10.6 Kuantiti Magnet

10.5.2 HUKUM LENZ’Z

Arah EMF teraruh sentiasa cenderung untuk menetapkan arus menentang daya gerakan (magnet masuk dan keluar) atau perubahan fluks yang wujud untuk mempengaruhi EMF itu sendiri. Kesan ini ditunjukkan dalam Rajah 10.9.

Rajah 10.9 Magnet bar bergerak masuk dan keluar dari solenoid

10.6 KUANTITI MAGNET

Terdapat banyak kuantiti magnet dalam unit Standard Antarabangsa (SI). Bab ini hanya akan membincangkan tentang daya pergerakan magnet, kekuatan medan magnet, fluks magnet, ketumpatan fluks, kebolehtelapan dan keengganan.

10.6.1 DAYA GERAK MAGNET, FM

Daya Gerak Magnet adalah punca kewujudan fluks magnet dalam litar magnet. Jumlah fluks yang dihasilkan adalah bergantung kepada bilangan pusingan (N) yang dibuat dalam litar. Ia juga berkadar dengan arus (I) yang melalui gegelung. Kemudian, daya gerak magnet ialah hasil darab arus dan bilangan lilitan.

Fm = NI

[10.3]

Unit : At

10.6.2 KEKUATAN MEDAN MAGNET, H

Kekuatan medan magnet atau daya pemagnetan ditakrifkan sebagai daya gerak magnet, Fm per meter panjang,unit ialah At/m.

�������� ℓ �������� ℓ [10.4]

di mana

Fm - daya gerak magnet N - bilangan lilitan I - arus elektrik l - purata panjang litar magnet

Contoh 4.2

Arus 500mA dialirkan melalui luka gegelung 600 pusingan toroid berdiameter min 10cm. Kira kekuatan medan magnet.

Penyelesaian 4.2

I = 0.5A N = 600 l = π x 10 x 10-2m

H = NI ampereturn / meter = 600 × 0.5

l 0.3142 = 954.81 AT/m

10.6.3 FLUKS MAGNET DAN KETUMPATAN FLUKS

Fluks magnet ialah jumlah pemfailan magnet yang dihasilkan oleh sumber magnet. Simbol bagi fluks magnet ialah phi (Φ). Unit bagi fluks magnet ialah weber, Wb. Ketumpatan fluks magnet ialah jumlah fluks yang melalui kawasan tertentu yang berserenjang dengan arah fluks:

Ketumpatan fluks magnet = Fluks Magnet Luas (area)

B = Φ Tesla A

Simbol untuk ketumpatan fluks magnet ialah B. Unit ketumpatan fluks magnet ialah Tesla, T, dan unit untuk Luas A ialah m2 di mana 1 T = 1 Wb/m2 .

[10.5]

Contoh 10.3

Muka kutub magnet mempunyai bahagian segi empat tepat yang mempunyai dimensi 200mm kali 100mm. Jika jumlah fluks yang keluar dari kutub ialah 150µWb, hitung ketumpatan fluks.

Penyelesaian 10.3

Fluks magnet, Φ = 150 µWb = 150 x 10-6 Wb Luas keratan rentas, A = 200mm x 100mm = 20 000 x 10-6 m2

Φ 150 ×10−6 Ketumpatan fluks, B = A = 20000 ×10-6

= 7.5 mT

10.6.4 KEBOLEHTELAPAN

Kebolehtelapan ialah ukuran keupayaan bahan membenarkan medan magnet wujud di dalamnya. Kebolehtelapan mutlak, µ bahan ialah nisbah ketumpatan fluks kepada kekuatan medan magnet.

���� =����0��������

[10.6]

Jika medan magnet wujud dalam vakum, nisbah ketumpatan fluks kepada kekuatan medan magnet ialah pemalar yang dipanggil kebolehtelapan ruang bebas. Untuk udara atau manamana medium bukan magnet lain, nisbah ketumpatan fluks magnet kepada kekuatan medan magnet adalah malar, B = pemalar. Persamaan untuk kebolehtelapan H ruang bebas dalam medium bukan magnet adalah seperti yang ditunjukkan dalam persamaan 10.7 di bawah.

=����0

[10.7]

Kebolehtelapan ruang bebas, µ0 adalah sama dengan 4π x 10-7 H/m. Di udara atau sebarang sifat sebagai bahan bukan magnet µr = 1, ini adalah magnet yang sama dalam vakum seperti ditunjukkan dalam persamaan 10.7. µr ialah kebolehtelapan relatif dan ia adalah dipertimbangkan apabila jenis bahan yang berbeza digunakan. µr ditakrifkan sebagai nisbah ketumpatan fluks yang dihasilkan dalam bahan yang dihasilkan dalam udara atau seperti yang ditakrifkan dalam persamaan 10.8.

ketumpatanfluksdalambahan ketumpatanfluksdalamvakum [10.8]

µr berbeza mengikut jenis bahan magnet. Julat anggaran kebolehtelapan relatif untuk beberapa bahan magnet biasa adalah seperti berikut:

Besi tuang : µr = 100 – 250 Keluli lembut : µr = 200 – 800 Keluli tuang : µr = 300 – 900

Oleh itu kebolehtelapan untuk semua media selain daripada ruang bebas dalam medium atau bahan magnet adalah seperti yang ditunjukkan dalam persamaan dalam 10.9 di bawah.

[10.9]

Contoh 10.4

Ketumpatan fluks 1.2 T dihasilkan dalam sekeping keluli tuang dengan daya pemagnetan 1250 At/m. Cari kebolehtelapan relatif keluli di bawah keadaan ini.

Penyelesaian 10.4

���� =����0������������ ���� ����0���� 1.2 (4��������10−7)(1250) =764

10.6.5 KEENGGANAN

Keengganan, S ialah rintangan bagi litar magnet kepada kehadiran fluks magnet. Persamaan bagi keengganan adalah seperti persamaan 10.10 di bawah

S = Fm = Hl = l = l

Φ BA (B / H )A µ0µr A [10.10]

Unit untuk keengganan ialah 1/H atau H-1 atau At/Wb. Bahan feromagnetik mempunyai keengganan yang rendah dan boleh digunakan sebagai skrin magnet untuk mengelakkan medan magnet menjejaskan bahan dalam skrin.

Contoh 10.5

Tentukan keengganan sekeping logam dengan panjang 150mm dan luas logam 1800mm2 , apabila kebolehtelapan relatif ialah 4000.

Penyelesaian 10.5

Keengganan, ���� = ���� ����0������������

150����10−3 (4��������10−7)(4000)(1800����10−6)

= 16580 H-1

LATIHAN

1. Cari kekuatan medan magnet yang digunakan pada litar magnet dengan min panjang 50 cm apabila gegelung sebanyak 400 lilitan dikenakan padanya yang membawa arus 1.2 A. (960AT/m)

2. Arus 2.5A apabila mengalir melalui gegelung menghasilkan daya pemagnetan 675 At. Kira bilangan lilitan pada gegelung.

(270 pusingan)

3. Daya pemagnetan 8000 At/m dikenakan pada litar magnet bulat dengan diameter min 30 cm dengan menghantar arus melalui lilitan gegelung pada litar itu. Jika gegelung dililit secara seragam di sekeliling litar dan mempunyai 750 lilitan, cari arus dalam gegelung.

(10.05 A)

4. Ketumpatan fluks maksimum bagi elektromagnet pengangkat ialah 1.8 T dan kawasan magnet berkesan pada kutub adalah bulat dalam keratan rentas. Jika jumlah fluks magnet yang dihasilkan ialah 353 mWb, tentukan jejari kutub itu.

(0.25m) 5. Satu gegelung sebanyak 300 lilitan dililit secara seragam pada gelang bahan bukan magnet.

Gelang itu mempunyai purata lilitan 40 cm dan luas keratan rentas seragam 4cm2. Jika arus dalam gegelung ialah 5 A, hitung (a) kekuatan medan magnet, (b) ketumpatan fluks dan (c) jumlah fluks magnet dalam gelang.

(3750AT/m, 4.712mT, 1.885µWb)

Unit 11

PENGUBAH

OBJEKTIF AM

Memahami prinsip asas pengubah

OBJEKTIF KHUSUS

Di akhir unit ini anda dapat :

 Menjelaskan Huraikan prinsip operasi pengubah dengan mengaplikasikan konsep aruhan elektromagnet.

 Namakan pelbagai jenis pengubah dan fungsinya.

 Menerangkan pengubah langkah naik dan pengubah langkah turun.

 Menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan pengubah.