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.