ASAS ASAS KEELEKTROMAGNETANKEELEKTROMAGNETAN

BBP 10203 – TEKNOLOGI BBP 10203 – TEKNOLOGI ELETRIK 1ELETRIK 1

Pengenalan Perkataan magnet berasal daripada

perkataan magnetik (loadstone/batu hitam) yang ditemui di Magnesia, Turki.

Magnet telah ditemui oleh Hong-Ti (China) pada tahun 2637 s.m iaitu kira-kira 2000 tahun selepas orang Greek menemui sejenis batu yang berkuasa menarik besi.

…..Pengenalan

Batu ini dinamakan sebagai ‘loadstone’ (batu beban) dan kemudiannya digunakan untuk menentukan arah utara dan selatan.

Pada tahun 1820 Oersted dari Denmark dapat membuktikan hubungan antara arus elektrik yang mengalir dalam dawai dan jarum magnet.

…..Pengenalan Pada tahun 1831 Michael Faraday

pula mencipta mesin dynamo yang dapat mengeluarkan tenaga elektrik hasil pemotongan pengalir terhadap medan magnet.

Prinsip penemuan ini masihdigunakan hingga kini pada penjana, pengulang-alik dan pengubah.

Micheal Faraday

Apakah Magnet?

Magnet - merupakan suatu bahan yang boleh menarik sesuatu bahan lain seperti besi dan logam.

Bahan magnetik – bahan yang boleh ditarik oleh magnet.

Kemagnetan - ialah satu sifat kebolehan / keupayaan sesuatu magnet menarik bahan magnetik.

Medan magnet – ruang yang mengelilingi sesuatu magnet, di mana daya magnet dibangkitkan.

MAGNET

Terdapat dua jenis magnet:i. Magnet jati

ii. Magnet buatan

Magnet Jati

- merupakan sejenis bijih besi yang dijumpai dalam galian dan mempunyai

kemagnetan semulajadi.

Magnet Buatan

- Dibuat dengan bantuan magnet lain atau pertolongan elektrik.

- Terbahagi kepada 2:i. Magnet kekalii. Magnet sementara

Magnet Kekal Magnet yang mempunyai kesan

magnet tetap. Ia menjadi magnet setelah dimagnetkan terlebih dahulu secara elektromagnet dan teguh kemagnetan selepas sumber permagnetan dikeluarkan.

Contoh kegunaan: pembesar suara, telefon, pembinaan motor elektrik dinamo.

Magnet sementara

Memperoleh kesan magnet secara buatan. Ia menjadi magnet setelah dimagnetkan terlebih dahulu secara elektromagnet dan hilang kemagnetan selepas sumber permagnetan dikeluarkan.

Contoh kegunaan : loceng elektrik, geganti.

Ciri-ciri utama magnet

i. Medan magnet - wujud dikawasan sekeliling dan merupakan ruang yang dipenuhi fluks magnet.

ii. Fluks magnet - lingkaran garis urat daya

magnet

iii. Kutub magnet

Medan magnetGelung tertutup

Arah tertentu

Menolak sesama

Ketegangan sepanjang garisan

Tidak melintasi

Ciri-ciri medan magneti. Menunjuk satu arah

ii. Garisan-garisan daya magnet selalu membentuk gelung yang lengkap (tertutup)

iii. Garisan daya magnet mempunyai ketegangan sepanjang jaraknya dimana ia cuba memendek setakat yang mungkin.

iv. Garisan daya magnet menolak antara satu sama lain.

v. Garisan daya magnet tidak pernah bersilang tetapi masing-masing membentuk gelung sendiri.

vi. Medan magnet cuba membentuk garisan-garisan daya sebanyak yang mungkin. (bilangan garisan uratdaya magnet adalah menentukan kekuatan kutub magnet tersebut).

Kutub magnet

Garisan Fluks

Bar magnet kekal

Kekutuban magnet

Kutub berlawanan Kutub serupa

Istilah-istilah magnet1. Daya gerak magnet d.g.m (Magnetomotive force)

Ialah daya gerak magnet dalam satu litar megnet berpasangan dengan daya gerak elektrik dalam litar elektrik. Ia boleh diperolehi dari

medan magnet apabila arus mengalir melalui suatu gegelung dawai.

Daya yang mengeluarkan kesan magnet dinamai daya gerak magnet

Untuk 1 pengalir, dgm = arus dalam ampiarUntuk N pengalir, dgm = IN ampiar

Simbolnya ialah Fm

Unitnya iaiah lilit-ampiar (LA)(Ampiar turns) (AT)Iaitu Fm = IN (LA) Fm = (ST + SSU) Φ

…..Istilah-istilah magnet2. Engganan (Reluctance)

Engganan atau reluktans dalam litar magnet ialah berpasangan dengan rintangan dalam litar elektrik.

Ialah sifat penentangan satu litar magnet terhadap wujudnya fluks magnet.

Simbolnya ialah S

Iaitu S = dgm / = Fm / = IN/ Unitnya ialah lilit-ampiar/weber

Rm @ S = dgm / = Fm / = IN/ (LA/Wb)

SLITAR = ST + SSU

A

l

A

lS

ro

SU

ro

TT

…..Istilah-istilah magnet3. Kekuatan medan magnet (Magnetic Field

Strength)

Ditakrifkan sebagai daya gerak magnet (Fm) yang menghasilkan fluks per unit panjang bagi litar magnet.

Dikenali juga sebagai Daya Pemagnetan dan simbolnya ialah H

Unitnya ialah lilit-ampiar/meter (LA/m)(AT/m)

Iaitu H= dgm/l = Fm/l = IN/l (lilit-ampiar/meter)

Catatan: l = panjang lorong fluks ( flux path)

Untuk lorong bulat (Circular path), l= 2rH = IN/2r (LA/m)

…..Istilah-istilah magnet

4. Ketumpatan fluks (Flux Density)

Ketumpatan fluks ialah ukuran bilangan garisan daya () per unit luas yang diambil bersudut tepat kepada arah fluks.

Simbolnya ialah B

Unitnya ialah Wb/m atau Tesla (T)

Iaitu B = /A (weber/meter) atau Tesla

Fluks magnet, = BA kos

…..Istilah-istilah magnet5. Telapan dan kebolehtelapan (Permeability)

Ketelapan dalam satu litar magnet adalah berpasangan dengan aliran (conductance) dalam litar elektrik iaitu salingan bagi reluktans.

Unitnya ialah Wb/LA

Kebolehan sesuatu litar magnet untuk menghasilkan garisan (fluks) magnet di dalam suatu bahan yang terbentuk dengan suatu daya pemagnetan dinamai ketelapan.

Simbol untuk ketelapan ialah (m)Iaitu = B/H = ketumpatan fluks/ daya pemagnetan

o r = B/H = ketelapan mutlak (obsolute permeability)o = ketelapan ruang bebas (free space ) 4 x Henry/meterr = ketelapan bandingan (relative permeability)

= nisbah ketumpatan fluks suatu bahan kepada ketumpatan fluks yang dihasilkan dalam hampagas (vacuum) oleh daya pemagnetan yang sama.

r = untuk H yang samar = B/Bo

Catatan: untuk udara, hampagas dan bahan bukan magnetic r = 1, Iaitu = o

H

B

Apakah Keelektromagnetan?

Keelektromagnetan ialah penghasilan kemagnetan melalui tenaga elektrik.

Kemagnetan ini dihasilkan melalui lilitan wayar pada teras besi (gegelung) yang dikenakan / dibekalkan dengan arus.

Oleh itu, medan magnet boleh dihasilkan apabila arus mengalir melalui sesuatu pengalir.

Penghasilan Keelektromagnetan

• Jika arus terlalu kecil, jejari bulatan garisan daya akan infiniti (semakin dekat).

• Jika arus bertambah, jejari menjadi jauh.

• Jika arus tetap, medan magnet menjadi diam disebabkkan oleh kecenderungan garisan daya magnet untuk memendek dan bertumpu pada pusat.

Catatan : - serbuk besi diletakkan di atas kadbod dan besi membentuk medan magnet (bulatan).

…..Penghasilan Keelektromagnetan

Keburukan elektromagnet ialah elektromagnet akan hilang kemagnetannya apabila arus tidak dibekalkan.

Kegunaan : motor elektrik, penjana, loceng elektrik dll.

Arah medan magnet

Arah medan magnet boleh ditentukan dengan menggunakan :

i. Kompasii. Hukum tangan kanan iii. Hukum skru Maxwell

Kompas Jarum kompas adalah

sebatang jarum besi bermagnet yang mempunyai dua hujung, satu ke arah selatan dan satu lagi ke arah utara.

Secara teknik jarum kompas untuk menunjukkan arah utara magnet berdasarkan sebuah planet magnetosfera.

Ia berdasarkan medan magnet di bumi. Empat arah utama kompas ialah Utara, Selatan, Timur dan Barat.

Hukum tangan kanan

Ibu jari menunjukkan arah arus yang mengalir melalui pengalir.

Jari-jari lain menunjukkan arah fluks magnet disekeliling pengalir.

Arah arus

Arah fluks magnet

Hukum 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.

Fluks magnet

Bagi tujuan mengira nilai fluks magnet mengikut arah yang ditentukan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan medan magnet

i. Arus. Apabila arus yang mengalir tinggi maka kekuatan

medan magnet akan bertambah.

ii. Panjang pengalir. Jika panjang pengalir bertambah, medan magnet

yang dihasilkan akan menjadi lebih kuat.

iii. Diameter pengalir.

iv. Jenis bahan.

v. Suhu.

Fluks bocor dan kesan pinggiran

Fluk bocor Ialah garisan-garisan yang

terbentuk di luar teras magnet.

Apabila arus dialirkan dalam gegelung, garisan fluks akan terbentuk.

Disebabkan udara ditengah-tengah teras bukan magnet dan sifat garisan fluks lebih cenderung untuk menjadi seberapa pendek yang boleh, maka sebahagian daripada fluks akan terbentuk di luar teras.

Kesan pinggiran Iaitu bila garisan-

garisan daya magnet melalui celah udara, ia akan mengembang atau terselerak keluar yang mengakibatkan luas muka keratan celah udara lebih besar daripada teras.

Aruhan keelektromagnetan

Aruhan elektromagnet adalah penghasilan daya gerak elektrik (d.g.e) dalam satu konduktor apabila terdapat perubahan fluks magnet dan gerakan relatif antara konduktor dan medan magnet.

Hukum aruhan elektromagnet Faraday menyatakan bahawa satu daya gerak elektrik akan teraruh dalam satu litar elektrik apabila terdapat satu perubahan fluks magnet yang berkaitan dengan litar elektrik itu.

D.g.e teraruh Magnitud d.g.e aruhan adalah

bergantung pada perubahan fluks magnet.

Hukum Lenz menyatakan bahawa arah d.g.e aruhan adalah bergantung kepada arah perubahan fluks magnet. Arah arus yang dijanakan sentiasa bertentangan dengan perubahan fluks magnet yang menghasilkannya

Faktor-faktor yang mempengaruhi magnitud d.g.e aruhan

i. Kekuatan magnet - Magnet yang lebih kuat akan menghasilkan d.g.e aruhan yang lebih tinggi kerana ketumpatan fluks adalah lebih tinggi.

ii. Bilangan lilitan gegelung - Bilangan lilitan gegelung yang lebih banyak akan menghasilkan d.g.e aruhan yang lebih tinggi.

iii. Laju relatif antara gegelung dengan magnet - Laju relatif yang lebih tinggi akan menghasilkan d.g.e aruhan yang lebih tinggi kerana kadar perubahan fluks magnet adalah lebih tinggi. D.g.e adalah sifar apabila magnet pegun dalam gegelung.

iv. Diameter gegelung - Diameter gegelung yang lebih besar akanmenghasilkan d.g.e aruhan yang lebih tinggi kerana kadar pemotongan fluks magnet yang lebih tinggi.

SekianTerima kasih