajah 3.16 mengaplikasikan konsep elektromagnet.
Rajah 3.16
2. Apabila suis dihidupkan, __________akan mengalir di dalam solenoid, seterusnya
menjadikan ianya sebuah elektromagnet lalu menarik kepingan besi lembut. (arus)
3. __________________tertarik kearah solenoid dan pada masa yang sama penukul akan
mengetuk lonceng untuk menghasilkan bunyi. ( Kepingan besi lembut)
4. Ketika penukul mengetuk loceng, litar terputus dan _________tidak mengalir. Solenoid
hilang ___________ dan kepingan besi lembut kembali kedudukan asal semula. (arus ,
kemagnetan)
4. Semasa kepingan besi lembut kembali ke kedudukan asal,__________________dengan
skru pelaras menyebabkan arus mengalir semula dalam solenoid dan proses yang sama
berulang.. (sesentuh akan bersentuhan)
5
3.2 Memahami daya ke atas konduktor pembawa arus dalam suatu medan magnet [ ……/ 36 x 100 = ………% ]
Murid dapat :
Menghuraikan apa yang berlaku kepada suatu konduktor pembawa arus dalam suatu medan magnet.
Melukis corak medan magnet paduan disebabkan oleh konduktor pembawa arus dalam suatu medan magnet.
Menghuraikan bagaimana konduktor pembawa arus dalam medan magnet mengalami daya.
Menerangkan faktor-faktor yang mempengaruhi magnitud daya yang bertindak ke atas konduktor pembawa arus dalam suatu medan magnet.
Menghuraikan bagaimana gegelung pembawa arus dalam medan magnet. mengalami daya putaran
Menghuraikan bagaimana suatu motor arus terus bekerja .
Menyatakan faktor-faktor yang mempengaruhi kelajuan putaran suatu motor elektrik
8.2.1 Daya ke atas konduktor pembawa arus dalam suatu medan magnet
1. Jika satu konduktor pembawa arus diletakkan di dalam medan magnet seperti ditunjukkan
dalam eksperimen dibawah. Konduktor itu akan mengalami _______________( (daya)
+
6
2. Lukiskan corak medan lastik ( gabungan dua medan magnet) di bawah dan tunjukkan
arah daya yang bertindak keatas konduktor tersebut.
2. ______________________ dapat menentukan arah daya yang bertindak keatas
konduktor tersebut. (Peraturan tangan kiri Fleming)
4. Faktor yang mempengaruhi magnitud daya oleh konduktor yang membawa arus. ialah:
i. _________________________(magnitud arus)
ii. __________________________(kekuatan medan magnet)
iii.__________________________(panjang konduktor yang membawa arus)
utara
selatan
utara
Selatan
Daya, F Medan Magnet,B
Arah arus, I
7
8.2.2 Daya putaran oleh gegelung yang membawa arus dalam medan magnet.
1. Apabila gegelung ABCD yang membawa arus di letakkan diantara dua kutub medan
magnet seperti rajah yang ditunjukkan dibawah. Arus akan bergerak dalam gegelung
dari A ke B , suatu daya ___________ bertindak pada lengan AB manakala suatu
daya __________________ bertindak pada lengan CD mengikut peraturan tangan kiri
Fleming . (keatas , kebawah)
2. Lukiskan corak medan lastik yang terbentuk dengan menunjukkan arah daya yang
bertindak pada lengan AB dan CD.
Berus Karbon
kommutator
8
Motor Arus terus
1. Lengkapkan jadual dan arah daya-daya yang bertindak pada lengan ab dan lengan cd
untuk 4 peringkat motor arus terus.
Kedudukan mengufuk pada sudut : 00
Arus mengalir melalui berus karbon : Ya /Tidak
Lengan ab : keatas / kebawah
Lengan cd : keatas / kebawah
Putaran Gegelung : mengikut / melawan arah jam
Kedudukan menegak pada sudut : 900
Arus mengalir melalui berus karbon : Ya /Tidak
Lengan ab : ke kiri / ke kanan
Lengan cd : ke kiri / ke kanan
Putaran Gegelung : mengikut / melawan arah jam
disebabkan oleh ___________(inersia)
Kedudukan mengufuk pada sudut : 1800
Arus mengalir melalui berus karbon : Ya /Tidak
Lengan ab : keatas / kebawah
Lengan cd : keatas / kebawah
Putaran Gegelung : mengikut / melawan arah jam
Kedudukan menegak pada sudut : 900
Arus mengalir melalui berus karbon : Ya /Tidak
Lengan AB : ke kiri / ke kanan
Lengan CD : ke kiri / ke kanan
Putaran Gegelung : mengikut / melawan arah jam
disebabkan oleh ___________(inersia)
9
8.2.3 Laju putaran motor elektrik dapat ditingkatkan dengan :
1. _______________magnitud arus. (meningkatkan)
2. menggunakan kekuatan magnet yang lebih ___________ (kuat)
3. ___________________bilangan lilitan gegelung. (meningkatkan)
4.___________________luas gegelung. (meningkatkan)
10
8. 3 Menganalisis aruhan elektromagnet [ ………./ 37 x 100 = …………..% ]
Murid dapat :
- menghuraikan aruhan elektromagnet menunjukkan arah arus aruhan dalam :
i) dawai lurus,
ii) solenoid
- menerangkan faktor-faktor yang mempengaruhi magnitud arus aruhan
- membincangkan aplikasi aruhan elektromagnet
- membandingkan arus terus dan arus ulang-alik
8.3.1 Aruhan Elektromagnet
1. Apabila suatu konduktor digerakkan untuk memotong medan magnet ,
______________ akan dihasilkan. (arus aruhan)
2. Ia memerlukan pergerakan ___________di antara magnet dan gegelung untuk
menghasilkan arus aruhan. (relatif).
3. Arus elektrik yang dihasilkan oleh perubahan medan magnet di kenali
_____________________(aruhan elektromagnet)
8.3.2 Daya gerak elektrik (dge) teraruh oleh konduktor yang memotong fluks magnet
11
Tindakan Pemerhatian:
Pesongan galvanometer (ke kiri atau ke kanan)
Inferens
a) Dawai digerakkan dari bawah ke atas
Kiri Wujudnya arus
b) Dawai digerakkan dari atas ke bawah
Kanan Wujudnya arus mengalir dalam dawai yang mengalir dalam arah ………………………..
c) Dawai digerakkan secara mengufuk (sisi)
Tiada pesongan Tiada arus mengalir
d) Magnet digerakkan ke atas
Kanan Wujudnya arus yang mengalir dalam dawai
e) Magnet dan dawai bergerak dengan laju yang sama pada arah yang sama
Tiada pesongan Tiada arus mengalir
f) Dawai dibiarkan pegun di antara dua magnet magnadur
Tiada pesongan Tiada arus mengalir
Peraturan tangan kanan Fleming boleh digunakan untuk menentukan arah ____________yang terhasil. (arus aruhan)
12
8.3.3 D. g.e teraruh oleh gegelung Isikan tempat kosong untuk menerangkan apakah yang berlaku apabila magnet bar
dimasukkan kedalam dan keluar solenoid.
Hukum Lenz menyatakan bahawa __________________ sentiasa mengalir pada arah yang
menentang ___________________. (arus teraruh , pemotongan fluks magnet )
8.3.4 Hukum Faraday
1. Hukum Faraday menyatakan bahawa magnitud dge teraruh dalam satu konduktor
adalah _______________________kepada kadar pemotongan fluks magnet oleh
konduktor. (berkadar langsung)
2. Magnitud arus aruhan di dalam suatu konduktor meningkat apabila :
I. __________________________((wayar bergerak dengan lebih pantas)
II. __________________________(medan magnet yang lebih kuat)
III. __________________________(konduktor yang lebih panjang)
13
3. Magnitud arus aruhan dalam solenoid atau gegelung meningkat apabila:
I. __________________________________
(gerakan relatif antara bar magnet dan solenoid ditingkatkan)
II. __________________________________
( bilangan lilitan solenoid ditingkatkan )
III. __________________________________ ( kekuatan medan magnet ditingkatkan )
8.3.5 Aplikasi aruhan elektromagnet
1. Struktur binaan penjana arus terus (at) adalah sama dengan motor at. Perbezaannya
ialah gegelung penjana diputarkan oleh daya luar untuk menghasilkan ______ (arus).
Gegelung penjana diputarkan oleh daya mekanikal seperti berikut:
(i) ________________________________________ (air terjun)
(ii)________________________________________ (stim)
(iii)_______________________________________ (angin)
2. Penjana arus terus menggunakan konsep aruhan elektromagnet untuk menghasilkan
____________________(arus teraruh)
8.3.6 Arus ulang-alik dan arus terus (a.u / a.t)
Lengkapkan jadual dibawah:
Arus ulang-alik Arus terus
Graf
Arah
Berubah-ubah Tetap
Contoh-contoh sumber
1. Penjana au.
2. Dinamo
1. Penjana a.t
2. Sel kering
masa, t/s
Arus, I/A
14
8. 4 Menganalisis transformer [ ………./ 30 x 100 = ………….%] 8.4.1 Prinsip Kerja Transformer
1. Lengkapkan rajah dibawah
1.Prinsip kerja transformer adalah seperti berikut:
a) Arus ulang-alik dari bekalan kuasa mengalir dalam ____________(gegelung Primer)
b) Gegelung primer membentuk _____________________ ( fluk magnet )
c) Gegelung sekunder _________________gegelung primer.(Memotong fluk magnet )
d) Gegelung kedua mengalami _____________________ (aruhan elektromagnet.)
Murid dapat:
Menghuraikan struktur dan prinsip kerja suatu transformer ringkas.
Membanding dan membezakan transformer injak naik dan transformer injak turun.
Menyatakan bahawa Vp Ip = Vs Is
Menghuraikan kehilangan tenaga dalam suatu transformer menghuraikan cara-cara untuk meningkatkan kecekapan suatu transformer.
Menyelesaikan masalah yang melibatkan transformer.
Input
Gegelung Primer
Teras Besi lembut berlamina
output
Gegelung sekunder
Simbolol
15
2. Oleh kerana arus ulang-alik yang mengalir di dalam gegelung primer sentiasa
(i)____________, justeru, fluks magnet gegelung primer turut (ii) _____________,
maka arus aruhan yang terhasil dalam gegelung sekunder adalah arus
(iii) __________ yang sama frekuensinya dengan gegelung primer.
(i) berubah , (ii) berubah , (iii) arus ulang-alik
8.4.2 Transformer injak naik dan transformer injak turun
1. Transformer yang digunakan untuk menaikkan beza keupayaan primer dikenali
sebagai (i) __________________. Bilangan lilitan gegelung sekunder lebih
(ii)_______________ dari primer.
(i) transformer injak naik (ii)banyak
2. Transformer yang digunakan untuk menurunkan beza keupayaan primer dikenali
sebagai (i)_________________________. Bilangan lilitan gegelung sekunder
(ii)_________________ berbanding primer.
(i)transformer injak turun (ii)kurang
3. Dalam sebuah transformer unggul, iaitu tiada kehilangan tenaga di dalam transformer, nisbah antara beza keupayaan gegelung kedua dan pertama adalah sama dengan nisbah bilangan lilitan gegelung kedua dan gegelung pertama.Nisbah beza keupayaan gegelung kedua dan pertama = Nisbah lilitan gegelung kedua dan pertama :
4. Jika Vp dan Np adalah tetap, maka beza keupayaan sekunder bergantung kepada
bilangan lilitan gegelung sekunder, Vs α Ns.
5. Contoh : Jika nisbah bilangan lilitan ialah 1:50, beza keupayaan sekunder atau
output akan gandakan sehingga 50 kali
Beza keupayaan primer ,Vp = Bilangan lilitan primer,Np
Beza keupayaan sekunder,Vs Bilangan lilitan sekunder, Ns
16
6. Transformer unggul ialah transformer yang mempunyai kecekapan (i)________ dan
tiada kehilangan (ii)____________ dalam transformer, semua kuasa yang dibekalkan
kepada gegelung primer akan dipindahkan kepada gegelung sekunder.
(i)100% (ii)tenaga
Is/Ip = Np/Ns
8.4.3 Tenaga hilang dalam transformer
1. Secara praktikal , kecekapan ialah _______________ daripada 100%. (kurang)
2. . Kecekapan transfomer ditunjukkan seperti di bawah:
Kecekapan= x 100%
Kuasa yang dibekalkan oleh Gegelung primer =
Kuasa yang digunakan oleh Gegelung sekunder
Persamaan transformer
P out
P in
Transformer injak naik Transformer injak turun
Beza keupayaan input
Beza keupayaan output
Np Ns Np Ns
VpIp = VsIs Is/Ip Vp/Vs
=
17
3 Faktor-faktor yang mempengaruhi pengurangan kecekapan transformer ialah
Lengkapkan jadual dibawah:
Faktor Sebab-sebab Penambahbaikan
Arus pusar dalam teras
besi.
Arus pusar ialah arus yang tidak dikehendaki yang teraruh di dalam teras besi semasa proses kemagnetan. Arus ini akan menghasilkan tenaga haba yang banyak.
_____________________ Menambah rintangan teras dan mengurangkan pembebasan haba. (Teras besi berlamina.)
Rintangan gegelung.
Semakin panjang dawai untuk membina transformer semaking tinggi rintangan. Kuasa terhilang sebagai tenaga haba. Kuasa yang hilang sama dengan I 2R.
Dawai kuprum ________ Mengurangkan rintangan. (tebal.)
Histerisis
Penyongsangan kemagnetan teras besi. Tenaga elektrik diperlukan untuk memagnetkan dan menyahmagnetkan teras besi lembut secara berterusan. Tenaga untuk penyongsangan kemagnetan ini, bertukar menjadi tenaga haba dan memanaskan teras besi. Keadaan ini dinamakan histerisis.
Teras besi lembut. Kerana mudah _______________dan ________________. (dimagnetkan, dinyahmagnetkan.)
( Kebocoran fluks magnet.)
Kuasa elektrik akan terhilang sekiranya
sebahagian fluks magnet kurang padat yang dihasilkan oleh celahan atau
ruangan tempat penyambungan teras besi.
Teras besi berbentuk satu gelung tertutup. Gegelung
sekunder dililit di atas gegelung primer supaya
padat.
18
8 Memahami penjanaan dan penghantaran elektrik [ ………./ 28 x 100 = ……….% }
8.5.1 Penjanaan dan Penghantaran Elektrik
1. Sumber-sumber tenaga
Penjanaan elektrik boleh didapati daripada banyak sumber iaitu :
a. kuasa hidro b. gas c. nuklear d. diesel e. arang batu f. biojisim g. angin h. solar
Murid dapat :
Menyenaraikan sumber sumber tenaga yang digunakan untuk menjana elektrik
Menghuraikan pelbagai cara penjanaan elektrik
Menghuraikan penghantaran elektrik
Menghuraikan tenaga dalam kabel penghantaran elektrik dan mendeduksi kebaikan penghantaran voltan tinggi
Menyatakan kepentingan Rangkaian Grid Nasional
Menyatakan masalah yang melibatkan penghantaran elektrik -menerangkan kepentingan tenaga yang boleh diperbaharui menerangkan kesan terhadap persekitaran yang disebabkan oleh penggunaan pelbagai sumber untuk menjana elektrik.
19
8.5.2 Penghantaran Elektrik
1. Rajah di bawah menunjukkan sebuah model penghantaran elektrik daripda sumber arus
ulang alik.
2. Lengkapkan rajah di bawah yang menunjukkan penghantaran elektrik kepada
pengguna-pengguna elektrik.
450 V
Transformer Injak naik
Transformer injak turun
33 kV
Stesen Janakuasa
25 kV
132 kV
Industri Berat
Industri Ringan
11 kV
Bangunan
240V
Rumah
Transformer injak turun
Penghantaran Elektrik
20
3. ___________________merupakan satu jaringan kabel elektrik yang menyambungkan
stesen-stesen kuasa elektrik kepada pengguna-pengguna tenaga elektrik.
(Rangkaian grid nasional)
4. Tenaga elektrik yang dijanakan dalam stesen-stesen kuasa pada 25 kV akan dinaikkan
dengan transformer _____________ kepada 132 kV sebelum dihantarkan ke dalam
rangkaian grid.( injak naik)
5. Tenaga elektrik dihantarkan pada voltan lampau tinggi untuk mengurangkan
_____________ sebagai tenaga haba dalam kabel. (kehilangan kuasa)
6. Di substesen penjana elektrik, beza keupayaan __________________ dengan
transformer injak turun kepada beza keupayaan yang bersesuaian dengan
penggunaan masing-masing. (Diturunkan)
7. Kelebihan rangkaian grid nasional ialah:
a) Penjimatan dan kecekapan tenaga - Kuasa yang dihantar pada voltan
__________________(i) dan arus yang________________(ii) dapat mengurangkan
kehilangan kuasa di sepanjang kabel. Maka,kos pengeluaran dapat ____________(iii)
(i)lampau tinggi (ii) rendah (iii)dikurangkan
b) Pengagihan kuasa yang cekap - Bekalan kuasa elektrik boleh dilaraskan mengikut
permintaan. Tidak berlaku lebihan tenaga.Stesen tertentu boleh _________________
manakala yang lain beroperasi secara bergilir. Menjimatkan bahan api.( dihentikan )
c) Penyelenggaraan tenaga – Apabila berlaku kerosakan atau operasi tergendala di
satu sistem kuasa, kuasa elektrik ___________________________oleh stesen-
stesen kuasa lain melalui rangkaian grid. ( Dapat terus dibekalkan )
8. Tenaga elektrik dipindahkan dari stesen jana kuasa kepada pengguna-pengguna tenaga
elektrik dengan menggunakan kabel penghantaran yang panjang . Ini meyebabkan
kehilangan kuasa dalam bentuk tenaga haba. Kehilangan kuasa ini rumuskan dengan
formula dibawah:
Phaba =I2R I = arus yang mengalir dalam kabel R = rintangan dalam kabel
21
9. Kehilangan kuasa dapat dikurangkan dengan :
i. ______________rintangan dalam kabel. (meningkatkan)
ii. ______________arus dalam kabel. Meningkatkan beza keupayaan dalam kabel.
(mengurangkan)
8.5.3 Tenaga yang boleh diperbaharuhi
1. Tenaga memainkan peranan yang penting di dalam pembangunan ekonomi tetapi
simpanan bahan api fosil seperti petroleum dan gas semakin terhad.
2. Oleh itu, terdapat trend negara-negara moden telah memanfaatkan tenaga yang boleh
diperbaharui. Sumber tenaga ini boleh sentiasa diperbaharui secara semula jadi dan
diperolehi secara _____________. (berterusan.)
3. Berikut adalah beberapa contoh tenaga yang boleh diperbaharuhi:
1. __________________((Hydroelektrik)
2. __________________(Solar)
3. __________________(Angin)
4. __________________(Geothermal)
5. __________________(Biomass)
6. __________________(Ombak)
7. __________________(Pasang surut air laut)
4. Berikan beberapa contoh tenaga yang tidak boleh diperbaharuhi:
i. Bahan api Fosil
a) ____________________(Petroleum)
b) ____________________(Gas)
c) ____________________(arangbatu)
5. Berikan kelebihan –kelebihan menggunakan tenaga yang boleh diperbaharuhi:
i. Mengelakkan _________________bahan api fosil. (kehabisan)
ii. Sumber yang bersih yang dapat mengurangkan___________((pencemaran)
iii. Mengelakkan merosakkan flora dan fauna.
iv. Mengelakkan gangguan ___________________ ekologi. (keseimbangan)