Upload
muhd-ikhmal
View
603
Download
36
Embed Size (px)
Citation preview
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
1/38
69
BAB 3 KEELEKTROMAGNETAN (ELECTROMAGNETISM)
3.1 Kesan medan magnet pada suatu konduktor pembawa arus
Istilah-istilah
Besi lembut
Medan magnet ialah kawasan di sekitar satu magnet atau satu
konduktor yang membawa arus di mana satu daya magnet akanbertindak pada suatu bahan magnet. Medan magnet terdiridaripada garis magnet atau fluks magnet.
Arah medan magnet adalah arah daya magnet yang bertindakpada kutub utara yang bergerak dalam medan magnet itu.
Teras besi lembut ialah teras besi tulen.
Elektromagnet Elektromagnet adalah magnet yang terhasil apabila satu teras besilembut dililitkan dengan gegelung dawai bertebat dan arusmengalir melalui gegelung dawai bertebat tersebut.
Aktiviti: Mengkaji corak dan arah medan magnet
Apabila arus mengalir melalui suatu konduktor, suatu medan magnet dihasilkan disekeliling konduktor itu.
Corak medan magnet yang terhasil bergantung kepada bentuk konduktor. Corakmedan magnet diwakili oleh garis medan magnet.
Semakin rapat garis-garis medan magnet menunjukkan semakin tinggi kekuatanmedan magnet yang terbentuk.
Arah medan magnet bergantung kepada arah arus yang mengalir dalam konduktor
itu. Arah medan magnet yang terhasil ini dapat ditunjukkan oleh arah pesonganjarum kompas yang diletakkan di sekitar konduktor itu.
Bagi konduktor dawai lurus, arah medan magnet ditentukan menggunakan Petuagenggaman tangan kanan.
Petua genggaman tangan kanan
Arah arus
Arah medan
magnet
Gegelung dawai
Arus Arus
Teras besi
lembut
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
2/38
70
(a) Corak dan arah medan magnet pada dawai lurus
Pandangan atas corak medanmagnet pada dawai lurus
Dawai lurus membawa arus
Corak medan magnet yang terhasil pada dawai lurus yang membawa arus ialah
bulatan-bulatan sepusat. Arah medan magnet yang terhasil bergantung kepada arah arus yang mengalir.
Jika arah arus disongsangkan, maka arah medan magnet juga disongsangkan.
Lukis garis medan magnet dan arah pesongan jarum kompas yang diletakkan di
sekeliling dawai membawa arus di bawah.
Simbol bermaksud konduktor mengalirkan arus ............................. satah kertas.
Simbol bermaksud konduktor yang mengalirkan arus ................................
daripada satah kertas.
Arah medan
magnet, B
B
ke dalam
ke luar
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
3/38
71
(b) Corak dan arah medan magnet pada gegelung bulat
Corak dan arah medan magnet gegelung bulat ditunjukkan pada rajah di bawah. Garis medan magnet di bahagian tengah-tengah gegelung merupakan laris lurus.
Pandangan atas corak medan magnetpada gegelung bulat
Lukis garis medan magnet dan arah medan magnet yang terhasil pada gegelung bulat
membawa arus.
(c) Corak dan arah medan magnet pada solenoid
Corak medan magnet pada solenoid
Solenoid ialah satu gegelung dawai yang dililitkan pada arah yang sama dalambentuk silinder.
Corak medan magnet yang dihasilkan oleh solenoid serupa dengan corak medanmagnet bar.
Kekutuban medan yang dihasilkan oleh solenoid dapat ditentukan denganmengenggam solenoid dengan tangan kanan supaya jari-jari melengkungmengikut arah pengaliran arus. Arah ibu jari menuju ke kutub utara solenoid.
Garis medan magnetGegelung membulat
Garis medan
magnet
Arah arus
Arah kutub utara N solenoid
I
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
4/38
72
Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan medan magnet bagi suatu elektromagnet
Bilangan lilitan solenoidSemakin bertambah bilangan lilitan solenoid, semakin bertambah kekuatanmedan magnet yang dihasilkan.
Magnitud arus yang mengalirSemakin bertambah magnitud arus yang mengalir, semakin bertambah kekuatanmedan magnet yang dihasilkan.
Ketebalan dawaiSemakin bertambah ketebalan dawai solenoid, semakin bertambah kekuatanmedan magnet yang dihasilkan.
Bentuk teras besiMenggunakan teras besi lembut berbentuk U.
Menggunakan teras besi lembut
Kekuatan medan magnet yang dihasilkan akan bertambah apabila solenoiddililitkan pada suatu teras besi lembut.
Eksperimen: Mengkaji faktor yang mempengaruhi kekuatan elektromagnet
Inferens : .................................................................................................................................
Hipotesis: .................................................................................................................................Tujuan : ....................................................................................................................................
Pemboleh ubah:(i) Yang dimanipulasikan : ..........................................................
(ii) Yang bergerak balas : ..........................................................
(iii) Yang dimalarkan : ..........................................................
Senarai radas dan bahan : .....................................................................................................
...................................................................................................................................................
Susunan radas:
Arus elekt r ik mempengaruhi kekuatan elekt romagn et
Semakin bertambah arus elektr ik , semakin bertambah kekuatan elektrom agnet
Untuk mengkaj i hubun gan antara arus elekt r ik dan bi langan kl ip yang
di tar ik oleh elektrom agnet.
Arus elekt r ik
Bi langan kl ip yang di tar ik o leh elekt rom agnet
Bi langan l i l i tan
Teras besi lembut, kl ip kertas, ammeter, reostat ,
Kaki retort , bekalan ku asa, l i l i tan, dawai kup rum (so lenoid ), dawai peny ambung.
Kaki retort
A
Teras besi lembu t
Bekalan
kuasa
d.creostat
Kl ip k er tas
solenoid
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
5/38
73
Prosedur:
1. .......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
2. .......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
3. .......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Penjadualan data:
Arus elektrik (A) Bilangan klip kertas ditarik
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
Analisis data:
Kesimpulan:
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
Langkah berjaga-jaga semasa eksperimen:
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
Suis dihidu pkan dan reostat di laraskan supaya arus elekt r ik m engal i r 1.0 A.
Dekatkan kl ip ker tas k epada elekt romagnet dan ki ra bi langan kl ip ker tas
yang di tar ik o leh elekt rom agnet .
Ulang langkah eksper imen dengan m enggun akan arus elekt r ik 2 A, 3 A, 4 A
dan 5 A .
Bi l . kl ip kertas di tar ik
Aru s elektr ik (A)
[Bergantung kepada anal is is d ata yang diperolehi ]
Contoh: Dar ipada graf yang d iplot , didapat i : Semakin b er tamb ah arus
elekt r ik , semakin b er tambah bi langan kl ip ker tas di tar ik oleh elekt romagnet .
Kekuatan elekt rom agnet diwaki l i oleh bi langan kl ip ker tas y ang d i tarik olehnya.
1. Past ikan t idak ber laku ralat paralaks dengan m emast ikan kedudu kan m ata
berserenjang dengan skala bacaan ammeter .
2. Past ikan kl ip kertas t idak m elekat antara satu sama lain.
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
6/38
74
Aplikasi elektromagnet
(1) Loceng elektrik Apabila suis ditekan, litar
dilengkapkan.
Arus mengalir dalam solenoid dan
teras besi lembut .............................
Angker besi lembut ...........................
oleh teras besi lembut yang menjadi
....................................
Pemukul ditarik bersama kemudian
....................... loceng dan
menghasilkan ...........................
Sentuhan dengan skru pelaras
terbuka dan litar ..............................
Apabila litar ........................., teras
besi ...................................
Kepingan spring menarik angker
besi kembali, litar ............................
semula.
Proses ini berulang dan
menghasilkan bunyi loceng tanpa
henti.
(2) Geganti magnetik Geganti magnet bertindak sebagai
satu suis yang menggunakan arus
kecil untuk menghidup atau
mematikan satu litar lain yang
menggunakan arus yang besar.
Apabila suis 1 ditekan, arus
....................... melalui gegelung
solenoid dalam litar input.
Teras besi lembut
.................................. dan angker besi
lembut ..........................
menyebabkan sesentuh ....................
Litar luar dilengkapkan dan alatan
elektrik pada litar luar dihidupkan.
Litar luar
Suis 1
Sesentuh
Angker besi
lembut
Elektromagnet Litar input
Loceng
Skru
pelaras
Angker besi
lembut
Pemukul
Suis
Elektromagnet
Bateri
Dimagnetkan.di tar ik
elektromagnet.
mengetuk
bunyi .
terputus.
terputus
dinyahmagnet .
bersambung
mengal i r
d imagnetkan
di tar ik
bertemu.
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
7/38
75
Cuping telinga telefon Kesan magnet yang terhasil sentiasa
menarik diafragma besi lembut yang
dipasang dihadapan teras besi
lembut itu.
Apabila seseorang bercakap melalui
mikrofon telefon, tenaga bunyi
ditukarkan kepada arus elektrik yang
berubah-ubah.
Apabila arus berubah-ubah itu
..................................... melalui
solenoid, arus ini akan
menghasilkan
....................................... yang
berubah-ubah kekuatannya.
Diafragma akan .........................
akibat tarikan yang berubah-ubah
oleh medan mangnet dengan
mengikut frekuensi bunyi tertentu.
Getaran diafragma menyebabkan
zarah-zarah udara dihadapan
......................... dan ..............................
dan menghasilkan bunyi.
(4) Alat pemutus litar (5) Kren elektromagnet
Teras besi lembut
Diafragma
besi lembut
Magnet kekal
Butang reset
Sesentuh
Angker besi
lembut
Elektromagnet
mengal i r
e lekt romagnet
bergetar
dimampatkan di regangkan
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
8/38
76
3.2 Daya ke atas konduktor pembawa arus dalam suatu medan magnet.
Apa yang berlakukepada suatukonduktor pembawaarus dalam suatumedan magnet?
Suatu konduktor pembawa arus elektrik menghasilkanmedan magnet di sekelilingnya.
Jika konduktor pembawa arus elektrik berada dalam satu
medan magnet yang lain, suatu daya akan bertindak keatas konduktor tersebut.
Arah daya yang bertindak boleh ditentukan dengan PetuaTangan Kiri Fleming.
Petua Tangan KiriFleming
Aktiviti 3.2: Mengkaji daya ke atas konduktor pembawa arus dalam suatu medanmagnet
Prosedur:1. Hidupkan suis dan perhatikan apa yang berlaku kepada rod kuprum pendek.2. Terbalikkan terminal bateri dan perhatikan apa yang berlaku kepada rod
kuprum pendek.
3. Terbalikkan arah medan magnet dan perhatikan apa yang berlaku kepada rodkuprum.
Dawai bergerak ke atas
Arah daya, F
Arah arus, I
Arah medan magnet, B
I
B
F
Bateri
Suis
Rod kuprum
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
9/38
77
Pemerhatian: Tentukan arah arus mengalir pada rod kuprum pendek, arah medanmagnet dan arah daya yang bertindak.
Kesimpulan:
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
Bagaimana konduktor pembawa arus dalam medan magnet mengalami daya?
Magnet kekal mempunyai medan magnet yang seragam dan selari.
(a) Medan magnet pada magnet kekal
Konduktor membawa arus menghasilkan medan magnet di sekelilingnya.
(b) Medan magnet pada konduktor membawa arus elektrik
N S
N
S
N
S
S
N
S
N
F F
FF
I
I
I
I
Satu daya terhasi l dan ber t indak k e atas kond uktor y ang membawa arus elekt r ik
yang b erada dalam satu m edan magn et kekal jika arah arus elekt r ik yang
mengal i r sent iasa berserenjang d engan arah m edan magnet kekal .
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
10/38
78
Kedua-dua medan magnet ini berinteraksi dan menghasilkan satu medan magnetpaduan yang dinamakan medan lastik (catapul t f ield).
Di bahagian atas konduktor, garis-garis medan magnet kekal dan medan magnetkonduktor adalah dalam arah yang sama. Ini menyebabkan medan magnet di
bahagian atas konduktor menjadi lebih kuat. Di bahagian bawah konduktor, garis-garis medan magnet kekal dan medan
magnet konduktor dalam arah yang bertentangan. Ini menyebabkan medanmagnet di bahagian bawah konduktor menjadi lebih lemah.
Perbezaan kekuatan medan magnet di bahagian atas dan bawah ini menyebabkansatu daya paduan dihasilkan. Daya paduan ini akan menyebabkan konduktorditolak dari kawasan medan magnet yang kuat ke kawasan medan magnet yanglebih lemah.
Lukiskan medan lastik dan tentukan arah daya tolakan yang dihasilkan dalam rajah dibawah.
(1) (2)
(3) (4)
N S SN
(a) Medan magnet konduktor berada
dalam medan magnet kekal
(b) Medan lastik (catapul t f ield)
Daya tolakan
N N S
N S S N
S
FF
F
F
F
F
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
11/38
79
Faktor-faktor yang mempengaruhi magnitud daya yang bertindakke atas konduktor membawa arus dalam suatu medan magnet.
Magnitud daya yang bertindak ke atas konduktor membawa arus dalam medanmagnet bergantung kepada:(a) Magnitud arus yang mengalir melalui konduktor.
(b) Kekuatan medan magnet kekal. Semakin besar arus melalui konduktor dalam medan magnet kekal, semakin
besar daya yang bertindak ke atasnya.
Semakin kuat medan magnet kekal, semakin besar daya yang bertindak ke ataskonduktor membawa arus yang berada di dalam medan magnet itu.
Faktor lain yang mempengaruhi magnitud daya yang bertindak ke atas konduktormembawa arus dalam medan magnet ialah luas keratan rentas konduktor itu.Semakin besar luas keratan rentas konduktor, semakin besar daya yang bertindakke atasnya. Ini adalah kerana konduktor dengan luas keratan rentas yang besarmempunyai rintangan yang kecil, dan dengan itu menyebabkan arus yang lebihbesar mengalir melaluinya.
Bagaimana gegelung membawa arus dalam medan magnet mengalami daya putaran?
Apabila arus terus mengalir melalui gegelung seperti rajah di atas, satu dayabertindak ke bawah pada sisi AB, dan satu daya bertindak ke atas pada sisi CD.
Arah daya-daya yang bertindak ini boleh ditentukan dengan Petua tangan kiriFleming.
Kesan daripada kedua-dua daya yang bertindak menghasilkan daya putaran yangmenyebabkan gegelung berputar arah jam.
Contoh: Lukiskan garis-garis medan lastik dan seterusnya tentukan arah putarangegelung dalam rajah di bawah.
Berus karbonKomutator
D
C
B
A
F
N S
F
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
12/38
80
Prinsip cara kerja Motor arus terus
Apabila arus terus mengalir melaluigegelung, daya ke atas bertindakpada sisi AB dan satu daya ke bawahbertindak pada sisi CD.
Daya putaran menyebabkan gegelungitu berputar mengikut arah jam.
Apabila gegelung segiempat ituberputar ke kedudukan menegak,pengaliran arus melaluinya akan
terputus seketika. Ini kerana pada kedudukan menegak,
berus karbon tidak menyentuhkomutator.
Gegelung terus berputar mengikutarah jam kerana inersianya.
Putaran gegelung berterusanmenyebabkan kedudukan komutatortertukar, lalu menukar arah arus yangmengalir melalui gegelung.
Dengan arah arus disongsangkan,arah daya yang bertindak ke atas sisiAB dan CD turut disongsangkan.
Ini membolehkan gegelung terusberputar dalam arah yang sama iaitumengikut arah jam.
Apabila gegelung segiempat itu
berputar ke kedudukan menegaksemula, pengaliran arus melaluinyaakan terputus tetapi gegelung terusberputar mengikut arah jam keranainersianya.
Setiap kali gegelung melaluikedudukan menegak, arah arusmelalui gegelung disongsangkanoleh saling pertukaran sentuhanantara komutator dengan beruskarbon membolehkan gegelung
sentiasa berputar pada arah yangsama.
A
B C
D
A
BC
D
A
B
C
D
A
B
C
D
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
13/38
81
Faktor-faktor yang mempengaruhi kelajuan putaran motor elektrik
Faktor-faktor Kelajuan putaran motor elektrik
Menggunakan arus yang lebih besar
Menggunakan magnet yang lebih kuat
Meningkatkan bilangan gegelung dawai
Meningkatkan diameter dawai gegelung
a
Latihan 3.2: Daya ke atas konduktor pembawa arus dalam suatu medan magnet.
(1) Rajah menunjukkan susunan radasyang digunakan untuk mengkaji
kesan medan magnet terhadap rodkuprum yang membawa arus elektrik.
(a) Pada rajah, tanda dan labelkandengan B arah medan magnet.
(b) Apabila suis dihidupkan, rodkuprum itu diperhatikan bergolek diatas landasan kuprum. Pada rajah
(i) Tanda dan labelkan dengan Iarah aliran arus dalam rodkuprum itu.
(ii) Tanda dan label dengan Farah gerakan rod kuprum itu.
(c) Terangkan bagaimana gerakan rodkuprum itu dihasilkan.
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
(2) Lukiskan arah medan magnet yang terhasil pada kedua-dua konduktor pembawaarus yang diletakkan bersebelahan dan tentukan apakah yang berlaku keataskonduktor-konduktor tersebut.
a
S
U
RodKuprum
Bertambah
Bertambah
Bertambah
Bertambah
Apabi la rod ku prum meng al irkan arus elekt r ik , satu medan magn et terhasi l di
sekel il ing rod i tu. Apabi la medan magnet i tu b erada dalam satu m edan magn et kekal,
ber laku sal ing t indakan antara kedua-dua m edan yang mengh asi lkan s atu daya.
Menarik antara satu sama lain Menolak antara satu sama lain
A B X Y
FF F
I I
I
I
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
14/38
82
3.3 Aruhan elektromagnet
Apakah itu aruhan elektromagnet?
Aruhan elektromagnet adalah penghasilan daya gerak elektrik (d.g.e) aruhandalam satu konduktor apabila terdapat perubahan fluks magnet kesan daripada
gerakan relatif antara konduktor dan medan magnet. Daya gerak elektrik (d.g.e) aruhan yang terhasil akan mewujudkan arus aruhan
yang mengalir dalam konduktor tersebut.
Aktiviti : Mengkaji bagaimana aruhan elektromagnet dihasilkan.
Aruhan elektromagnet dihasilkan dengan melakukan gerakan relatif antarakonduktor dan medan magnet.
Gerakan relatif suatu konduktor merentasi satu medan magnet dilakukan dengan:
(1) Mengerakkan dengan cepat satu konduktor lurus ke dalam satu medanmagnet atau sebaliknya.
Pemerhatian:
........................................... antara rod kuprum dan magnet kekal secara
berserenjang menyebabkan jarum galvanometer itu ..............................
Wayar penyambung
Rod kuprum
Magnadur magnet
Galvanometer
Gerakan relat i f
terpesong.
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
15/38
83
(2) Mengerakkan magnet kekal ke dalam suatu solenoid atau sebaliknya.
Pemerhatian:Apabila magnet bar digerakkan ke .................................. suatu solenoid, jarumgalvanometer terpesong ke satu sisi.
Apabila magnet bar ........................... di dalam solenoid, jarum galvanometer
kembali ke kedudukan asal.
Apabila magnet bar digerakkan ke .......................... dari solenoid itu, jarumgalvanometer terpesong ke sisi yang satu lagi.
Kesimpulan:Aruhan elektromagnet akan terhasil apabila terdapat ................................................antara konduktor elektrik dan magnet kekal.
Bagaimanakah menentukan arah pengaliran arus aruhan?
(1) Arah arus aruhan dalam suatu konduktor lurus yang digerakkan secara tegakkepada suatu medan magnet dapat ditentukan dengan menggunakan PetuaTangan Kanan Fleming.
S
Galvanometer
Arah gerakan
Arah arus
aruhan
Arah medan
magnet
Arah
GerakanArah arus
aruhan
S
Galvanometer
U
S
dalam
pegun
luar
gerakan r elat i f
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
16/38
84
(2) Arah arus aruhan dalam suatu solenoid yang disebabkan oleh gerakan relatifdengan suatu magnet bar dapat ditentukan dengan menggunakan Hukum Lenz.
Apabila kutub utara magnet digerakkan ke dalam solenoid, arus aruhan yangterhasil dalam solenoid mengubahkan gegelung itu menjadi sebuahelektromagnet dengan kutub utara solenoid menghadapi kutub utara magnet, dandengan itu menentang perubahan fluks magnet yang menghasilkannya.
Apabila kutub utara magnet ditarik keluar daripada solenoid, arus aruhan yangterhasil dalam solenoid mengubahkan solenoid itu menjadi sebuah elektromagnetdengan kutub selatan solenoid menghadapi kutub utara magnet, dan dengan itumenentang perubahan fluks magnet yang menghasilkannya.
Arah arus teraruh yang mengalir melalui solenoid dapat ditentukan denganmenggunakan petua genggaman tangan kanan setelah kekutuban hujung
solenoid ditentukan dengan menggunakan hukum Lenz.
Hukum Lenz:
Menyatakan bahawa arus aruhan yang terhasil sentiasa mengalir pada
arah yang menentang perubahan fluks magnet yang menghasilkannya.
Galvanometer
U S
U
Galvanometer
U S
S
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
17/38
85
Langkah penentuan arah arus aruhan dalam satu solenoid (gegelung):Langkah 1 : Tentukan kutub solenoid yang terhasil daripada arah gerakan relatif yang
dilakukan.
Langkah 2 : Tentukan arah arus aruhan yang mengalir dalam gegelung denganmenggunakan tangan kanan seperti ini:
Tentukan arah arus aruhan yang mengalir dalam gegelung dan arah pesongan jarumgalvanometer.
(1) (2)
(3) (4)
Arus Arus
(Kutub solenoid)
0
US
0
US
0
U S
0
U S
U S
S NU S
US
U
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
18/38
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
19/38
87
(b) Semakin bertambah laju gerakan relatif antara konduktor dan medan magnet,semakin bertambah arus aruhan yang mengalir dalam konduktor itu.
Bilangan lilitan dalam kedua-dua gegelung adalah sama.
Ketinggian magnet bar yang berbeza sebelum dilepaskan ke dalam gegelungmenyebabkan kelajuan magnet bar semasa memasuki gegelung turut berbeza.
Ketinggian magnet bar yang dilepaskan pada ketinggian yang lebih tinggimenghasilkan magnitud laju gerakan relatif antara magnet bar dan gegelungbertambah.
Pesongan jarum galvanometer bertambah menunjukkan arus aruhan yangterhasil bertambah.
1200 lilitan1200 lilitan
00
Galvanometer
N
N
SS
S
S
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
20/38
88
(c) Semakin bertambah kekuatan medan magnet, semakin bertambah arus aruhanyang mengalir dalam konduktor itu.
Ketinggian magnet bar dan bilangan lilitan adalah sama.
Mangnet bar yang lebih kuat menyebabkan perubahan fluks magnet bertambah,
maka magnitud arus aruhan yang terhasil turut bertambah.
Pesongan jarum galvanometer bertambah menunjukkan arus aruhan yangterhasil bertambah.
Aplikasi aruhan elektromagnet
Penjana arus terus (a.t)Direct curr ent generator (DC)
Penjana arus ulang alik (a.u)Alternat ing c urrent generator (AC)
1200 lilitan
00
Galvanometer
S
N
S
N
S
S
1200 lilitan
Gegelung
Berus karbon
Gelang
gelincir
Gegelung
Berus karbon
Komutator
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
21/38
89
Prinsip kerja penjana arus terus (d.c generator)
Pada kedudukan menegak, gegelungbergerak selari dengan medanmagnet dan tidak memotong fluksmagnet.
Oleh itu d.g.e dan arus aruhan adalahsifar.
Apabila gegelung berputar darikedudukan menegak ke kedudukan
mengufuk, d,g,e dan arus aruhandalam gegelung bertambah dari sifarke nilai maksimum.
Apabila gegelung berputar kekedudukan menegak semula, nilai
d.g.e dan arus aruhan berubah darinilai maksimum ke sifar.
Pada kedudukan ini, arus yangmelalui gegelung adalah sifar.
Apabila gegelung melalui kedudukanmengufuk, arus aruhan dalamgegelung mengalir dalam arah yangbertentangan.
Kedudukan komutator bertukar dandengan itu arus dalam litar luar akansentiasa mengalir dalam arah yangsama.
Arus
Sudut putaran0
Arus
Sudut putaran900
Arus
Sudut putaran90 1800 270
Arus
Sudut putaran90 1800
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
22/38
90
Prinsip kerja penjana arus ulang-alik (a.c gen erator)
Pada kedudukan menegak, gegelungbergerak selari dengan medan dandengan itu tidak memotong fluksmagnet.
D.g.e dan arus aruhan adalah sifar.
Apabila gegelung berputar darikedudukan menegak ke kedudukanmengufuk, d.g.e dan arus aruhan
dalam gegelung bertambah dari sifarke nilai maksimum.
Apabila gegelung berputar kekedudukan menegak semula, nilai d.g.edan arus aruhan berubah dari nilaimaksimum ke sifar.
Maka, pada kedudukan ini, arus yangmelalui gegelung adalah sifar.
Apabila gegelung melalui kedudukanmengufuknya, arus aruhan dalamgegelung akan mengalir dalam arahyang bertentangan.
Arus dalam litar luar mengalir dalamarah yang bertentang.
Arus
Sudut putaran0
Arus
Sudut putaran900
Arus
Sudut putaran90 1800
Arus
Sudut putaran90 1800 270
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
23/38
91
Perbandingan antara arus terus dan arus ulang alik
Arus terus (a.t) Arus ulang alik (a.u)
Lukiskan corak arus yang diperhatikan menggunakan Osiloskop Sinar Katod (OSK)
Arah arus terus adalah tetap Arah arus ulang alik berubah-ubah
Arus terus tidak boleh melalui kapasitor. Arus ulang alik boleh melalui kapasitor.
OSK OSKSumber
arus terus
Sumber arus
ulang alik
Kapasitor Kapasitor
Perintang Perintang
Sumber arus terus Sumber arus ulang - alik
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
24/38
92
Latihan 3.3 Aruhan elektromagnet.
1. Rajah menunjukkan sebuah dinamo basikal. Dinamo terdiri daripada sebuahmagnet kekal yang berputar, teras besi lembut dan satu gegelung tetap.Apabila magnet berputar, arus aruhan dihasilkan.
(a) Apakah yang dimaksudkan dengan aruhan elektromagnet?
Rajah (i) Rajah (ii)
(b) Rajah (i) dan Rajah (ii) menunjukkan satu magnet bar dijatuhkan dari satuketinggian tertentu seterusnya melalui satu gegelung. Gerakan relatif antara
magnet dan gegelung menghasilkan satu arus aruhan yang disebabkanperubahan medan magnet berlaku.Bandingkan;
(i) Gerakan relatif antara magnet dengan gegelung.
.(ii) Bilangan lilitan gegelung.
.(iii) Arus aruhan yang dihasilkan.
.
Magnet
GegelungTeras besi lembut
Penghasi lan d aya gerak elekt r ik aruhan dalam satu ko ndu ktor apabi la
terdapat perub ahan f luks magn et semasa gerakan relat if di antara
suatu kond uktor dan medan magnet .
Gerakan relat i f dalam k edua-dua rajah adalah sama
Bi l . l i l i tan g egelung dalam Rajah (i i ) > Bi l . l i l i tan g egelung dalam Rajah (i )
Aru s aruh an dalam Rajah (i i ) > arus aruh an dalam Rajah (i )
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
25/38
93
(c) Nyatakan hubungan antara bilangan lilitan gegelung dengan,(i) Perubahan fluks medan magnet
....
....
(ii) Magnitud arus aruhan.
........
(d) Rajah menunjukkan sebuah penjana a.t.
(i) Terangkan bagaimana sebuah penjana a.t berfungsi untuk menghasilkanarus terus.
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
(ii) Lukiskan graf arus-masa untuk menerangkan jawapan anda.
N S
G
Gegelung berputar
Semakin ber tamb ah bi l . l i li tan gegelung, semakin b er tamb ah perubahan
f luks m agnet .
Semakin ber tamb ah bi l . l il i tan g egelung , semakin ber tambah magni tud
arus aruhan.
Apabi la gegelung berputar di dalam medan magnet , perubahan f luks
magnet b er laku mengh asi lkan d aya gerak elekt r ik aruhan. Daya gerak
elekt r ik menyebabkan arus aruhan meng al ir dalam gegelung. Arus ini
mengal i r melalu i komu tator dan berus karbon ke l i tar luar dalam satu arah.
Arus
Masa
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
26/38
94
3.4 Transformer
Transformer ialah alat yang digunakan untuk menaikkan dan menurunkan voltan arusulang-alik.
Transformer digunakandalam peralatan elektrik
Transformer yangdigunakan oleh TNB
Transformer digunakandalam sebuah adapter
Struktur sebuah transformer Simbol transformer
Struktur transformer ringkas terdiri daripada dua gegelung dawai yang dililitpada teras besi lembut.
Gegelung yang disambung kepada bekalan kuasa arus ulang-alik disebutgegelung primer (pr imary coi l).
Gegelung yang disambungkan kepada beban disebut gegelung sekunder(secondary co i l).
Teras besi lembut berfungsi memindahkan fluks magnet yang berubah-ubah darigegelung primer kepada gegelung sekunder.
Prinsip kerja sebuah transformer
Prinsip kerja sebuah transformer adalah melibatkan kelektromagnetan danprinsip aruhan elektromagnet.
Apabila arus ulang-alik dengan voltan input, Vpdialirkan melalui gegelungprimer, suatu medan magnet yang berubah-ubah dihasilkan di sekeliling
gegelung primer. Teras besi lembut dimagnetkan dan memindahkan medan magnet yang berubah-
ubah ini kepada gegelung sekunder.
Fluks magnet yang berubah-ubah ini dipotongoleh gegelung sekunder, denganitu menghasilkan d.g.e aruhan dalam gegelung sekunder.
D.g.e aruhan yang terhasil dalam gegelung sekunder membolehkan satu arusulang alik dengan voltan output, Vsmengalir melalui beban yang disambungmerentasi gegelung sekunder.
Magnitud voltan output, Vs bergantung kepada nisbah bilangan gegelung primerdan bilangan gegelung sekunder.
Transformer bekerja menggunakan arus ulang-alik (a.u). Jika arus terus (a.t)
digunakan, medan magnet yang terhasil pada gegelung primer adalah tetap.Maka tiada aruhan elektromagnet berlaku pada gegelung sekunder.
Gegelung primer
240 V a.u 12V
Voltan input Voltan output
Gegelung sekunder
Teras besi lembut
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
27/38
95
Jenis-jenis transformer
Transformer injak naik Transformer injak turun
Transformer injak naik digunakan untukmenaikkan nilai voltan.
Transformer injak turun digunakan untukmenurunkan nilai voltan.
Bilangan lilitan gegelung sekunderlebih besar daripada bilangan lilitangegelung primer. (Ns> Np).
Bilangan lilitan gegelung sekunderlebih kecil daripada bilangan lilitangegelung primer. (Ns< Np).
Voltan output, Vslebih besar daripada
voltan input, Vp. (Vs> Vp).
Voltan output, Vslebih kecil daripada
voltan input, Vp. (Vs< Vp). Arus output, Islebih kecil daripada
arus input, Ip. (Is< Ip). Arus output, Islebih besar daripada
arus input, Ip. (Is> Ip).
Aktiviti 3.4: Membina transformer ringkas
Prosedur:(1) Lilitkan gegelung primer dan gegelung sekunder masing-masing dengan 50 lilitan
dan 25 lilitan dengan dawai bertebat.
(2) Hidupkan bekalan arus ulang-alik 1 V dan perhatikan kecerahan mentol X dan Y.(3) Ulangi aktiviti dengan menukarkan kedudukan teras besi itu supaya gegelung
primer dan gegelung sekunder masing-masing mempunyai 25 lilitan dan 50 lilitandawai bertebat.
Pemerhatian:
Jenis transformerBilangan lilitan Kecerahan mentol
Gegelungprimer
Gegelungsekunder
X Y
Transformer injak naik
Transformer injak turun
a
VsNp NsVpVp Np Ns Vs
25 50
25
50 25
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
28/38
96
Hubungan antara bilangan lilitan gegelung primer (Np), bilangan lilitan gegelungsekunder (Ns), voltan primer (Vp) dan voltan sekunder (Vs).
inputVoltan
outputVoltan
primergegelunglilitanBilangan
sekundergegelunglilitanBilangan
p
s
p
s
V
V
N
N
Contoh 1: Tentukan voltan output.
Penyelesaian:
Contoh 2: Tentukan voltan output.
Penyelesaian:
Hubungan antara kuasa output dan kuasa input dalam suatu transformer unggul
Sebuah transformer memindahkan tenaga elektrik dari gegelung primer kepadagegelung sekunder.
Kuasa input yang diterima dari bekalan kuasa arus ulang-alik akan dipindahkandari gegelung primer kepada gegelung sekunder.
Dalam suatu transformer unggul, tiada kehilangan tenaga berlaku.
Sebuah transformer adalah 100 % cekap jika kuasa output transformer itu sama
dengan kuasa inputnya.Kuasa input = Kuasa output
Kehilangan tenaga dalam suatu transformer
Bagi suatu transformer secara praktikalnya akan mengalami kehilangansebahagian kecil tenaga terutamanya dalam bentuk tenaga haba.
Kuasa output akan lebih rendah berbanding kuasa input.
Maka, kecekapan transformer kurang daripada 100%.
Bekalan
kuasa a.u
Peralatan
elektrikKuasa input Kuasa output
VpIp= VsIs
V2401215
300
VN
NV P
P
SS
V182404000
300
VN
NV P
P
SS
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
29/38
97
Kecekapan sebuah transformer
Kecekapan transformer = %100inputKuasa
outputKuasa
= %100V
V
pp
ss
I
I
Punca kehilangan tenaga dalamtransformer
Cara meningkatkan kecekapantransformer
(1) Kesan pemanasan arus dalamgegelung
Tenaga haba dihasilkan dalamgegelung semasa arus mengalirmelaluinya.
Menggunakan dawai berintangan rendahsebagai gegelung primer dan sekunder.
Dawai kuprum biasanya digunakan.
Dawai kuprum dapat menggurangkanpenghasilkan tenaga haba dalamgegelung.
(2) Kesan pemanasan arus pusar yangteraruh dalam teras besi
Arus pusar (eddy current) diaruhkandalam teras besi apabila berlakupemotongan fluks medan magnetoleh konduktor.
Arus pusar menyebabkan teras besimenjadi panas.
Menggunakan teras besi berlamina(berlapis).
Menggurangkan penjanaan aruspusar.
Maka tenaga haba yang dihasilkandapat dikurangkan.
(3) Kemagnetan teras besi
Tenaga digunakan untukmemagnetkan danmenyahmagnetkan teras besi setiap
kali arus ulang alik bertukar arahnya.
Menggunakan teras diperbuat daripadateras besi lembut
Besi lembut digunakan kerana besilembut mudah dimagnetkan dan
dinyahmagnetkan.
(4) Kebocoran fluks magnet
Sebahagian fluks magnet yangdihasilkan dalam gegelung primertidak dipautkan dengan gegelungsekunder.
Kebocoran fluks magnetmenggurangkan d.g.e aruhan dalamgegelung sekunder.
Menggunakan bentuk teras besi yangdireka khas.
Reka bentuk teras besitertentu membolehkanfluks magnet yangmaksimum dipautkanantara gegelung primerdan sekunder.
Melilitkan gegelung primer dangegelung sekunder lebih rapat antarasatu sama lain
Kuasa
input
Kuasa
Output
Kuasa
hilang
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
30/38
98
Latihan 3.4 Transformer
(1) Sebuah transformer mempunyaibilangan lilitan gegelung primer dansekunder masing-masing ialah 50lilitan dan 250 lilitan. Jika voltan inputialah 12 V a.u., berapakah voltanoutputnya?
(2) Sebuah transformer yang unggulmempunyai bilangan lilitan gegelungprimer dan sekunder masing-masing2400 lilitan dan 100 lilitan. Jika arusyang mengalir dalam gegelungsekunder ialah 5.0 A dan voltan input240V , Berapakah
(a) Voltan output?(b) Arus primer?
(3) Sebuah transformer mengubahkanbeza keupayaan suatu arus ulang-alikdaripada 240 V kepada 6 V. Jikabilangan lilitan gegelung sekunderialah 160, berapakah bilangan lilitangegelung primer?
(4) Voltan input dan voltan output sebuahtransformer unggul adalah 240 V a.u.dan 12 V a.u. masing-masing. Jika arusprimer transformer adalah 5A,berapakah arus sekundernya?
(5) Sebuah transformer unggul dapatmengurangkan arus yang mengalir dari1.1 A kepada 0.3 A. Jika voltan inputadalah 240 V a.u. berapakah voltanoutput?
(6) Voltan pada gegelung primer sebuahtransformer adalah 220 V. Arusprimernya ialah 5A manakala arussekundernya adalah 2A. Jikatransformer itu cekap 80%, berapakahvoltan output pada gegelungsekundernya?
NP = 50, NS = 250, VP = 12 V, VS = ?
V601250
250
VN
N
V PP
S
S
NP = 2400, NS = 100, IS = 5 A, VP= 240 V
(a)
V102402400
100V
N
NV P
P
S
S
(b) VPIp= VSIS
A0.21240
510
V
V
P
SSP
II
VP = 240 V, VS = 6 V, NS = 160, NP= ?
64002406
160
VV
NN P
S
SP
VP= 240 V, VS= 12 V, IP = 5 A, IP = ?
VPIp= VSIS
A10012
5240
V
V
S
PPS
II
IP = 1.1 A, IS= 0.3 A, VP= 240 V, VS= ?
VPIp= VSIS
V8800.3
1.1240
VV
S
PPS
I
I
VP= 240 V, IP = 5 A, IS= 2 A, VS= ?
5
4
220(5)
V2
%80%100V
V
S
PP
SS
I
I
V4402
880V
11005
4V
S
S
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
31/38
99
(7) Gegelung primer sebuah transformerdikenakan beza keupayaan 240 V a.u.dan didapati voltan outputnya ialah12V a.u.(a) Jika bilangan lilitan gegelung
sekunder ialah 200 lilitan,berapakah bilangan lilitangegelung primer?
(b) Jika sebuah mentol 12V, 48 Wdisambung merentasi gegelungsekunder, berapakah arusmengalir melalui mentol.
(c) Jika arus mengalir melaluigegelung primer ialah 0.3 A,berapakah kecekapan transformer.
(8) Jika bilangan lilitan gegelung primer dan gegelungsekunder adalah 2000 dan 100 masing-masing danvoltan input adalah 240 V a.u, tentukan kuasa yang
terhasil pada perintang 6 ? [anggapkan kecekapantransformer adalah 100%]
(9) Bekalan 240 V a.u. dari sesalurditurunkan menjadi 12 V a.u. dengansebuah transformer. Voltan output inidigunakan untuk menghidupkan limalampu 12V, 24 W yang disambungkanselari. Semua lampu menyala dengankecerahan normal. Jika arus melaluigegelung primer adalah adalah 0.6 A,berapakah kecekapan transformer itu.
(10) Sebuah transformer mempunyaikecekapan 80%. Gegelung primertransfomer itu disambungkan kebekalan 240V. Jika kuasa outputnyaadalah 480 W, berapakah nilai arusinput?
240 V 6
VP = 240 V, VS = 12 V
(a)Ns= 200, Np= ?
400024012
200V
V
NN
PS
S
P
(b) P = VI
A412
48
V
P I
(c)
66.67%%100240(0.3)
(4)12
%100V
VKecekapan
PP
SS
I
I
Np= 2000, Ns= 100, Vp= 240 V
V12240
2000
100V
N
NV P
P
SS
A2
R
V
RV
I
I
Watt24212
VP
I
Arus ,Iyang mengal ir dalam satu s ebi j i
lampu = A212
24
V
P
Jum lah arus ou tput = 2 (5) = 10 A
83.33%%100240(0.6)
(10)12
%100V
VKecekapan
PP
SS
I
I
VP= 240 V, PS= 480 W
A2.5
80
100
240
480
80%%100)240(
480
%80%100V
VKecekapan
P
P
P
PP
SS
I
I
I
I
I
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
32/38
100
3.5 Penjanaan dan penghantaran elektrik
Tenaga elektrik dijana di stesen-stesen janakuasa elektrik dan dihantar melaluirangkaian kabel yang panjang ke seluruh negara untuk diagihkan kepada penggunaakhir.
Sumber tenaga yang digunakan untuk menjana elektrik
Sumber tenaga yang digunakan untuk menjana tenaga elektrik ialah seperti:
Sumber tenaga yang tidak bolehdiperbaharui
Sumber tenaga yang bolehdiperbaharui
A
Kepentingan sumber tenaga yang boleh diperbaharui.
Bahan api fosil seperti minyak petroleum mentah, arang batu, gas asli masihmerupakan sumber tenaga utama dalam proses penjanaan elektrik.
Bahan api fosil tidak kekal selamanya. Apabila habis digunakan, bahan api fosiltidak dapat digantikan atau diperbaharui.
Bahan api nuklear juga merupakan sumber tenaga yang tidak boleh diperbaharui.Walau bagaimanapun, bahan api nuklear dapat kekal lebih lama berbanding bahanapi fosil.
Untuk mengelak krisis tenaga, sumber tenaga yang boleh diperbaharui perludieksplotasi sebaik mungkin dengan menjalankan proses penyelidikan danpembangunan (R&D) seterusnya dikomesialkan.
Antara sumber tenaga yang boleh diperbaharui yang kini digunakan ialah kuasa
hidro, tenaga solar, kuasa geoterma, kuasa angin dan biojisim.
Penjanaan
tenaga elektrik
Penghantaran
tenaga elektrik
Pengagihan
tenaga elektrik
Stesen janakuasa
Transformer
injak turun
Transformer
injak naik
Kabel penghantaran
Petroleum
Gas asl i
Arang batu
Tenaga nuklear
Angin
Air (hidro)
Solar
Geoterma
Bioj is im
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
33/38
101
Penjanaan tenaga elektrik
Tenaga elektrik dijana dengan menggunakan penjana elektrik atau dinamo yangbesar.
Rotor dinamo (magnet) diputarkan oleh turbin stim atau turbin air yang disambungkepadanya.
Apabila magnet besar berputar dalam kawasan gegelung dawai pada sebuahpenjana, maka terhasil aruhan elektromagnet.
Loji-loji penjanaan tenaga elektrik di Malaysia ialah loji kuasa stim dan logi kuasahidro (air).
Loji kuasa stim Dalam loji kuasa stim, bahan api seperti diesel, arang batu, gas asli atau biojisim
dibakar untuk mendidihkan air yang seterusnya menghasilkan stim bertekanantinggi.
Stim bertekanan tinggi itu kemudiannya digunakan untuk memutarkan turbinyang disambung kepada rotor sebuah penjana.
Contoh-contoh sumber tenaga yang digunakan dalam logi kuasa stim:
Sumber tenaga arang batu
Sumber tenaga geoterma
Saluran
stim Turbin
PenjanaKabel penghantaran
Transformer injak naik
Dandang
Arang
batu
Turbin Penjana
Kondenser
Geoterma bumi
Stim
Air
Kabel penghantaran
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
34/38
102
Loji kuasa hidro Empangan yang dibina bagi menakung air dalam kuantiti yang banyak. Air yang mengalir dengan kelajuan yang sangat tinggi pada aras yang rendah
digunakan untuk memutarkan turbin air yang disambung kepada sebuah penjana. Apabila magnet dalam penjana berputar dalam kawasan gegelung, maka aruhan
elektromagnet terhasil.
Sumber tenaga hidro
Loji kuasa nuklear Dalam logi kuasa nuklear, tenaga haba yang dihasilkan daripada proses
pembelahan nukleus uranium digunakan untuk memanaskan air supaya dapatmenghasilkan stim pada tekanan yang amat tinggi.
Stim bertekanan tinggi itu digunakan untuk memutarkan turbin yang disambungdengan sebuah penjana.
Apabila magnet dalam penjana berputar dalam kawasan gegelung dawai, makaaruhan elektromagnet terhasil.
Sumber tenaga nuklear
Empangan
PenjanaTransformer
Turbin
PenjanaTurbin
Saluran stim
Sumber
uranium
Reaktor nuklearAir
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
35/38
103
Penghantaran tenaga elektrik
Model penghantaran tenaga elektrik
Apabila bekalan kuasa dihidupkan, lampu pada stesen kuasa akan menyaladengan terang manakala lampu pada pengguna menyala dengan malap.
Pemerhatian dari model ini menunjukkan wujud kehilangan tenaga dalam kuantitiyang kecil dalam bentuk tenaga haba semasa proses penghantaran.
Kehilangan tenaga semasa penghantaran adalah disebabkan oleh rintanganelektrik dalam kabel penghantaran. Jika arus,Imengalir melalui kabel berintanganRsemasa tsaat, kehilangan tenaga, Eyang disebabkan rintangan dalam kabeldiukur dengan menggunakan formula berikut:
RtIE 2
hilang,Tenaga
Pengukuran kehilangan kuasa, P diukur menggunakan formula :
RIP 2
hilang,Kuasa
Persamaan RtIE 2
menunjukkan bahawa tenaga elektrik yang hilang semasa
penghantaran adalah:(a) Berkadar langsung dengan kuasa dua arus yang mengalir melalui kabel.(b) Berkadar terus dengan rintangan kabel.(c) Berkadar terus dengan tempoh pengaliran arus melalui kabel.
Kehilangan tenaga semasa penghantaran tenaga elektrik dapat dikurangkandengan:(a) Mengurangkan arus yang mengalir melalui kabel.(b) Menggunakan kabel berintangan rendah seperti aluminium dan kuprum.(c) Menghantar tenaga elektrik pada voltan yang tinggi bagi mengurangkan nilai
arus mengalir melalui kabel.
Peningkatan nilai voltan di stesen janakuasa elektrik dilakukan denganmenggunakan transformer injak naik dan penurunan voltan dalam prosespengagihan tenaga elektrik dilakukan dengan menggunakan transformer injakturun.
Kabel penghantaran
Transformer
injak turun
Transformer
injak naikBekalan kuasa a.u
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
36/38
104
Contoh 1: Kuasa elektrik dari sebuah stesen kuasa dihantar ke sebuah bandar melalui
kabel kuasa berintangan 50 . Jika stesen kuasa itu menjanakan 8 MW kuasa,hitungkan kehilangan kuasa dalam kabel jika kuasa dihantar dengan
(a) Voltan 80 kV (b) Voltan 400 kV
Contoh 2: Cari nilai kehilangan kuasa dalam suatu kabel penghantaran apabila 20 kWkuasa elektrik dihantar melalui kabel berintangan 1.5 apabila
(a) 200 V (b) 10 kV
Rangkaian Grid Nasional
33 kV
Industri
berat
Industri ringan
Pejabat/
bangunan
komersialTaman
perumahanRumah
240 V 450 V
11 kV
Stesen kuasa
11 kV - 33 kV
kW500P
W000500P
(50)(100RP
A1001080
108
V
P
VP
22
3
6
)I
I
I
kW20P
W00020P
(50)(20RP
A2010400
108
V
P
VP
22
3
6
)I
I
I
kW15P
W00015P
(1.5)(100RP
A100200
1020
V
P
VP
22
3
)I
I
I
W6P
(1.5)(2RP
A21010
1020
V
P
VP
22
3
3
)I
I
I
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
37/38
105
Rangkaian grid nasional ialah satu sistem kabel elektrik yang menyambungkanstesen-stesen kuasa di seluruh negara untuk membekalkan tenaga elektrikkepada pengguna di seluruh negara.
SISTEM GRID NASIONAL DI SEMENANJUNG MALAYSIA
Di Malaysia, tenaga elektrik dijanakan pada voltan 11 kV hingga 33 kV. Voltantenaga elektrik yang dijanakan itu kemudiannya dinaikkan dengan menggunakantransformer injak naik sehingga 132 kV sebelum ia dihantar melalui kabel grid.
Voltan yang amat tinggi dari kabel grid akan diturunkan secara berperingkat-peringkat di substesen-substesen transformer injak turun untuk pengagihantenaga elektrik ke kawasan-kawasan tertentu.
Kepentingan rangkaian grid nasional(a) Menjamin bekalan kuasa elektrik yang berterusan dan mencukupi.Rangkaian grid nasional menjamin bekalan kuasa elektrik berterusan danmencukupi apabila penjana elektrik atau kabel penghantaran sesuatu kawasanmengalami kerosakan. Kawasan yang mengalami kerosakan penjana atau kabelpenghantaran mampu ditanggung oleh penjana lain melalui kabel penghantaranlain dalam sistem grid.
(b) Kos penghasilan kuasa elektrik dapat dioptimumkan.Penjanaan kuasa elektrik dapat dikawal dan diselaraskan mengikut keperluanpada waktu-waktu tertentu. Semasa waktu keperluan rendah, misalnya padawaktu tengah malam, sesetengah penjana boleh dihentikan untuk menjimatkankos bahan api dan dengan itu ia dapat mengurangkan kos penjanaan secara
keseluruhannya.
7/26/2019 Bab 3 Kelektromagnetan Naskah Guru
38/38