Aktiviti 2 : Membina transformer injak turun dan injak naik.

Tujuan : Eksperimen ini bertujuan untuk menunjukkan penggunaan transformer dalam

penghantaran elektrik.

Bahan : Dawai kuprum bersalut PVC, 2 teras-C besi lembut, bekalan kuasa AU, suis,

mentol, ammeter AU, voltmeter AU, dan pengapit C.

Teori :

Transformer ialah suatu alat yang digunakan untuk meningkatkan dan menurunkan

beza keupayaan suatu bekalan a.u. . Transformer adalah penting dalam kehidupan kita.

Transformer yang kecil merupakan komponen penting dalam litar elektronik seperti litar

televisyen. Bagi transformer yang besar, ia dapat dilihat pada pencawang di kawasan

perindustrian dan perumahan.

Transformer terdiri daripada dua gegelung yang dililit pada teras besi berlapis. Dua

gegelung ini dikenali sebagai gegelung primer dan gegelung sekunder. Bekalan a.u. yang

hendak dinaikkan atau diturunkan disambungkan kepada gegelung primer sebagai input.

Manakala beza keupayaan a.u. yang telah dinaikkan atau diturunkan merupakan output

gegelung sekunder.

Prosedur:

1. 10 lilitan dawai kuprum bersalut PVC dililitkan pada teras-C besi lembut. gelung

ini disambungkan ke bekalan kuasa AU dan suis. Gelung ini disebut gegelung

primer.

2. 25 lilitan dawai kuprum dililitkan pada teras-C besi lembut dan kedua dua

hujung gelung disambungkan ke mentol. Gambar rajah di bawah menunjukkan

bagaimana meter-meter disambung untuk mengukur arus dan beza keupayaan

di dalam gelung primer.

3. Sekarang kedua-dua meter disambungkan untuk mengukur arus dan beza

keupayaan di dalam gelung sekunder seperti yang ditunjukkan dalam rajah di

bawah.

4. Dalam transformer di atas, bilangan lilitan gegelung sekunder adalah lebih

besar daripada gelung primer. Apakah nama pengubah ini? Suis dihidupkan dan

pengukuran direkodkan.

5. Sekarang sambungan kedua-dua gelung primer dan sekunder diterbalikkan.

Bilangan lilitan dalam gelung sekunder adalah lebih kecil berbanding gelung

primer. Apakah nama transformer ini? Suis dihidupkan dan pengukuran

direkodkan.

Keputusan / Pemerhatian:

TransformerBacaan volmeter [V] Bacaan ammeter [A]

Primer Sekunder Primer Sekunder

Injak naik0.5 1.5 0.5 0.5

Injak turun1.5 0.5 0.5 0.5

Bilangan

lilitan

gegelung

primer

Bilangan

lilitan

gegelung

sekunde

r

Hubungan

antara Ns

dengan Np

Pemerhatian

InferensBacaan

ammeter, A

Bacaan

Voltmeter, V

10 25 Ns > Np

Ip=I1

=1.5

Vp= V1

=4.0

Vs>Vp

Transformer

adalah jenis

injak naik

Is=I2

=0.5

Vs=V2

=8.5

25 10 Ns < NpIp=I1

=1.5

Vp= V1

=4.0 Vs<Vp

Transformer

adalah jenis

injak turun

Is=I2

=3.5

Vs=V2

=1.5

Perbincangan:

Berdasarkan eksperimen yang telah dijalankan, bagi prosedur 4, bilangan lilitan

pada gegelung sekunder, NS ialah 25 lilitan, manakala bilangan lilitan pada gegelung

primer, NP ialah 10 lilitan. Apabila bilangan lilitan pada gegelung sekunder adalah lebih

banyak berbanding dengan gegelung primer (NS > NP), maka jenis transformer ini

dikenali sebagai transformer injak naik. Bacaan ammeter dan voltmeter pada prosedur

4 (transformer injak naik):

IP = I1 = 1.5 A, VP = V1 = 4.0 V

IS = I2 = 0.5 A, VS = V2 = 8.5 V

Berdasarkan keputusan dan pemerhatian eksperimen yang telah dijalankan, bagi

prosedur 5, bilangan lilitan pada gegelung primer, NP ialah 25 lilitan, manakala bilangan

lilitan pada gegelung sekunder, NS ialah 10 lilitan. Apabila bilangan lilitan pada gegelung

primer adalah lebih banyak berbanding dengan gegelung sekunder (NP > NS), maka

jenis transformer ini dikenali sebagai transformer injak turun. Bacaan ammeter dan

voltmeter pada prosedur 5 (transformer injak turun):

IP = I1 = 1.5 A, VP = V1 = 4.0 V

IS = I2 = 3.5 A, VS = V2 = 1.5 V

Keputusan eksperimen menunjukkan bahawa transformer jenis injak naik digunakan

untuk menaikkan beza keupayaan. Bagi sebuah transformer injak naik, ia mempunyai

bilangan lilitan gegelung sekunder yang lebih besar berbanding dengan bilangan lilitan

pada gegelung primer. Arus pada gegelung primer ini adalah lebih besar jika

dibandingkan dengan arus pada gegelung sekunder. Manakala bagi sebuah

transformer injak turun, ia digunakan untuk menurunkan beza keupayaan. Transformer

ini mempunyai bilangan lilitan pada gegelung primer yang lebih besar berbanding

bilangan lilitan pada gegelung sekunder. Arus pada gegelung primer adalah lebih kecil

daripada arus pada gegelung sekunder.

Kebanyakan transformer dapat memindahkan kuasa elektrik dengan cekap dan

hanya sedikit tenaga elektrik yang hilang dalam proses pemindahan. Bagi transformer

yang 100% cekap, kuasa yang dibekalkan kepada litar primer adalah sama dengan

kuasa digunakan dalam litar sekunder iaitu:

Vp x Ip = Vs x Is

Bagi sebuah transformer yang tidak 100% cekap , sebahagian tenaganya akan

hilang dalam bentuk tenaga haba. Maka , kuasa input biasanya akan melebihi kuasa

output. Prinsip kerja transformer ialah apabila arus ulang alik dimasukkan ke dalam

gegelung primer sesuatu transformer, satu medan magnet yang berubah-ubah

dihasilkan. Medan magnet ini ditumpukan dan dirangkaikan oleh teras besi lembut

kepada gegelung sekunder.

Penguasaan Pengetahuan dan Kemahiran Soalan:

1. Transformer penaik meningkatkan arus di gelung sekunder atau primer? (1

markah)

Untuk transformer injak naik, arus pada gegelung primer adalah lebih besar

daripada arus pada gegelung sekunder.

2. Bagaimana anda mengukur kuasa input dan kuasa output untuk

transformer injak naik dan apakah nilai-nilainya. (2 markah)

Kuasa input dan kuasa output transformer injak naik boleh diukur dengan :

Kuasa input (gegelung primer),

Pi = Vp x Vp

Kuasa output (gegelung sekunder),

Po = Vs x Vs

Kuasa input = kuasa output

Po = Pi

3. Kira nisbah kuasa output kepada kuasa input. Apakah nama nisbah ini?

VS NS

VP NP

Nama nisbah ini ialah nisbah bilangan lilitan.

Voltan sekunder Bilangan lilitan sekunder

Voltan primer Bilangan lilitan primer

Vs Is = Vp Ip

4. Dalam penghantaran elektrik, kehilangan kuasa dalam setiap kabel dikira

dengan menggunakan formula,

Kuasa hilang dalam setiap kabel = I²R, di mana I adalah arus dan R adalah

rintangan kabel.

Bagaimana kehilangan kuasa boleh dikurangkan? (2 markah)

Kehilangan kuasa boleh dikurangkan dengan menggunakan dawai kuprum

yang lebih tebal supaya rintangan dawai kuprum lebih rendah, menggunakan

teras besi lembut yang mudah dimagnetkan dan dinyahmagnetkan. Lilitan

gegelung primer dan gegelung sekunder dirapatkan supaya kebocoran fluks

tidak berlaku. Selain itu, kehilangan kuasa boleh dikurangkan dengan

menggunakan teras besi yang berlapis dan ditebatkan dengan cat enamel

untuk menghalang pengaliran arus pusar.

5. Terangkan peranan transformer injak naik di dalam membantu

mengurangkan kehilangan kuasa semasa penghantaran elektrik.

Transformer injak naik berperanan dalam membantu untuk mengurangkan

kehilangan kuasa semasa penghantaran elektrik. Semasa penghantaran

elektrik, sebahagian tenaga elektrik akan hilang sebagai tenaga haba. Jadi,

transformer injak naik akan digunakan untuk menaikkan nilai beza keupayaan

supaya arus yang mengalir dalam kabel penghantaran adalah kecil dan

mengurangkan kehilangan tenaga.

6. Untuk transformer injak turun, arus yang manakah yang anda jangka lebih

besar- arus primer atau arus sekunder?

Untuk transformer injak turun, arus pada gegelung primer adalah lebih kecil

daripada arus pada gegelung sekunder.

7. Apakah nilai-nilai kuasa input dan kuasa output untuk transformer injak

turun?

VP = 4.0 V dan NP = 10 lilitan

Oleh itu,

kuasa output sekunder = kuasa input primer :

VS IS = VP IP

Jadi,

= 4.0 = 2.66 Vol

8. Terangkan peranan transformer injak turun di dalam penghantaran elektrik.

Apabila transformer injak naik digunakan untuk menaikkan nilai beza keupayaan

supaya arus yang mengalir dalam kabel dapat dikecilkan untuk mengelakkan

kehilangan tenaga, transformer injak turun berperanan untuk menurunkan

semula nilai beza keupayaan supaya arus yang tinggi dapat dibekalkan kepada

pengguna.

1.5