Keelektromagnetan — Nota JomSkor
4.1 Daya ke atas Konduktor Pembawa Arus dalam Medan Magnet Apabila konduktor pembawa arus diletakkan dalam medan magnet, konduktor itu mengalami daya akibat interaksi medan magnet daripada arus dalam konduktor dengan medan magnet daripada magnet kekal, membentuk medan lastik. Arah daya ditentukan oleh petua tangan kiri Fleming. Magnitud daya bertambah apabila arus dan kekuatan medan magnet bertambah. 4.3 Transformer Transformer ialah peranti yang mengubah voltan a.u. melalui aruhan elektromagnet antara gegelung primer dan gegelung sekunder yang dipaut oleh teras besi lembut. Nisbah voltan bersamaan dengan nisbah bilangan lilitan. Transformer unggul mempunyai kecekapan 100% (kuasa input = kuasa output), tetapi transformer sebenar mengalami kehilangan tenaga akibat rintangan gegelung, arus pusar, histerisis dan kebocoran fluks magnet. Aruhan Elektromagnet Aruhan elektromagnet ialah fenomena penghasilan daya gerak elektrik (d.g.e.) aruhan merentasi suatu konduktor apabila terdapat gerakan relatif antara konduktor itu dengan medan magnet, atau apabila konduktor berada dalam medan magnet yang berubah. Jika litar lengkap, arus aruhan akan terhasil.
Fizik · Tingkatan 5
4.1 Daya ke atas Konduktor Pembawa Arus dalam Medan Magnet Apabila konduktor pembawa arus diletakkan dalam medan magnet, konduktor itu mengalami daya akibat interaksi medan magnet daripada arus dalam konduktor dengan medan magnet daripada magnet kekal, membentuk medan lastik. Arah daya ditentukan oleh petua tangan kiri Fleming. Magnitud daya bertambah apabila arus dan kekuatan medan magnet bertambah. 4.3 Transformer Transformer ialah peranti yang mengubah voltan a.u. melalui aruhan elektromagnet antara gegelung primer dan gegelung sekunder yang dipaut oleh teras besi lembut. Nisbah voltan bersamaan dengan nisbah bilangan lilitan. Transformer unggul mempunyai kecekapan 100% (kuasa input = kuasa output), tetapi transformer sebenar mengalami kehilangan tenaga akibat rintangan gegelung, arus pusar, histerisis dan kebocoran fluks magnet. Aruhan Elektromagnet Aruhan elektromagnet ialah fenomena penghasilan daya gerak elektrik (d.g.e.) aruhan merentasi suatu konduktor apabila terdapat gerakan relatif antara konduktor itu dengan medan magnet, atau apabila konduktor berada dalam medan magnet yang berubah. Jika litar lengkap, arus aruhan akan terhasil.
Medan Lastik
Medan magnet paduan yang terhasil daripada interaksi medan magnet konduktor pembawa arus dengan medan magnet magnet kekal. Corak medan lastik menunjukkan arah daya pada konduktor.
Petua Tangan Kiri Fleming
Jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet (U ke S), jari tengah menunjukkan arah arus, dan ibu jari menunjukkan arah daya/gerakan konduktor.
Faktor yang Mempengaruhi Magnitud Daya
Magnitud daya pada konduktor pembawa arus bertambah apabila magnitud arus, I bertambah dan apabila kekuatan medan magnet bertambah.
F ∝ I, F ∝ kekuatan medan magnet
Persamaan Transformer
V_P = voltan primer, V_S = voltan sekunder, N_P = bilangan lilitan primer, N_S = bilangan lilitan sekunder.
$\frac{V_S}{V_P} = \frac{N_S}{N_P}$
Transformer Injak Naik dan Injak Turun
Transformer injak naik meningkatkan voltan, transformer injak turun menurunkan voltan.
Injak naik: N_S > N_P → V_S > V_P; Injak turun: N_S < N_P → V_S < V_P
Kecekapan Transformer
Bagi transformer unggul, η = 100%, maka V_P I_P = V_S I_S.
$\eta = \frac{\text{Kuasa output}}{\text{Kuasa input}} \times 100\%$
Punca Kehilangan Tenaga
Rintangan gegelung, arus pusar dalam teras besi, histerisis (pemagnetan/penyahmagnetan berulang) dan kebocoran fluks magnet.
Aruhan Elektromagnet
Penghasilan d.g.e. aruhan merentasi konduktor apabila terdapat gerakan relatif antara konduktor dan medan magnet, atau konduktor dalam medan magnet yang berubah.
Hukum Faraday
Magnitud d.g.e. aruhan adalah berkadar terus dengan kadar pemotongan fluks magnet.
Hukum Lenz
Arus aruhan sentiasa mengalir pada arah yang menentang perubahan fluks magnet yang menyebabkannya.
Petua Tangan Kanan Fleming
Digunakan untuk menentukan arah arus aruhan dalam dawai lurus. Ibu jari menunjukkan arah gerakan dawai, jari telunjuk arah medan magnet, dan jari tengah arah arus aruhan.
Contoh soalan
Sebatang dawai kuprum pembawa arus diletakkan di antara dua kutub magnet Magnadur. Apabila arah arus dalam dawai disongsangkan, apakah kesannya terhadap daya yang bertindak ke atas dawai itu?
- Daya pada konduktor dihasilkan oleh interaksi medan magnet arus dengan medan magnet magnet kekal (medan lastik).
- Apabila arah arus disongsangkan, corak medan lastik berubah.
- Maka arah daya yang bertindak ke atas dawai turut bertukar arah (bertentangan dengan arah asal).
Arah daya pada dawai kuprum akan bertukar kepada arah yang bertentangan.
- Mengelirukan arah medan magnet (U ke S) dengan arah arus semasa menggunakan petua tangan kiri Fleming.
- Tersilap menentukan jari yang mewakili daya, medan magnet dan arus.
- Tidak memahami bahawa daya bertambah bukan disebabkan oleh jarak antara magnet, tetapi oleh kekuatan medan magnet dan magnitud arus.
- Tersilap meletakkan N_P dan N_S dalam nisbah secara songsang.
- Mengandaikan semua transformer adalah unggul walaupun soalan menyatakan kehilangan tenaga.
- Mengelirukan transformer injak naik dengan injak turun.
- Mengelirukan Petua Tangan Kiri Fleming (untuk daya) dengan Petua Tangan Kanan Fleming (untuk arus aruhan).
- Tidak memahami bahawa aruhan elektromagnet hanya berlaku apabila terdapat gerakan relatif atau perubahan fluks magnet.
- Salah menentukan arah arus aruhan atau kekutuban magnet aruhan apabila menggunakan Hukum Lenz.
- Menganggap arus aruhan akan terhasil walaupun litar tidak lengkap.
- Hafal dan amalkan petua tangan kiri Fleming dengan susunan: telunjuk (medan), tengah (arus), ibu jari (daya).
- Ingat dua faktor yang mempengaruhi magnitud daya: arus dan kekuatan medan magnet.
- Fahami konsep medan lastik sebagai gabungan dua medan magnet.
- Ingat: lilitan lebih banyak = voltan lebih tinggi (berkadar terus).
- Bagi transformer unggul, gunakan V_P I_P = V_S I_S untuk menyelesaikan masalah arus.
- Hafal empat punca kehilangan tenaga dan cara mengurangkannya (teras berlamina mengurangkan arus pusar, dawai gegelung yang tebal mengurangkan rintangan).
- Fahami definisi aruhan elektromagnet dan syarat-syarat berlakunya.
- Mahir menggunakan Petua Tangan Kanan Fleming untuk menentukan arah arus aruhan.
- Aplikasi Hukum Lenz penting untuk menentukan arah arus aruhan dan kekutuban magnet aruhan.
- Ingat faktor-faktor yang mempengaruhi magnitud d.g.e. aruhan: kelajuan gerakan relatif, bilangan lilitan solenoid, dan kekuatan medan magnet.
- medan lastik
- petua tangan kiri Fleming
- konduktor pembawa arus
- medan magnet paduan
- transformer injak naik
- transformer injak turun
- transformer unggul
- kecekapan transformer
- arus pusar
- histerisis
- Aruhan elektromagnet
- Daya gerak elektrik (d.g.e.) teraruh
- Arus aruhan
- Hukum Faraday
- Hukum Lenz