Teori Asas Elektronik

Teori Elektron

Atom merupakan badan yang terkecil daripada pecahan jirim. Tiap-tiap atom terdiri dari nukleus

yang terletak ditengah-tengah dan elektron yang berpusing mengelilingi nukleus pada satu

orbit yang tetap. Atom terdiri daripada 3 zarah asas iaitu :-

a) Proton

b) Elektron.

c) Neutron.

Proton – Satu badan yang agak berat, bercas positif di dalam nukleus.

Elektron – Merupakan badan yang terkecil sekali di dalam atom hampir tidak mempunyai

berat,ianya bercas negatif dan mengelilingi nukleus.

Neutron – Mempunyai kedua-dua cas iaitu positif dan negatif ianya terdapat di dalam Nukleus

(bercas neutral)

ALIRAN ELEKTRIK

Pergerakan Elektron di dalam Pengalir

Arus elektrik di dalam pengalir logam terdiri daripada pergerakan elektron-elektron daripada titik

keupayaan rendah ke titik keupayaan tinggi. Arus elektrik mengalir daripada titik keupayaan

tinggi ke titik keupayaan rendah. Elektrik ialah hasil dari aliran elektron. Aliran elektron ialah

aliran elektrik atau dikatakan juga arus elektrik. Ia mengalir dari negatif ke positif.

Gambarajah 1.3 Pergerakan elektron dalam pengalir

Bahan Pengalir – banyak elektron bebas dan mempunyai orbit luar yang tidak lengkap

- bahan yang membenarkan arus mengalir melaluinya

- digunakan untuk wayar dan kabel elektrik

- Cth : kuprum, perak dan aluminium

Bahan Penebat Elektrik – sedikit elektron bebas dan elektron yang tidak bebas bergerak

- tidak membenarkan arus elektrik mengalir melaluinya

- digunakan untuk penebat wayar dan kabel

- Cth : getah, plastik, kaca

Bahan Separuh Pengalir – bahan yang bukan pengalir atau penebat yang baik

- Selalunya digunakan dalam litar elektronik seperti diod dan

transistor

--

-

Pengaliran Arus Pengaliran Elektron

TEORI ELEKTRON BAGI ALIRAN ELEKTRIK

Bahan pengalir mempunyai elektron-elektron bebas yang akan bergerak apabila mempunyai

tenaga. Pergerakan elektron adalah random (bebas) ketika tiada bekalan kuasa.

Gambarajah 1.4 Pergerakan secara rawak di dalam pengalir

Apabila bekalan kuasa dibekalkan elektron bergerak dari punca negatif ke punca positif

Gambarajah1.5 Pergerakan elektron dalam satu litar elektrik

Arus mengalir berlawanan arah pengaliran dengan elektron dikenali sebagai arus lazim

(conventional)

Gambarajah 1.6 Pergerakan arus elektrik bertentangan dengan pergerakan elektron

Pengaliran Arus Pengaliran Elektron

Atom mengandungi neukleus yang mana di dalamnya terdapat Proton yang mempunyai cas

positif, Proton-proton ini pula di kelilingi oleh Elektron yang bercas negatif. Atom-atom yang

neutral mengandungi sama banyak Proton dan Elektron.

Elektron-elektron yang mengelilingi Atom dan juga jarak elektron daripada Nukleus adalah

bergantung kepada jenis-jenis atomnya, jika jarak kedudukanya jauh, maka kuasa tarikan yang

sedikit di kenakan, oleh kerana kedudukannya yang sangat jauh daripada Nukleus, dengan

mudah nukleus boleh tercampak keluar daripada Atomnya untuk pergi ke Atom-atom yang lain.

Elektron-elektron ini di panggil Elektron bebas ( Free Electrons ).

Jika sekiranya Elektron-elektrons bebas ini di gerakkan kepada satu hala sahaja, maka kita

akan dapati apa yang di panggil Aliran arus elektrik, di mana unitnya dikira dalam Ampere.

Gambarajah 1.7 Elektron bebas di dalam suatu pengalir

Gambarajah 1.8 Pergerakan elektron bebas

TEORI ALIRAN ELEKTRIK

Untuk mengarahkan elektron-elektron bebas ini kepada satu hala sahaja, di perlukan satu

tenaga yang di panggil Daya Gerak Elektrik ( Electro Motive Force EMF ). Ianya boleh di

perolehi daripada sumber-sumber seperti : -

a ) Sel-sel atau bateri – bagi kerja-kerja ringan.

b ) Janakuasa ( Generator ) – Bagi kerja-kerja yang berat.

Unit bagi Daya Gerak Elektrik ialah Voltan.

Simbol - E

Daya Derak Elektrik – Satu arus tidak boleh mengalir di dalam satu pengalir sehingga suatu

sumber luar berbentuk tenaga seperti bateri dibekalkan kepadanya. Sumber ini memberikan

tenaga kepada elektron-elektron dalam pengalir supaya ia dapat mengalir di sepanjang pengalir

tersebut.

Voltan ialah istilah yang digunakan untuk menunjukkan tekanan elektrik. Voltan tinggi bermakna

tekanan elektrik yang tinggi. Unit yang digunakan untuk mengukur voltan ialah volt dan boleh

diukur dengan menggunakan voltmeter.

ARUS ELEKTRIK

1. Arus mengalir melalui litar elektrik. Cas elektrik wujud dalam bentuk cas positif dan cas

negatif.

2. Arus boleh ditafsirkan sebagai jumlah pengaliran elektron. Arus elektrik melibatkan

pergerakan cas atau ion atau elektron-elektron.

3. Arus akan meningkat sekiranya tekanan atau voltan meningkat dengan menganggap

rintangan yang ada adalah tetap.

4. Ampere ialah unit bagi mengukur arus elektrik atau aliran elektron. Arus yang mengalir

boleh diukur dengan menggunakan ammeter.

5. Arus elektrik adalah kadar pengaliran cas.

6. Satu Coulumb ialah kuantiti cas yang mengalir melalui sebarang titik dalam satu litar

dalam masa satu saat apabila arus mengalir satu ampere.

7. Unit : Ampere (Amp)

Gambarajah 1.9 Pengaliran arus dalam pengalir

t – Masa yang diambil

I - Arus

Q- Kuantiti cas

elektrik

VOLTAN

Voltan merupakan tekanan elektrik yang membolehkan arus melalui litar elektrik. Semakin tinggi

voltan semakin tinggi dan bagus arus yang mengalir. Voltan boleh ditafsirkan sebagai tekanan

elektrik. Unit : Volt (V)

Gambarajah 1.10 Peranan voltan dalam pengaliran arus

RINTANGAN

Sifat sesuatu bahan yang mana menentang pengaliran arus elektrik (elektron) daripada

melaluinya. Penebat mempunyai rintangan yang tinggi untuk elektron mengalir. Rintangan

diukur dalam unit Ohm dan ditunjukkan dengan simbol Ω. Salingan bagi rintangan ialah kealiran

di mana;

Gambarajah 1.11 Rintangan dalam pengaliran arus

G= IR mho (α)

G – KealiranI – ArusR - Rintangan

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI RINTANGAN

1. Rintangan berkadar terus dengan panjangnya (R = ƪ)

2. Rintangan berkadar songsang dengan luas keratan

3. Rintangan bergantung kepada suhu pengalir

4. Rintangan bergantung kepada sifat semulajadi bahan-bahan.

5. Rintangan bergantung kepada keadaan fizikal pengalir.

JENIS ARUS ELEKTRIK

1. Arus Ulang-alik

2. Arus Terus.

1. Arus Ulang-alik

Arus ulang-alik (AU) ataupun alternating current (AC) pula merupakan arus elektrik yang

berulang-alik arah pengaliran arusnya dan sentiasa berubah-ubah alirannya mengikut masa

dan mengalir di dalam dua keadaan sama ada pada nilai negative atau pun nilai positif.

Perubahan arah aliran arus ini disebabkan oleh perubahan kutub punca voltan penjana AU

yang silih berganti. Nilai arus akan meningkat dari sifar ke maksimum pada arah positif dan

kemudian menurun ke sifar. Seterusnya, nilai arus ini akan menurun ke maksimum pada arah

negatif. Kemudian, nilai arus naik kembali ke sifar.

Dalam arus ulang-alik pula, nilai magnitud dan nilai frekuensi di ambil kira. Magnitud arus ulang-

alik juga boleh tetap ataupun berubah-ubah. Frekuensi adalah bilangan ulangan dalam masa

satu saat. Frekuensi juga boleh tetap ataupun berubah-ubah.

Penukaran arus ulang-alik kepada arus terus lebih mudah berbanding penukaran arus terus

kepada arus ulang-alik. Arus ulang-alik ditukarkan kepada arus terus menggunakan recifier

manakala arus terus ditukarkan kepada arus ulang-alik menggunakan inverter.

Sistem penjanaan dan pengagihan elektrik dari stesen janakuasa sehingga ke rumah

menggunakan arus ulang-alik. Ini kerana, voltan arus ulang-alik mudah dinaikkan dan juga

diturunkan menggunakan transformer.

Penghantaran elektrik dilakukan dalam keadaan voltan tinggi supaya merendahkan nilai arus.

Arus yang rendah bertujuan mengurangkan kehilangan kuasa dalam kabel penghantaran.

2. Arus Terus

Arus terus (AT) ataupun direct current (DC) merupakan arus elektrik yang mengalir dalam satu

hala sahaja. Arus terus dihasilkan daripada pelbagai sumber seperti bateri, termogandingan,

sel suria serta dinamo jenis komutator. Di dalam arus terus, cas elektrik mengalir pada arah

yang tetap, berbeza dengan arus ulang-alik (AC).

Jenis-jenis arus terus

Arus terus juga boleh diperolehi daripada bekalan arus ulang-alik dengan menggunakan diod

atau rektifier yang membenarkan arus mengalir sehala sahaja. Arus terus juga boleh ditukar

kembali ke arus ulang-alik dengan menggunakat inverter ataupun set motor -penjana. Arus

terus digunakan untuk mengecas bateri, serta pada hampir kesemua sistem elektronik

seperti pada sistem bekalan kuasa. Sistem penghantaran arus terus voltan tinggi (HVDC)

digunakan dalam penghantaran pukal bekalan elektrik merentasi jarak yang sangat jauh

ataupun untuk menghubungkan antara dua grid arus ulang-alik yang berjiran.

Perbandingan antara Arus Terus (A.T) dengan Arus Ulang Alik (A.U)

Arus Ulang Alik Arus Terus

Kesan PemanasanMenghasilkan kesan pemanasan melalui perintang

Menghasilkan kesan pemanasan apabila melalui perintang

Arah arusBerubah-ubah mengikut frekuensi

Arus mengalir pada arah tertentu

Kesan MagnetMenghasilkan elektromagnet dengan kutub berubah-ubah

Menghasilkan elektromagnet dengan kutub yang tetap

Kesan TransformerVoltan boleh dinaikkan atau diturunkan oleh transformer

Voltan tidak bolehdinaikkan atau diturunkan oleh transformer

Alat PengukurHanya boleh diukur oleh meter dawai panas dan meter besi bergerak

Boleh diukur oleh meter dawai panas, meter besi bergerak dan meter gegelung bergerak

Pertukaran bentuk arus

Boleh ditukar kepada a.t dengan menggunakan diod

Lebih sukar ditukar menjadi a.u melalui litar elektrik.

Nilai diukur Diukur berdasarkan nilai p.m.k.dDiukur berdasarkan nilai mantapnya