TAJUK 1
ELEKTRIK DAN ELEKTRONIK
Pengenalan
Elektrik dan Elektronik akan membantu anda melaksanakan proses pengajaran pembelajaran dengan lebih berkesan mengikut matlamat Falsafah Pendidikan Kebangsaan. Bahagian ini merangkumi enam tajuk iaitu Asas dan Prinsip Elektrik, Konsep Asas Elektrik, Sumber Tenaga Elektrik, Komponen Elektronik, Litar Elektronik Asas serta Penyambungan Pemasangan Dan Pengujian Projek.
Hasil Pembelajaran
Di akhir bab ini anda seharusnya dapat
1. mengenal pasti jenis, fungsi dan simbol komponen elektronik;
2. mentafsir dan menterjemahkan litar skematik kepada litar bergambar dan sebaliknya;
3. memasang dan menyambung projek elektronik yang mudah;
4. menghasilkan projek elektronik mudah berpandukan litar
skematik; dan lukisan bergambar.
5. mengamalkan langkah-langkah keselamatan semasa melakukan kerja-kerja penyambungan dan pemasangan projek elektronik.
6. melakukan ujian keterusan dan kefungsian menggunakan meter pelbagai
skematik; dan lukisan bergambar.
5. mengamalkan langkah-langkah keselamatan semasa melakukan kerja-kerja penyambungan dan pemasangan projek elektronik.
6. melakukan ujian keterusan dan kefungsian menggunakan meter pelbagai
1.1 Asas dan Prinsip Elektrik
a. Struktur atom pengalir dan penebat
Semua jirim terdiri daripada atom. Rajah 1.1 menunjukkan struktur asas suatu atom. Ianya terdiri daripada nukleus di bahagian tengah dan dikelilingi oleh elektron. Nukleus terdiri daripada proton dan neutron. Proton bercas positif manakala neutron tidak bercas. Kedua-dua zarah ini sentiasa kekal pada kedudukannya.
PNelektronorbitnukleusproton (+) PNelektronorbitnukleusproton neutron
Rajah 1.1: Struktur asas atom
Atom mempunyai elektron yang sentiasa bergerak mengelilingi nukleus dalam orbit (juga dikenali sebagai shell). Elektron membawa cas negatif dan beratnya ialah 1/1840 berat proton. Bilangan elektron bergantung kepada jenis atom, misalnya karbon mempunyai 6 elektron, kuprum mengandungi 29 elektron dan sebagainya. Dalam keadaan biasa bilangan elektron sesuatu atom adalah sama dengan bilangan proton.
Atom mempunyai orbit berlapis-lapis. Setiap orbit mempunyai bilangan elektron dan paras tenaga yang tertentu. Orbit-orbit ini ditandakan dengan huruf K, L, M, N dan seterusnya. Orbit yang paling hampir dengan nukleus ialah orbit K dan orbit yang paling luar sekali dikenali sebagai orbit valensi. Elektron yang terdapat dalam orbit valensi dikenali sebagai elektron valensi. Bilangan maksimum yang boleh ditampung oleh setiap orbit ditentukan dengan menggunakan formula 2n2, di mana n mewakili nombor orbit mengikut kedudukan dari nukleus.
Mari lihat satu contoh untuk memahami struktur suatu atom dengan lebih mendalam. Jadual 1.1 menunjukkan bilangan elektron bagi setiap orbit bagi atom kuprum yang mempunyai 29 elektron. Rajah 1.2 menunjukkan taburan elektron dalam atom tersebut
Rajah 1.2: Atom kuprum
Orbit Bilangan Elektron Setiap Orbit K 2x(lxl)=2 L 2x(2x2)=8 M 2x(3x3)=18 N 1
Jadual 1.1: Taburan elektron atom kuprum
Elektron bergerak mengelilingi nukleus dalam orbitnya. Elektron-elektron ini kekal beredar dalam orbitnya kerana kesan daya tarikan di antara proton dengan elektron. Elektron yang berada hampir dengan nukleus lebih kuat terikat. Ianya sukar dikeluarkan dari orbit berbanding dengan elektron yang berada jauh dari nukleus. Jika elektron di orbit valensi dikenakan tenaga luar, ia akan keluar dari orbitnya dan menjadi elektron bebas. Terdapat berbagaibagai cara mengeluarkan elektron dari orbitnya. Antaranya adalah secara aruhan magnet, tindakan haba, kimia, cahaya, tekanan dan elektrik.
Bilangan elektron valensi sesuatu atom menentukan ciri elektrik atom itu. Pertalian ciri elektrik dengan bilangan elektron valensi ditunjukkan dalam Jadual 1.2.
Bilangan elektron valensi Ciri elektrik Contoh unsur 1, 2 atau 3 Pengalir kuprum, emas aluminium 4 Bahan separuh pengalir (Semikonduktor) karbon, silikon, germanium 5, 6 atau 7 Penebat posforus, sulfur
Jadual 1.2: Kategori bahan berdasarkan bilangan elektron valensi
Jika dua objek yang berlainan cas dihampirkan, objek tersebut akan menarik antara satu sama lain. Sebaliknya, jika dua objek mempunyai cas yang sama, ianya akan menolak antara satu sama lain Hukum ini digambarkan dalam Rajah 1.3. Hukum ini dikenali sebagai hukum cas elektrik dan menjadi asas penting untuk memahami bagaimana aliran arus elektrik terjadi.
Rajah 1.3: Hukum Cas Elektrik
b. Sifat Pengalir dan Penebat
Ialah bahan yang membenarkan arus elektrik mengalir melaluinya. Aliran arus dalam suatu pengalir tidak dapat bergerak bebas kerana halangan daripada elektron dan atom-atom dalam pengalir ini. Dalam bidang elektrik dan elektronik halangan ini dikenali sebagai rintangan.
Suatu bahan pengalir dengan rintangan yang rendah adalah pengalir yang baik. Kebanyakan logam seperti kuprum, aluminium, emas besi dan plumbum adalah bahan pengalir elektrik yang baik.
Pengalir
Rintangan yang diberikan oleh pengalir bergantung kepada empat faktor penting:
(1) Panjang bahan; semakin panjang suatu bahan, semakin tinggi rintangannya, (2) Luas muka keratan bahan; semakin besar luas permukaan suatu bahan, semakin rendah rintangannya (3) Jenis bahan; bahan yang berlainan mempunyai kerintangan yang berbeza (4) Suhu; kebiasaannya semakin tinggi suhu bahan, semakin tinggi rintangannya
Adalah bahan yang tidak membenarkan arus elektrik mengalir melaluinya. Satu bahan penebat yang baik mempunyai rintangan yang sangat tinggi. Contoh bahan penebat ialah plastik, kertas, getah, PVC dan kain. Kebanyakan penebat digunakan sebagai bahan untuk menghindarkan kebocoran arus elektrik. Namun begitu, arus masih boleh melalui suatu bahan penebat jika dikenakan voltan yang cukup tinggi.
Penebat
Terdapat satu lagi kelas bahan yang dinamakan bahan separuh pengalir (semikonduktor). Sifat rintangan bahan ini adalah di antara pengalir dan penebat . Silikon dan Germanium adalah contoh bahan separuh pengalir dan sering digunakan dalam pembuatan komponen seperti diod dan transistor.
Jawab soalan dibawah
Latihan
1. Pernyataan manakah yang benar mengenai atom?
(A) Nukleus bergerak mengelilingi atom
(B) Proton bergerak mengelilingi nukleus
(C) Elektron bergerak mengelilingi nukleus
(D) Elektron dan proton berada dalam nukleus
2. Kumpulkan maklumat berkaitan struktur asas suatu atom. Bina satu alat bantu mengajar struktur atom berdasarkan maklumat yang diperolehi.
3 . Takrifkan istilah:
(i) pengalir
(ii) penebat
Aktiviti Tutorial
Tutorial
Bina projek Penguji Keterusan Litar berpandukan litar bergambar dalam Rajah 1.4 Gunakan alatan tangan yang bersesuaian. Lakukan ujian keterusan bahan dalam Jadual 1.2 menggunakan hasil projek Penguji keterusan litar yang telah anda bina. Tandakan ( v ) dalam ruangan berkaitan untuk menunjukkan sama ada bahan tersebut pengalir atau penebat
+ LEDprob Aprob B1k. bahan ujian Komponen dan bahan yang diperlukan adalah seperti berikut:
Bongkah penyambung (5 A) Pemegang bateri 9V Diod pemancar cahaya (LED) Perintang tetap 1kilo ohm Wayar teras tunggal Bateri 9V Pena ujian
Rajah 1.4: Projek Penguji Keterusan Litar
Bahan Pengalir Penebat
Bahan Pengalir Penebat kaca
kuprum
getah
tembikar
udara
plastik
emas
air
karbon
kertas
perak
kain
Jadual 1.2: Kategori bahan pengalir dan penebat
.
Rumusan
Dalam tajuk ini, anda telah diperkenalkan dengan konsep struktur atom, penaglir dan juga penebat. Adalah dinasihatkan agar anda dapat memahmi konsep ini unutuk tajuk seterusnya.
Bacaan Asas
Yahya Emat (1989). Prinsip Elektrik. Kuala Lumpur: Dewan Bahasa dan Pustaka.
Kementerian Pendidikan Malaysia (1990). Buku Teks Kemahiran Hidup Bersepadu Tingkatan 1 , 2, 3. Kuala Lumpur: Dewan Bahasa dan Pustaka.
Rujukan
Kementerian Pendidikan Malaysia (1995). Pengajian Kejuruteraan Elektrik dan Elektronik : Tingkatan 4. Kuala Lumpur: Dewan Bahasa dan Pustaka.
Stephen W. F. & Dale, R. P. (1984). Electricity and Electronics. New Jersey: Prentice Hall.
1.2 Konsep Asas Elekktrik
a. Kuantiti elektrik
Cas
Tenaga elektrik terdiri daripada cas positif yang dibawa oleh proton dan negatif oleh elektron. Suatu objek dikatakan bercas positif jika mempunyai lebih bilangan proton, dan bercas negatif jika mempunyai lebih bilangan elektron. Jika objek itu mempunyai bilangan proton dan elektron yang sama banyak, ianya dikatakan neutral.
Kuantiti cas elektrik yang dibawa oleh satu proton dan satu elektron adalah sama besar. Kuantiti cas elektrik (Q) ini disukat dalam unit coulomb (C). Satu coulomb cas ialah jumlah cas yang dipunyai oleh 6.24 x 1018 proton (atau elektron).
Contoh:
Seutas dawai tembaga mempunyai 24.96 X 1018 elektron bebas. Berapakah jumlah cas yang terdapat dalam wayar tersebut?
Penyelesaian:
Diberi: bilangan elektron ialah 24.96 x 1018 elektron 1 coulomb ialah 6.24 X 10 18 elektron
Oleh itu:
24.96 X 1018 elektron Cas (Q) = 6.24 X 1018 elektron
= 4 coulomb
Arus
Arus elektrik (I) disukat dalam unit ampere (A). Jika 1 coulomb cas mengalir melalui satu titik pada pengalir setiap saat, pengalir tersebut membawa arus sebanyak 1 ampere. Hubungan tersebut boleh ditulis dalam bentuk persamaan berikut:
Cas (Q) Arus = Masa (t)
I = Q t
=
di mana, I disukat dalam ampere, Q dalam coulomb dan t dalam saat
Contoh:
Hitung nilai arus yang mengalir dalam satu litar elektrik apabila 75 coulomb cas elektrik melalui titik tertentu selama 30 saat.
Penyelesaian
Diberi: Q = 75 C dan t = 30 s
Cas (Q) Arus (I) = Masa (t) = Q Formula: t
75C Oleh itu: Arus = 30s
= 2.5 C/s = 2.5 A
Voltan
Apabila dua terminal suatu bateri disambungkan oleh pengalir, arus elektrik akan mengalir. Satu terminal akan membekalkan elektron melalui pengalir tersebut manakala terminal yang satu lagi menerimanya. Pengaliran arus ini disebabkan oleh voltan (V), atau beza upaya, merentasi kedua-dua terminal bateri itu. Semakin banyak elektron yang boleh dibekal dan diterima oleh terminal bateri tersebut, semakin tinggi voltannya. Voltan diukur dalam unit volt (V).
Rintangan
Rintangan ialah suatu ciri bahan pengalir yang menghalang pengaliran arus elektrik di dalamnya. Bagi satu nilai voltan (V) yang dikenakan pada suatu litar elektrik, kuantiti rintangan (R) dalam litar tersebut akan menentukan jumlah arus (I) yang mengalir.
Kuantiti rintangan (R) disukat dalam unit ohm (.). Satu bahan dikatakan mempunyai nilai rintangan 1 ohm apabila ianya dapat membenarkan arus 1 ampere mengalir dalam litar apabila voltan 1 volt dikenakan kepadanya.
Pertalian ketiga-tiga kuantiti ini dinyatakan dalam Hukum Ohm.
Rajah 1.5 Litar asas arus terus
b. Arus Terus dan Arus Ulang Alik
Arus Terus (AT)
Arus elektrik ialah suatu pergerakan cas-cas. Kejadian ini boleh ditunjukkan dengan menyambung satu mentol kepada kutub positif dan negatif satu bateri melalui wayar kuprum seperti di dalam Rajah 1.5. Arus akan mengalir melalui wayar
dan filamen mentol menyebabkan mentol menyala. Arus yang terhasil daripada bateri ini mengalir dalam satu arah sahaja dan dinamakan arus terus (AT). Mari k aji kejadian arus terus dengan lebih mendalam.
Dalam keadaan biasa, elektron bebas dalam wayar pengalir (seperti kuprum) bergerak secara rawak. Rajah 6menunjukkan keadaan pergerakan ini. wayar kuprumarah pergerakan elektron Rajah 1.6: Pergerakan elektron secara rawak
Apabila kutub negatif dan positif suatu bateri disambungkan kepada hujung wayar tersebut, elektron bebas bergerak dari satu atom ke atom lain dalam satu arah seperti yang digambarkan oleh Rajah 1.7. Aliran elektron ini menghasilkan arus elektrik yang dikenali sebagai arus terus (AT).
arah aliran arus+ pergerakan elektron sehalabateri Rajah 1.7: Aliran arus terus
Arus (I) Masa (t)0 Rajah 1.8: Bentuk Gelombang Arus Terus (AT) Kuantiti arus dalam litar seperti dalam Rajah 1.4 adalah tetap sepanjang masa. Keadaan ini menghasilkan gelombang arus terus berbentuk garis lurus. Rajah 1.8 menunjukkan gelombang arus terus melawan masa.
Perhatikan arah aliran arus yang digambarkan dalam Rajah 1.4 dan Rajah 1.6 Dalam kedua-dua rajah ini arus mengalir daripada kutub negatif ke kutub positif bateri. Aliran arus seperti ini dikenali sebagai arus elektron. Mengikut satu ketentuan lain, arus lazim (arus konvensional) mengalir daripada kuitub ke kutub negative.
Arus Ulang Alik (AU)
Bekalan elektrik daripada stesen janakuasa ke rumah, sekolah, kilang dan sebagainya mempunyai ciri aliran arus yang berlainan. Arah aliran arus ini senti asa bertukar fasa dari positif ke negatif dan sebaliknya berulang-ulang. Arus sepert i ini dinamakan arus ulang alik (AU). Rajah 1.5 menunjukkan gelombang arus ulang alik. Bentuk gelombang seperti ini dikenali sebagai gelombang sinus. 0Arus (I) Masa (t) maksimum positifmaksimum negatif Rajah 1.9 Gelombang Arus Ulang Alik
Perubahan arah aliran arus ulang alik disebabkan oleh perubahan kekutuban punca voltan secara berselang-seli. Rajah 1.9 menunjukkan bahawa nilai arus meningkat dari sifar ke maksimum pada fasa positif dan kemudian menurun ke sifar. Seterusnya, nilai arus ini akan menuju tahap maksimum pada fasa negatif dan kemudian kembali ke sifar.
Aktiviti: Buat bacaan lanjutan untuk mendapatkan maklumat lanjut mengenai jenis-jenis gelombang arus ulang alik selain daripada gelombang sinus.
c. Hukum ohm
Hukum ini menyatakan bahawa arus (I) yang mengalir melalui satu beban dalam tertutup adalah berkadar terus dengan voltan (V) yang merentasi beban dan berkadar songsang dengan rintangan (R) beban tersebut dengan syarat suhunya tetap. Hubungan V, I dan R ini dinyatakan oleh formula berikut:
V I =
R
di mana: I dalam ampere, V dalam volt dan R dalam ohm.
Rajah 1.10 boleh membantu anda mengingati formula tersebut.
Rajah 1.10: Segi Tiga VIR
Contoh Pengiraan:
Contoh 1:
Hitung arus yang mengalir melalui beban 24 . jika sebuah bateri 12 V disambung merentasinya.
Penyelesaian:
Diberi : V = 12V, R= 24 .
V Formula: I = R 12V Oleh itu, Arus (I) = 24 .
= 0.5 A
Contoh 2:
Beza upaya yang merentasi suatu beban ialah 12 V dan arus yang mengalir melaluinya ialah 0.4 A. Berapakah nilai rintangan beban tersebut?
Penyelesaian:
Diberi: V = 12 V, I = 0.4 A
V Formula: R =
I 12V Oleh itu, Rintangan (R) = = 30 ohm 0.4 A
d. Litar Siri dan Selari Dalam tajuk ini anda akan pelajari jenis-jenis litar elektrik dan ciri-ciri pent ing setiap jenis litar. Anda juga akan mempelajari cara menganalisis suatu litar khususnya yang berkaitan dengan tiga kuantiti elektrik yang telah dipelajari dalam Tajuk 3.1. F ormula Hukum Ohm juga akan digunakan dalam tajuk ini.
Sesetengah pelajar mendapati tajuk ini membingungkan kerana banyak perkara yang perlu diberi perhatian dan melibatkan kerja-kerja pengiraan. Pada hakikatny a, tajuk ini tidaklah sukar untuk dipelajari. Sebagai langkah pertama, anda perlu memahami ciri-ciri litar siri dan selari termasuk yang berkaitan dengan kuantiti kuantiti elektrik. Langkah seterusnya ialah memahami cara bagaimana sekumpulan beban dalam suatu litar disambung adakah ianya disambung secara siri atau selari . Kemudian membuat analisis atau pengiraan kuantiti-kuantiti mengikut jenis litar yang terlibat. Sebagai permulaan, mari pelajari apakah yang dimaksudkan dengan litar elektrik.
Litar elektrik ialah laluan untuk arus mengalir daripada sumber elektrik, kepada satu atau lebih beban dan kembali semula ke sumber bekalan melalui dawai pengalir. Anda boleh rujuk Rajah 4 .
Sumber elektrik mempunyai daya gerak elektrik yang mewujudkan beza upaya merentasi beban supaya arus dapat mengalir dalam litar apabila suis di tutup. Sa tu contoh litar yang asas adalah terdiri daripada sel, wayar, suis, dan mentol.
Penggunaan tenaga elektrik dalam kehidupan harian adalah bergantung kepada litar elektrik. Tenaga elektrik dapat dimanfaatkan jika ianya ditukar kepada bentuk te naga lain seperti tenaga cahaya, haba, bunyi dan sebagainya oleh beban dalam suatu li tar. Contoh beban ialah perintang, mentol, elemen pemanas, pembesar suara dan sebagainya. Setiap beban mempunyai rintangan.
Sekarang mari pelajari istilah-istilah penting berkaitan dengan litar elektrik asas.
Litar terbuka suisbebansumberelektrikpengalir
Rajah 1.11: Litar Terbuka
Litar terbuka Rajah 1.11 ialah litar yang terputus dan tidak lengkap. Arus tidak dapat mengalir melalui litar terbuka. Oleh itu, beban tidak boleh berfungsi.
Sebab-sebab litar terbuka: (a) suis terbuka (b) wayar terputus (c) beban terbakar (d) sambungan yang longgar
Nilai rintangan dalam litar ini adalah infiniti.
Litar tertutup suisbebansumberelektrikpengalir Rajah 1.12: Litar Tertutup
Litar Rajah 1.12 dikatakan litar tertutup. Sambungan antara sumber elektrik dengan beban* adalah lengkap. Arus dapat mengalir dalam litar dan beban dapat berfungsi. Contoh beban ialah: * peintang lampu alatan-alatan elektrik
Litar pintas
Litar pintas berlaku apabila terdapat sentuhan di antara dua wayar terdedah (Rajah 1.13). Arus tidak melalui jalan asalnya. (arus mengalir tanpa melalui beban). Keadaan ini menyebabkan arus suisbebansumberelektrikpengalirpengalirbersentuhan
Rajah 1.13: Litar Pintas
yang mengalir menjadi terlalu besar kerana wayar pengalir mempunyai rintangan yang sangat rendah. Arus yang terlalu besar boleh meningkatkan suhu wayar. Litar pintas sangat merbahaya kerana boleh menyebabkan kerosakan wayar pengalir dan kebakaran.
Litar elektrik ialah laluan untuk pengaliran arus. Ianya terdiri daripada sumber elektrik, wayar penyambung, dan beban atau perintang. Litar elektrik yang mudah terdiri daripada sel, wayar, suis, dan mentol. Litar elektrik penting kerana tan panya tenaga elektrik tidak dapat digunakan dalam kehidupan harian.
Litar siri
Litar siri adalah susunan litar elektrik dengan hanya satu laluan arus. Arus ele ktrik tidak ada jalan lain kerana semua komponen elektrik disambungkan secara berurutan atau bersiri.
Sambungan litar siri membolehkan arus mengalir melalui setiap komponen. Arus elektrik tidak dapat mengalir dan litar tidak berfungsi jika mana-mana bahagian pada litar terputus atau terbuka.
Rintangan dalam litar siri
Jumlah nilai rintangan bagi perintang yang disambung secara siri dalam satu litar adalah jumlah semua rintangan. Bagi mendapatkan jumlah rintangan dalam litar siri, formula berikut digunakan:
Rj = R1 + R2 + R3 + + Rn Rj ialah jumlah rintangan R2 ialah perintang 2 R1 ialah perintang 1 R3 ialah perintang 3
Contoh: VjIjR1R2VR2VR1VjIR1IR2Suis, VjIjR1R2VR2VR1VjIR1IR2 Suis, S1
Rajah 1.14: Litar selari
Arus dalam litar siri
Dalam litar siri, arus yang melalui mana-mana bahagian dalam litar adalah sama. Bagi mendapatkan jumlah arus melalui perintang dalam litar siri, formula berikut digunakan:
IJ = I1 = I2 = I3 . In
Voltan dalam litar siri
Dalam litar siri, nilai voltan pada setiap perintang akan susut. Kadar susutan bergantung kepada nilai rintangan dalam beban tersebut. Jumlah susutan voltan pada setiap beban itu adalah sama dengan voltan punca bekalan.
Litar selari
Litar selari adalah sambungan litar elektrik dengan dua atau lebih laluan arus. Jika satu laluan terputus, aliran arus masih boleh mengalir melalui laluan yang lain. Oleh itu, litar selari digunakan untuk litar elektrik rumah. Bagi mendapatkan jumlah voltan dalam litar, formula berikut digunakan:
Vj = V1 + V2 + V3 + + Vn
Rintangan dalam litar selari
Apabila perintang disambung secara selari, jumlah rintangan dalam litar itu akan berkurangan kerana tendapat lebih laluan arus. Semakin banyak laluan arus, semakin kurang jumlah rintangan. Nilai voltan adalah sama pada setiap laluan aru s dalam litar selari.
Arus dalam litar selari
Dalam litar selari, terdapat beberapa laluan arus. Kuantiti arus yang mengalir m elalui setiap laluan bergantung kepada nilai rintangan pada laluan yang berkenaan. Jika rintangan laluan itu tinggi, arus yang mengalir berkurangan tetapi jika rintanga n itu rendah, arus yang mengalir meningkat. Jumlah arus dalam litar selari boleh dikir a dengan menggunakan formula berikut::
Ij = IR1 + IR2 + ..+ IRn
Ij ialah jumlah arus
Voltan dalam litar selari
Dalam sambungan litar selari, nilai voltan pada beban adalah sama dengan nilai voltan pada setiap laluan arus. litar siri-selari digunakan di dalam radio, tele visyen, dan dalam perusahaan elektrik dan elektronik Bagi mendapatkan jumlah voltan dalam litar selari, formula benikut digunakan:
Vj = V1 = V2 = V3
Contoh pengiraan kuantiti-kuantiti elektrik dalam litar selari
Berpandukan Rajah 1.15, tentukan: (i) jumlah rintangan Rj (ii) beza upaya VR1 da n VR2 (iii) jumlah arus Ij arus IR1, dan IR2 jika R1 = 20 ., R2 = 30 . dan Vj = 5V .
VjIjR1R2VR2VR1VjIR1IR2Suis, VjIjR1R2VR2VR1VjIR1IR2 Suis, S1
Rajah 1.15 Litar selari
Penyelesaian:
Diberi: R1= 20 ., R2 = 30 . dan Vj = 5 V
(i) Jumlah rintangan:
Formula:
1 1 1 1 = + + + Rj R1 R2 Rn
Oleh itu,
1 1 1 3 + 2 = + = Rj 20 30 60
5 1 = = 60 12
Rj = 12 .
(ii) Beza upaya dalam litar selari adalah sama: V1 = V2 = Vj
Oleh itu, V1 = V2 = 5V
(iii) Jumlah arus Ij: Formula: Ij = Vj/Rj Oleh itu, jumlah arus, Ij = 5 V/12 . = 0.42 A
Arus I1: Formula: I1 = V1/R1 Oleh itu, arus I1 = 5 V/20 . = 0.25 A
Arus I2: Formula: I2 = V2/R2 Oleh itu, arus I2 = 5 V/30 . = 0.17 A
Kebaikan litar selari
(a) Semua lampu menyala dengan kecerahan yang sama terang. (b) Setiap lampu dan alat elektrik dapat dihidupkan dan dimatikan secara berasingan. (c) Kerosakan atau kebakaran sesuatu lampu atau alat elektrik tidak memberi sebarang kesan kepada perkakas yang lain. (d) Voltan yang melintasi setiap perkakas elektrik adalah sama.
Litar siri-selari R1R2R3
Rajah 1.16 Litar siri selari
Litar siri-selari merupakan gabungan litar siri dengan litar selari dalam satu l itar yang sama. Rajah 1.16 menunjukkan bentuk asas suatu litar siri-selari. Dalam contoh i ni, perintang R2 dan R3 bersambung secara selari. Kedua-duanya bersambung secara siri pula dengan perintang R1.
Formula berikut digunakan untuk mendapatkan jumlah rintangan dalam litar selari:
R = R1 X R2 .(1) 1/Rj = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/Rn .. (2) R1 + R2
i. Rintangan dalam litar siri-selari
Rintangan dalam litar siri-selari dikira berdasarkan sambungan yang dibuat. Untu k pengiraan, bahagikan litar siri-selari itu kepada litar siri dan litar selari. K ira rintangan dalam litar selari dahulu dan kemudian campurkan nilainya dengan rintangan dalam litar siri.
Cari rintangan dalam litar selari dahulu, iaitu jumlah rintangan R2 dan R3 di at as
Gunakan formula: 1 1 1 = + Rj R2 R3
1 1 1 = + Rj 20 20
1 2 = Rj 20
Rj = 20 / 2
Rj = 10 ohm
Kemudian campurkan 10 ohm itu dengan rintangan R1 = 5 ohm, oleh itu 10 ohm + 5 ohm = 15 ohm.
Perbandingan antara litar siri dan litar selari
Litar siri Litar selari 1. Arus yang sama mengalir melalui semua perintang. 1. Arus yang mengalir melalui setiap perintang adalah bergantung kepada rintangan masing masing. 2. Beza upaya merentasi setiap perintang R ialah I x R. 2. Beza upaya yang sama merentasi semua cabang. 3. Vj = V1 + V2 + V3 + + Vn 3. Ij = 11 + 12 + 13 + .. +In 4. Rj = R1 + R2 + R3 + + Rn 4. 1/Rj = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ... + 1/ Rn
Litar siri-selari
Litar siri-selari terdiri daripada litar siri dan litar selari yang digabungkan bersama. Rajah 17 menunjukkan contoh cara tiga perintang dapat digabungkan dalam litar siri-selari.
(a) (b)
Rajah 1.17 Gabungan tiga perintang dalam litar siri selari
Untuk mendapatkan nilai jumlah rintangan setara litar siri-selari, langkah berik ut boleh diikuti:
(a) kenal pasti kumpulan perintang yang bersiri dan selari. (b) gunakan formula untuk menentukan nilai setara rintangan siri dan rintangan selari (RjA dan RjB). (c) gabungkan RjA dan RjB untuk mendapatkan nilai jumlah rintangan Rj.
Contoh 6:
Jika R1= 2., R2= 2., R3 = 4., R4 = 4. dan R5 = 3. hitungkan nilai jumlah rintang an bagi litar Rajah 18(a) dan 18(b). Rajah 1.18(a) Rajah 1.18(b)
Penyelesaian
(a) Diberi: R1 = 2., R2 = 2., R3 = 4. dan R4 = 4.
Formula: Rj = RjA + RjB
1/RjA = 1/R1 + 1/R2
R1 R2 2 X 2 Rintangan setara: RjA = ----------- = ----------- = 1. R1 + R2 2 + 2
3.4.3 Komponen komponen Asas Sambungan Litar Elektrik
Suis
1. Dalam penyambungan litar, suis digunakan untuk menyambung atau memutuskan aliran arus elektrik. Suis juga digunakan untuk menukar aliran arus melalui berbagai-bagai litar. Suis disambung secara bersiri kepada beban dalam litar dan dipasang pada wayar hidup.
2. Terdapat berbagai-bagai suis, antaranya ialah suis pisau dan suis togol.
Suis pisau
Suis pisau biasanya digunakan untuk penyambungan litar voltan rendah sahaja seperti membuat eksperimen di makmal. Contoh suis pisau mengikut kegunaan tertentu adalah seperti berikut:
Untuk mengawal hanya satu litar sahaja.
Untuk mengawal dua litar yang disambung kepada satu punca.
Untuk mengawal dua litar berlainan pada masa yang sama.
Untuk mengawal dua litar yang disambung kepada dua punca berasingan pada masa yang sama.
Diminta rujuk pensyarah ketika menjalankan aktiviti ini.
Aktiviti
Penyambungan litar siri, selari, dan siri-selari bersuis
Alatan dan bahan:
Bekalan elektrik 6V A.T. wayar penyambung, 9 biji mentol 6 volt pemegang mentol, 3 suis pisau satu kutub satu anah, dan 3 papan litar.
Langkah:
(a) Sambungkan litar siri bersuis seperti Rajah 19 di bawah.
(b) Buat penyambungan litar selari bersuis berpandukan Rajah 2 di bawah.
(c) Buat penyambungan litar siri-selari bersuis berpandukan Rajah 3 di bawah.
(a) Litar siri (b) Litar selari
(c) Litar siri-selari
(d) Tutup ketiga-tiga suis pada litar siri, litar selari, dan litar siri-selari. (e) Perhatikan kecenahan mentol pada ketiga-tiga jenis penyambungan litar.
(f) Isikan pemerhatian anda dalam lajur yang disediakan dengan perkataan cerah, sederhana cerah, atau malap.
1. Berapakah jumlah rintangan bagi litar siri-selari yang ditunjukkan di bawah?
2. Jika mentol Z dalam rajah di bawah terbakar, mentol manakah yang akan terus menyala?
Latihan
Aktiviti 1.
Anda dikehendaki memahami konsep aasas elektrik dan menghitung kuantiti arus, voltan dan rintangan dalam liatar siri dan selari.
Kuantiti Simbol Unit Cas
Arus
Voltan
Rintangan
Aktiviti 2
Senaraikan perbezaan antara arus terus dan arus ulang alik.
Perbezaan Arus terus Arus ulang alik
Sumber
Pengaliran arus
Bentuk Gelombang
Kebaikan
Aktiviti tutorial
Tutorial
Anda diminta menyediakan jawapan bagi soalan berikut ketika bertemu dengan pensyarah pembimbing anda.
1. Mengikut pengalaman anda, beri satu contoh aktiviti di mana anda mengingkatkan kesedaran unsur keselamatan dalam sebuah bengkel. Bincangkan. 2. (a) Huraikan kosep struktur atom and hubungannya dengan penebat dan
pengalir. (b) Bagaimanakah konsep ini memberi implikasi terhadap pengajaran dan pembelajaran elektrik? 3. Selaku guru KH, terangkan cara penyambungan meter pelbagai di
dalam litar untuk mengukur voltan, rintangan dan arus , kepada murid. Rumusan
1. Litar buka ialah litar yang tidak lengkap dan terputus.Arus elektrik tidak dapat mengalir melaluinya. 2. Litar tutup ialah litar yang lengkap dan arus elektrik dapat mengaliur melaluinya. 3. Litar pintas berlaku apabila arus mengalir secara terus dalam litar tanpa melaui beban atau jalan asalnya. Litar pintas sangat berbahaya kerana boleh merosakkan komponen dan menyebabkan kebakaran. 4. Litar siri aadalah susunan litar elektrik dengan hanya satu laluan arus. Arus yang mengalir dalam litar siri adalah sama pada mana-mana
bahagian dalam litar. 5. Litar selari adalah sambungan litar elektrik yang mempunyai dua atau lebih laluan arus elektrik. Jika satu laluan terputus, aliran arus masih boleh mengalir melalui lauan yang lain. 6. Litar siri selari adalah gabungan litar siri dan litar selari. Litar siri sel ari digunakan dalam kebanyakan perkakas seperti radio dan televisyen. 7. Suis digunakan dalam litar untuk menyambung atau meutuskan aliran arus elektrik. Suis disambung secara bersiri kepaada beban dan dipasang pada wayar hidup. 8. Voltmeter digunakan untuk mengukur daya gerak elektrik (d.g.e.) atau beza upaya di antara dua titik dalam unit volt. Voltmeter mesti disambungkan secara selari dengan beban.
Bacaan Asas
Yahya Emat (1989). Prinsip Elektrik. Kuala Lumpumpur: Dewan Bahasa dan Putaka.
Kementerian Pendidikan Malaysia (1990). Buku Teks Kemahiran Hidup Bersepadu Tingkatan 1 , 2, 3. Kuala Lumpur: Dewan Bahasa dan Pustaka.
Rujukan
Kementerian Pendidikan Malaysia (1995). Pengajian Kejuruteraan Elektrik dan Elektronik : Tingkatan 4. Kuala Lumpur: Dewan Bahasa dan Pustaka.
Stephen W. F. & Dale, R. P. (1984). Electricity and Electronics. New Jersey: Prentice Hall.
1.3 Sumber Tenaga Elektrik
Selain daripada keperluan asas untuk hidup, manusia ingin meningkatkan keselesaan hidup. Bagi mencapai keinginan ini, pelbagai barangan termasuk perkakas dan peralatan elektrik dan elektronik telah direkacipta. Perkembangan ini menyebabkan permintaan terhadap tenaga elektrik meningkat dan menjadi semakin penting. Di samping barangan pengguna, tenaga elektrik juga perlu dalam bidang industri dan perniagaan. Dalam tajuk ini anda akan belajar mengenai pelbagai cara menghasilkan tenaga elektrik.
Tenaga elektrik boleh dihasilkan daripada beberapa sumber tenaga lain seperti cahaya, haba, dan kimia. Tenaga elektrik untuk kegunaan harian banyak dihasilkan dengan tindakan kimia dan kemagnetan. Berikut adalah beberapa cara menjana tenaga elektrik
Tenaga elektrik dapat dihasilkan melalui proses
a. b. c. d. e. f.
Tindakan Tindakan Tindakan Tindakan Tindakan Tindakan
kimia Kemagnetan Cahaya Haba Tekanan Geseran
a. Tenaga elektrik daripada tindakan kimia
I. Terdapat sel kering dan sel basah ii. Sel kering
Rajah 1.19 Sel Kering
a. Digunakan untuk alat-alat yang tidak memerlukan tenaga elektrik yang banyak . b. Apabila sel kering digunakan, tindakan kimia berlaku di dalam sel. c. Voltan sel kering yang biasa ialah 1.5 volt. d. Sel kering boleh didapati dalam berjenis bentuk dan saiz. e. Jenis arus elektrik sel kering ialah arus terus. f. Sel basah
Rajah 20 Sel basah
a. Sel basah dapat menghasilkan tenaga elektrik yang banyak. b. Sel asid plumbum ialah sejenis sel basah. c. Bekas sel basah dibuat daripada plastik atau getah. d. Plat positif berbilangan ganjil dan plat negatif berbilangan genap. e. Voltan sel asid plumbum biasa ialah 2 volt. f. Sel basah boleh dicas apabila tenaga elektrik menjadi lemah. g. Apabila paras elektrolit berkurangan, boleh dipenuhkan dengan air suling. h. Bacaan meter tumpat kurang daripada 1.2 menunjukkan sel itu perlu dicas semula.
b. Tenaga elektrik daripada kemagnetan:
i. Arus elektrik boleh dijanakan apabila a. satu pengalir memotong medan magnet yang tidak bergerak b. medan magnet bergerak memotong pengalir yang tidak
bergerak
ii. Arus yang dihasilkan boleh ditambahkan sekiranya
a. magnet yang lebih kuat digunakan b. bilangan lilitan pengalir ditambah c. kelajuan pemotongan di antara pengalir dengan medan magnet ditambah
iii. Penghasilan arus melalui aruhan ialah prinsip yang digunakan di Dalam sebuah dinamo:
Rajah 21 Dinamo basikal
a. Roda berpusing di dalam dinamo memutarkan magnet b. Putaran ini mengaruhkan tenaga elektrik di dalam gelung dawai yang dililit di sekeliling teras besi c. Teras besi meningkatkan lagi arus yang dijanakan d. Arus yang dijanakan oleh dinamo adalah arus ulang alik
c. Tenaga elektrik daripada cahaya
i. Sedikit arus elektrik terhasil apabila cahaya memancar ke atas permukaan bahan tertentu seperti kalium, natrium, selenium dan kalsium. ii. Tenaga elektrik yang dihasilkan seperti ini digunakan di dalam satelit. iii. Sel solar digunakan untuk menukar cahaya daripada matahari kepada tenaga elektrik. iv. Sel-sel solar digunakan dalam kalkulator dan kamera.
Rajah 21 Sel Solar
a. Tenaga elektrik daripada haba:
i. Arus elektrik boleh dihasilkan oleh dua logam berlainan yang dibelit dan dipanaskan.
ii. Alat ini disebut termokupel dan digunakan sebagai termometer untuk menyukat suhu haba dalam relau gas automatik dan oven.
b. Tenaga elektrik daripada tekanan
i. Sedikit arus elektrik boleh dihasilkan apabila tekanan dikenakan pada sejenis hablur seperti kuartz dan garam Rochelle . ii. Kuasa elektrik yang dihasilkan bergantung kepada banyaknya tekanan dikenakan ke atas hablur yang terkapit di antara dua plat logam. iii. Prinsip ini digunakan dalam alat penyala gas, alat pemain piring hitam dan mikrofon.
Jangkagalvani Rajah 22 Tenaga elektrik daripada tekanan c. Tenaga elektrik daripada geseran:
i. Apabila benda-benda tertentu seperti getah keras, kaca, lilin, bulu binatang dan nilon digeserkan, elektron berpindah dari satu bahan ke bahan yang lain. ii. Bahan yang menerima elektron itu menjadi cas negatif dan yang menghilangkan elektron menjadi cas positif. iii. Apabila dua bahan yang berlainan cas disambungkan, cas elektrik bergerak. iv. Pergerakan cas elektrik ini dipanggil elektrik statik.
Rajah1.23Tenaga elektrik daripada geseran
Latihan
1. Nyatakan perbezaan antara sel primer dan sel sekunder
Sel Primer Sel Sekunder
2. Apakah tenaga yang terhasil apabila arus mengalir melalui elemen pemanas? 3. Apakah sebuah motor elektrik berputar, apakah tenaga yang dihasilkannya? 4. Apakah tenaga yang terhasil daripada diod pemancar cahaya?
Tutorial
Anda diminta mengenal pasti jenis-jenis sumber tenaga dan senaraikan dalam
bentuk pengurusan grafik.
Rumusan
Setelah selesai anda mempelajari tajuk ini adalah diharapkan anda telah mencapai hasil pembelajaran yang telah ditetapkan. Anda dapat mengenal jenis jenis sumber tenaga. Tajuk ini juga menjelaskan konsep tenaga elektrik yang boleh ditukar kep ada tenaga yang lain seperti haba, cahaya, bunyi dan mekanik. Tenaga elektrik boleh dihasilkan daripada sumber tenaga lain seperti geseran, tindakan bahan kimia, cahaya, tekanan, haba dan kemagnetan. Adalah dinasihatkan agar anda dapat memahami konsep ini untuk tajuk seterusnya.
Bacaan Asas
Yahya Emat (1989). Prinsip Elektrik. Kuala Lumpumpur: Dewan Bahasa dan Putaka.
Kementerian Pendidikan Malaysia (1990). Buku Teks Kemahiran Hidup Bersepadu Tingkatan 1 , 2, 3. Kuala Lumpur: Dewan Bahasa dan Pustaka.
Rujukan
Kementerian Pendidikan Malaysia (1995). Pengajian Kejuruteraan Elektrik dan Elektronik : Tingkatan 4. Kuala Lumpur: Dewan Bahasa dan Pustaka.
Stephen W. F. & Dale, R. P. (1984). Electricity and Electronics. New Jersey: Prentice Hall.
1.4 Komponen Elektronik
Sebagai seorang pelajar baru dalam bidang elektrik dan elektronik, anda mungkin kebingungan apabila melihat komponen-komponen yang terdapat pada satu papan litar. Anda mungkin tertanya-tanya tentang apakah nama, kegunaan, binaannya dan pelbagai soalan lain mengenai komponenkomponen berbagai-bagai itu. Dalam tajuk ini anda akan diperkenalkan dengan jenis, simbol dan fungsi beberapa komponen elektronik.
Komponen-komponen elektronik boleh dikelaskan sebagai komponen pasif dan komponen aktif. Komponen pasif ialah komponen-komponen yang tidak menyumbang kepada gandaan voltan, dan arus kepada suatu litar. Ianya tidak memerlukan sebarang input untuk berfungsi. Contoh komponen pasif ialah perintang, pemuat dan pearuh.
Komponen aktif pula merupakan komponen yang mempunyai kebolehan an gandaan voltan, dan arus. Komponen ini juga boleh menghasilkan tindakan pensuisan dalam suatu litar. Kebanyakan komponen jenis ini dibina menggunakan bahan separuh pengalir. Contoh komponen aktif ialah transistor, diod dan litar bersepadu.
1.4.1 Komponen Pasif
a. Perintang
Perintang merupakan komponen yang paling biasa terdapat dalam suatu litar elektronik. Kegunaan utamanya ialah menghadkan aliran arus dalam litar
kerana adanya rintangan. Perintang juga digunakan sebagai pembahagi voltan. Komponen ini melesapkan tenaga elektrik dalam bentuk haba. Unit untuk menyukat rintangan ialah ohm (.).
Terdapat dua jenis perintang: Rajah 24: Contoh-contoh Perintang
Perintang tetap perintang yang mempunyai nilai rintangan yang tetap
Perintang boleh ubah perintang yang nilai rintangannya boleh diubah-ubah
Contoh perintang tetap dan boleh ubah serta simbol skematiknya ditunjukkan dalam Rajah 1. 25.
Nilai perintang tetap dinyatakan dalam bentuk kod warna. Suatu perintang tetap jenis karbon biasanya ditandakan dengan 4 atau 5 jalur warna pada badannya. Mari kita pelajari cara menterjemah kod warna perintang yang terdiri daripada 4 jalur warna.
Rajah 1.25 menerangkan maksud jalur-jalur warna dan nombor yang diwakili oleh setiap warna.
Warna Jalur 1 Jalur 2 Jalur 3 Jalur 4 Digit Pertama Digit Kedua Pendarab Had Terima Hitam 0 0 100 1 ± 1% Perang 1 1 101 10 ± 2% Merah 2
2 102 100
Oren 3 3 103 1000
Kuning 4 4 104 10000
Hijau 5 5 105 100000
Biru 6 6 106 1000000
Ungu 7
7 107 10000000
Kelabu 8 8 108 100000000
Putih 9 9 109 1000000000
Emas
10-1 0.1 ± 5 Perak
10-2 0.01 ± 10 Tiada warna
± 20
Jalur 1 - mewakili digit pertama Jalur 2 - mewakili digit kedua Jalur 3 - mewakili nilai pendarab Jalur 4 - mewakili had terima
Rajah 1.25: Kod Warna Perintang
Contoh: Terjemahkan kod warna perintang berikut:
hijau hitam kuning emas 5 0 104 ± 5%
Penyelesaian:
Berdasarkan Rajah 1.25:
Warna hijau mewakili nombor 5 Warna hitam mewakili nombor 0 Warna kuning mewakili pendarab 104 atau 10000 Warna emas mewakili had terima ± 5%
Oleh itu, nilai rintangan = (50 X 10000) . ± 5% = 500000 ± 5% nilai had terima = 500000 X 5% = ± 25000 .
Maka,
Had terima maksimum = 500000 + 25000 = 525000 . = 525 k. Had terima minimum = 500000 25000 = 475000 . = 475 k.
b. Pemuat Jenis pemuat Simbol Rajah 1.26: Jenis dan simbol pemuat
Pemuat merupakan satu komponen pasif yang dapat menyimpan cas elektrik. Ia boleh dicas dan dinyahcas. Jenis dan simbol pemuat ditunjukkan dalam rajah 1.26.
Pemuat mampu menghalang aliran arus terus apabila ianya dicas sepenuhnya. Sebaliknya pemuat membenarkan arus ulangalik mengalir dalam litar.
Rajah 1.27: Binaan pemuat
Binaan Pemuat
Pemuat dibina daripada dua plat pengalir yang dipisahkan oleh bahan dielektrik seperti ditunjukkan dalam rajah 1.27. Bahan dielektrik adalah jenis penebat elektrik seperti udara, kertas, mika, dan seramik.
Jenis Pemuat
Komponen kapasitor atau pemuat boleh didapati dalam banyak rupa bentuk dan saiz. Walau bagaimanapun kesemua kapasitor boleh dibahagikan kepada dua jenis iaitu pemuat tetap dan pemuat boleh ubah.
Pemuat tetap
Pemuat tetap ialah pemuat yang nilai kemuatannya tetap. Pemuat jenis ini ada yan g berkutub seperti pemuat elektrolitik. Anda perlu pastikan pemuat berkutub disambung pada kekutupan yang betul. Pemuat tetap jenis tidak berkutub seperti
pemuat seramik, mika dan kertas pula boleh disambung tanpa mengambilkira kekutupan sambungannya.
Pemuat boleh ubah
Pemuat boleh ubah ialah jenis pemuat yang nilai kemuatannya boleh dilaras. Nilai kemuatan dapat diubah sama ada dengan melaraskan luas permukaan plat yang berkesan atau jarak antara plat.
Kemuatan
Kemampuan sesuatu pemuat untuk menyimpan cas dinyatakan dalam kemuatan, C. Unit bagi kemuatan ialah farad, F. Nilai kemuatan sesuatu pemuat dinyatakan pada badan pemuat itu dengan menggunakan salah satu daripada cara berikut:
. Nilai sebenar dicetak terus pada badan pemuat . Nilai dinyatakan menggunakan kod warna . Nilai dinyatakan menggunakan kod nombor tiga digit
Cara menterjemah nilai pemuat yang dinyatakan dengan kod nombor ditunjukkan dalam contoh berikut: Rajah 1.28: Kod nombor
Kod nombor bagi pemuat dalam rajah 28 ialah 102. Dua digit pertama kod ini adalah nombor asas dan digit ketiga ialah pendarab. Jadi, nilai yang dinyatakan oleh 102 dalam rajah 28 ialah:
10 X 102 = 1000 piko Farad = 10 nano Farad = 0.001 mikro Farad.
Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai kemuatan sesuatu pemuat ialah:
. luas permukaan plat jika luas permukaan plat bertambah, nilai kemuatan juga bertambah;
. jarak di antara dua plat jika jarak di antara plat bertambah, nilai kemuatan akan berkurangan; . jenis bahan dielektrik bahan dielektrik yang berbeza mempengaruhi nilai kemuatan sesuatu pemuat
Penggunaan pemuat :
Jenis Litar Penggunaan pemuat Litar Penapis Mengurangkan voltan riak atau meratakan gelombang untuk mendapatkan voltan malar Litar motor Pembaik faktor kuasa litar Mengurangkan kesan gangguan hingar kepada alatan lain Litar penalaan Menentukan kadaran frekuensi penjana dan frekuensi radio
Spesifikasi pemilihan pemuat
Semasa memilih sesuatu pemuat untuk menyediakan sesuatu projek elektronik, spesifikasi berikut perlu diberi perhatian:
Spesifikasi Keterangan Nilai kemuatan Nilai kemuatan dinyatakan samada dengan menggunakan kod tercetak atau kod warna pada badan pemuat Had terima pemuat Had terima menunjukkan kejituan julat nilai sebenar pemuat iaitu nilai kemuatan minimum dan maksimum Voltan kerja Voltan kendalian maksimum yang mampu diterima oleh pemuat sebelum pecah tebat dielektrik dilampaui.
Pearuh / Gelung / Induktor
Pearuh dibina daripada dawai pengalir yang dililit dalam bentuk gegelung. Rajah 1.29 menunjukkan simbol skematik pelbagai jenis pearuh. Nilai kearuhan sesuatu pearuh disukat dalam unit Henry, H. Kebanyakan pearuh mempunyai rintangan yang rendah. Pearuh menentang arus ulang-alik. Penentangan ini dinamakan regangan induktif, XL. Ianya biasa digunakan untuk menghasilkan voltan aruhan. Teras udara Pearuh praset Pearuh boleh ubah Teras besi Teras ferit Rajah 1.29: Simbol skematik jenis-jenis pearuh
1.4.2 Komponen Aktif
Diod
. Diod ialah komponen yang membenarkan arus elektrik mengalir dalam satu arah. . Diod dibina dengan mencantumkan bahan semikonduktor jenis-P dan jenis-N. Cantuman ini menghasilkan diod simpang. . Bahagian diod yang dibina daripada bahan jenis-P dinamakan anod (+) sementara bahagian bahan jenis-N dinamakan katod (-). Rajah 13 menunjukkan diod simpang dan simbol skematiknya. . Bahagian katod ditandakan dengan satu gelang yang tercetak berhampiran Rajah 1.30: Diod simpang dan simbol skematik dengannya. . Satu fungsi penting diod simpang ialah menukarkan arus ulang alik kepada arus terus. . Diod mengalirkan arus apabila dipincang hadapan dan menghalang aliran arus apabila mendapat pincang balikan. Lihat rajah 31
pincang hadapan pincang balikan Rajah 31 Cara memincang diod
Diod pemancar cahaya (LED)
. Diod pemancar cahaya (LED) adalah satu jenis diod yang dapat memancarkan cahaya apabila mendapat punca voltan positif pada anod dan negatif pada katod. . LED membenarkan arus elektrik mengalir sehala. . LED biasa digunakan sebagai penunjuk. . LED beroperasi pada voltan rendah (sekitar 1.5V). . Perintang perlu disambung secara siri kepadanya untuk mengelakkan arus berlebihan mengalir melaluinya. . Rajah 1.32 menunjukkan bentuk fizikal dan simbol skematik LED. Rajah 32: Bentuk fizikal dan simbol skematik LED
. Ada tiga cara untuk menentukan kaki LED:
a. Kaki yang hampir dengan permukaan rata adalah katod, dan yang jauh adalah anod. b. Bagi LED yang baru, kaki anod lebih panjang dari kaki katod c. Hujung kaki berbentuk bendera (di dalam badan LED) adalah katod
Transistor (Simpang DwiKutub) - BJT
. . . . . . .
dicipta pada 1948 membuka era baru dalam bidang elektronik sumbangan transistor kepada bidang elektronik: litar menjadi lebih kecil litar beroperasi tanpa kuasa pemanas menjimatkan tenaga menggandakan isyarat dengan sumber voltan rendah peralatan elektronik lebih tahan lasak
. Binaan dan Simbol transistor BJT
. Terdapat dua jenis transistor BJT . PNP --- satu lapisan nipis bahan separa pengalir jenis-N diapit oleh bahan separa pengalir jenis-P
. NPN --- satu lapisan nipis bahan separa pengalir jenis-P diapit oleh bahan separa pengalir jenis-N
Kaji binaan serta simbol skematik kedua-dua jenis transistor dalam rajah 33
Rajah 1.33: Struktur asas dan simbol skematik transistor Simbol Struktur transistor PNP Simbol Struktur transistor NPN pengeluar pengeluar dasar dasar
. setiap bahan separa pengalir ini disambungkan dengan kaki (pin) . nama dan fungsi kaki transistor adalah seperti dalam jadual 1:
Nama Kaki Fungsi tapak (base B) mengawal arus pemungut pengeluar (emitter E) membekalkan cas-cas kepada pemungut pemungut (collector C) mengumpulkan cas daripada pengeluar
Jadual 1: Nama dan fungsi kaki transistor BJT
. Memincang Transistor . pengeluar dan dasar --- pincang hadapan
. pemungut dan pengeluar --- pincang balikan
Memincang Transistor NPN
. Cara memincang transistor NPN dengan betul ditunjukkan dalam rajah 1.33.
Beri perhatian khusus kepada kekutupan punca bekalan yang disambung kepada setiap kaki transistor. (Kesilapan semasa membuat sambungan ini akan menyebabkan transistor rosak atau tidak berfungsi).
E B C Rajah 1.34: Cara memincang transistor NPN VCE pincang balikan pincang hadapan
Kendalian transistor NPN apabila dipincang dengan betul dapat diterangkan sepert i berikut:
. Lapisan tapak sangat nipis (0.0025 cm) dan mempunyai sedikit sahaja lohong . Lapisan pengeluar dan pemungut lebih tebal dan mempunyai lebih banyak elektron. . Apabila transistor dapat punca bekalan voltan yang betul (seperti dalam rajah 34), proses berikut akan berlaku:
Elektron dari sumber bekalan VBE akan menolak elektron pada pengeluar ke arah simpang. Sebahagian kecil daripada elektron ini diresap oleh lohong di dalam tap ak manakala majoriti elektron di tarik masuk ke dalam pemungut kerana kesan tarikan cas positif punca bekalan VCE. Pergerakan elektron ini menghasilkan aliran arus tapak (IB), arus pemungut (IC) dan arus pengeluar (IE). Sejumlah 1 - 5% arus IE mengalir ke tapak menjadi arus tapak, IB dan 95 - 99% arus IE mengalir ke pemung ut menjadi arus pemungut, IC. Pertalian matematik bagi IE, IB dan IC ialah
IE = IB + IC
Memincang Transistor PNP
. cara memincang transistor PNP dengan betul ditunjukkan dalam rajah 1.35
Beri perhatian khusus kepada kekutupan punca bekalan yang disambung kepada setiap kaki transistor. Kaki pengeluar (E) disambung kepada punca bekalan positif VBE, pemungut (C) disambung kepada punca bekalan negatif VCE. (Kesilapan semasa membuat sambungan ini akan menyebabkan transistor rosak atau tidak berfungsi). E C B Rajah1.35: Cara memincang transistor PNP pincang hadapan pincang balikan arus lohong
. Apabila transistor dapat punca bekalan voltan yang betul (seperti dalam rajah 1.35), proses berikut akan berlaku:
Lohong pada pengeluar ditolak ke arah simpang oleh sumber bekalan VBE. Sebahagian kecil daripada lohong bergerak ke punca bateri VBE melalui tapak. Manakala majoriti lohong di simpang di tarik masuk ke dalam pemungut kerana kesan tarikan cas negatif punca bekalan VCE. Pergerakan lohong ini menghasilkan aliran arus tapak (IB), arus pemungut (IC) dan arus pengeluar (IE).
. Merujuk kepada rajah 35, perhatikan bahawa: . arus dalaman transistor melibatkan pengaliran lohong . arus luaran transistor melibatkan pengaliran elektron
. Fungsi Transistor
. Transistor berfungsi sebagai suis elektronik . Komponen ini juga berfungsi sebagai penguat untuk menggandakan arus, voltan atau kuasa
Transistor sebagai suis
. Rajah 1.36 menunjukkan contoh litar transistor yang berfungsi sebagai suis.
Rajah 1.36: Transistor sebagai suis
Apabila suis S1 terbuka, simpang pengeluar-pemungut mempunyai rintangan yang sangat tinggi dan menyebabkan transistor berada dalam keadaan tidak beroperasi. Keadaan ini menyebabkan arus yang mengalir dari pengeluar ke pemungut menjadi terlalu kecil. Kesannya, tiada output dari transistor dihasilkan dan lampu dalam litar output tidak menyala.
Apabila suis S1 ditutup, arus dapat mengalir dalam litar input dan menyebabkan rintangan simpang pengeluar-pemungut berkurangan. Ketika ini transistor beropera si dan menyebabkan arus besar mengalir dalam litar output. Aliran arus output menyebabkan lampu menyala dan transistor bertindak sebagai suis tutup.
Kesimpulannya:
Transistor akan off jika tapak-pengeluar tidak dipincang hadapan Voltan yang mengawal arus tapak menentukan nilai arus output
Transistor sebagai penguat (amplifier)
Rajah 1.37 menunjukkan contoh litar transistor yang berfungsi sebagai penguat.
Rajah 1.37: Taransistor sebagai penguat
Isyarat input a.u. sebesar 0.02V p-p dikenakan kepada tapak transistor Q1. Isyar at output yang dihasilkan adalah sebanyak 3V p-p (disukat menggunakan osiloskop). Gandaan voltan, AV a.u. yang diperolehi dari litar tersebut ialah :
AV = (V keluar) /(V masuk) = 3V p-p/0.02V p-p = 150
Ini bermakna transistor Q1 mempunyai faktor penguatan sebanyak 150 kali ganda.
Litar Bersepadu (IC)
. Litar bersepadu ialah komponen yang mengandungi transistor perintang, kapasitor, diod yang disepadukan menjadi sekeping cip. . IC boleh dikelaskan dengan berbagai cara (seperti bentuk pakej, bilangan komponen - LSI, VLSI, dsb.). . Pemproses mikro adalah satu jenis IC yang sangat besar dari segi bilangan komponen yand ada di dalamnya. (Contoh: IC Pentium III mengandungi 6 juta transistor di dalamnya). . IC juga boleh dikategorikan sebagai:
Rajah 1.38: Contoh pakej IC . IC analog - seperti amplifier radio . IC digital - litar pensuisan 'on' atau 'off'
. Contoh pakej IC ditunjukkan dalam rajah 1.38. . Rajah 39 pula menunjukkan fungsi pin IC 555 dan simbol skematiknya.
Rajah 1.39 Fungsi pin dan simbol skematik IC 555
Bahan
Bongkah Penyambung
. Bongkah penyambung (rajah 1.40) digunakan untuk menyambung dawai dan komponen elektronik dalam pemasangan projek. . Kelebihan menggunakan bongkah penyambung dalam pemasangan projek ialah pemasangan komponen boleh diubah-ubah dengan mudah. . Alat tangan yang diperlukan untuk memasang komponen kepada bongkah penyambung ialah pemutar skru mata rata bersaiz kecil atau pena ujian sahaja. Rajah 1.40: Bongkah penyambung.
Aktiviti Tutorial
Tutorial
Terangkan aktiviti yang dapat dijadikan sebagai satu alat bantu mengajar yang melibatkan salah satu daripada cara-cara menghasilkan tenaga elektrik.
Masa Rehat
Latihan:
1. Lengkapkan maklumat mengenai komponen-komponen dalam jadual berikut:
Nama Komponen Bentuk Fizikal Simbol Skematik Fungsi Perintang tetap
Perintang boleh laras
Suis togel SPST
Pemuat elektrolitik
Transistor CS9012
Transistor CS9013
Perintang peka cahaya (LDR)
Buzer
Diod simpang
Diod pemancar cahaya (LED)
Aktiviti Tutorial
Tutorial
1. Mengapakah nilai had terima maksimum dan minimum suatu perintang perlu diketahui?
2. Apakah yang dimaksudkan dengan giga (G), mega (M), kilo (k), mili, (m), mikro (.), nano (n) dan piko (p) apabila digunakan untuk menyatakan nilai bagi sesuatu kuantiti elektrik?
3. Terjemahkan dan kirakan nilai had terima maksimum dan minimum bagi kod warna perintang berikut:
a. Perang Hitam Merah Emas b. Oren Ungu Merah Emas c. Kuning Hitam Emas Emas
4. Berikan kod warna bagi perintang-perintang berikut:
a. 47k. . 20% b. 22k. . 10% c. 10k. . 50% d. 47. . 20% e. 4.7. . 50%
5. Terjemahkan kod nombor berikut seperti yang tercatat pada pemuat seramik:
a. 103 b. 104 c. 474
5. Nyatakan faktor-faktor yang mempengaruhi nilai rintangan sesuatu perintang.
Rumusan
1. Jumlah rintangan dalam litar siri adalah hasil tambah setiap rintangan dalam litar tersebut. 2. Jumlah rintangan dalam litar selari adalah lebih kecil daripada nilai rintangan yang terkecil dalam litar tersebut.
3. Nilai rintangan bagi sesuatu perintang bergantung kepada kod warna perintang dan juga kod tercetak. 4. Had terima menunjukkan nilai minimum dan maksimum bagi perintang. 5. Saiz perintang menunjukkan kadar kuasa maksimum yang boleh diterima oleh perintang. 6. Perintang yan mempunyai kestabilan tinggi dapat mengekalkan rintangan dengan perubahan suhu dan jangka hayat.
Bacaan Asas
Yahya Emat (1989). Prinsip Elektrik. Kuala Lumpumpur: Dewan Bahasa dan Putaka.
Kementerian Pendidikan Malaysia (1990). Buku Teks Kemahiran Hidup Bersepadu Tingkatan 1 , 2, 3. Kuala Lumpur: Dewan Bahasa dan Pustaka.
Rujukan
Kementerian Pendidikan Malaysia (1995). Pengajian Kejuruteraan Elektrik dan Elektronik : Tingkatan 4. Kuala Lumpur: Dewan Bahasa dan Pustaka.
Stephen W. F. & Dale, R. P. (1984). Electricity and Electronics. New Jersey: Prentice Hall.
1.5 Penyambungan, Pemasangan dan Pengujian Projek
Dalam Tajuk 1.4 anda telah mempelajari jenis, simbol skematik dan kegunaan komponen-komponen elektronik. Dalam tajuk ini anda akan mempelajari caracara bagaimana simbol-simbol tersebut dapat disatukan untuk menghasilkan lukisan litar. Lukisan litar yang akan dipelajari ialah rajah blok, rajah litar bergambar, rajah litar skematik dan rajah papan litar bercetak (PCB).
a. Lukisan Litar
Rajah Blok
Rajah ini terbina daripada blok-blok berlabel yang mewakili suatu litar atau peringkat. Setiap blok litar atau peringkat dilabelkan berdasarkan fungsinya. Sesuatu blok disambung antara satu sama lain menggunakan garisangarisan anak panah untuk menunjukkan arah aliran isyarat atau pertalian di antara blok-blok. Rajah 41 menunjukkan contoh rajah blok satu sistem audio. Unit bekalankuasasumberbekalan AUPenguatkuasa audioPengadunaudiopembesarsuaramik rofon 1mikrofon 2 Rajah 1.41: Rajah Blok Sistem Penguat Kuasa Audio
Dalam rajah 41, isyarat-isyarat masukan beraras rendah daripada mikrofon diadun oleh PENGADUN AUDIO. Isyarat yang dikeluarkan oleh pengadun (masih beraras rendah) ini kemudian dimasukkan pula kepada PENGUAT KUASA AUDIO. Penguat ini mengeluarkan isyarat beraras tinggi yang dapat membunyikan pembesar suara. UNIT BEKALAN KUASA menukarkan bekalan voltan arus ulang alik kepada voltan arus terus yang diperlukan oleh sistem tersebut.
Rajah blok amat berguna untuk menerangkan sesuatu sistem yang kompleks dengan mudah. Ianya juga menunjukkan pertalian di antara peringkat-peringkat dalam suat u sistem elektronik. Rajah blok juga memudahkan kerja-kerja mengesan kerosakan. Contonya, jika tiada isyarat keluaran daripada pembesar suara sedangkan isyarat keluaran daripada pengadun dapat dikesan, maka bahagian yang mungkin rosak ialah sama ada penguat kuasa atau pembesar suara. Dengan demikian, hanya bahagian penguat kuasa atau pembesar suara sahaja yang perlu dibaiki.
Rajah Litar Bergambar
Rajah 42 Rajah Litar Bergambar
Binaan sesuatu sistem elektronik boleh dipersembahkan dengan menggunakan rajah litar bergambar. Dalam rajah ini komponen-komponen dilukiskan menyerupai bentuk fizikalnya yang sebenar. Rajah 1.42 menunjukkan rajah litar bergambar suatu projek yang di pasang menggunakan bongkah penyambung.
Rajah ini sesuai digunakan oleh orang yang baru menceburi bidang elektronik. Ianya juga sesuai digunakan untuk membina projek elektronik yang kecil dan mudah. Ciri penting rajah ini ialah ianya menunjukkan susun atur fizikal sebenar sesuatu litar. Rajah ini membolehkan kebanyakan orang memahami suatu litar dengan mudah kerana kurang berbentuk teknikal.
Rajah Litar Skematik
Apabila sesuatu projek menjadi semakin besar, litarnya akan menjadi semakin kompleks. Bilangan dan jenis komponen yang terlibat juga bertambah banyak dan berbagai-bagai. Jika litar kompleks dilukis menggunakan rajah litar bergambar, ruang yang diperlukan untuk melukisnya lebih besar. Tambahan pula, pertalian di antara komponen-komponen semakin sukar dilihat. Oleh itu, rajah litar bergambar tidak sesuai digunakan untuk mempersembahkannya. Rajah litar skematik lebih sesuai digunakan untuk mempersembahkan suatu litar yang besar atau kompleks. Rajah ini membolehkan suatu litar besar dilukis dengan kemas dan dimuatkan dalam ruangan yang lebih kecil. Rajah 1.43 menunjukkan rajah litar skematik bagi projek dalam rajah 1.42
Rajah 1.43: Rajah Litar Skematik
Bagi orang yang tiada latar belakang elektronik, rajah litar skematik kelihatan membingungkan. Jangan bimbang dengan keadaan ini kerana anda sudah mengenali simbol beberapa komponen elektronik dalam tajuk-tajuk yang lalu. Sebenarnya, rajah ini tidak jauh bezanya dengan peta jalan kerana kedua-duanya dilukis menggunakan simbol-simbol. Anda hanya perlu perbanyakkan latihan, kesabaran dan ketelitian.
Lukisan rajah litar skematik menggunakan simbol skematik piawai untuk mewakili sesuatu komponen tertentu. Garisan-garisan digunakan untuk menunjukkan sambungan di antara komponen-komponen. Selain daripada simbol, komponenkomponen juga dilabelkan dengan huruf-huruf (seringkali berserta nombor) tertent u. Label ini penting untuk pengenalan komponen. Biasanya satu rajah litar skematik disertakan dengan senarai komponen yang mengandungi maklumat penting mengenai sesuatu komponen.
Rajah skematik tidak memberi gambaran sebenar tentang perkara berikut:
1. susun atur fizikal komponen-komponen yang bakal dipasang 2. saiz dan ruang yang diperlukan oleh sesuatu litar yang hendak dipasang kerana saiz, bentuk dan warna suatu komponen adalah berbeza-beza walaupun saiz simbolnya sama
Bagi tujuan pembelajaran dan sebab-sebab yang lebih praktikal, anda perlu menguasai kemahiran menterjemah rajah litar skematik kepada rajah litar bergamba r dan sebaliknya. Dengan cara ini, kefahaman anda terhadap sesuatu litar juga akan menjadi lebih mudah.
Rajah 1.44: Papan Litar Bercetak Rajah Papan Litar Bercetak
Peralatan elektronik komersial biasanya dipasang menggunakan papan litar bercetak. (Papan litar bercetak seringkali dipanggil PCB singkatan bagi Printed Circuit Board). Rajah 1.44menunjukkan satu contoh projek elektronik yang dipasang menggunakan papan litar bercetak. Ciri utama PCB ialah penggunaan balapan kuprum tercetak menggantikan kebanyakan wayar-wayar penyambung komponen-komponen.
Beberapa kebaikan PCB:
1. Binaan litar biasanya kecil kerana kurangnya penggunaan wayar-wayar penyambung. Ciri ini menyebabkan penjimatan ruang. 2. Pemasangan litar lebih kemas dan komponennya tersusun rapi 3. Pembinaan litar boleh dijalankan dengan cepat cuma perlu letakkan komponen di tempat yang disediakan dan pateri.
4. Kesilapan semasa memasang litar dikurangkan kerana pendawaian dan susunan komponen telah ditentukan lebih awal. 5. Kaedah yang ekonomik jika litar yang sama hendak dihasilkan dengan banyak.
Kerja penting semasa melukis rajah litar jenis ini ialah menentukan susun atur komponen-komponen yang akan dipasang serta melakar balapan kuprum yang menyambungkannya. Saiz sebenar sesuatu komponen perlu diberi perhatian semasa melukis rajah papan litar bercetak. Pastikan anda melakar satu lubang unt uk setiap pin (kaki) komponen. Kedudukan suatu komponen di atas papan litar berceta k boleh ditunjukkan dengan lukisan bentuk fizikal komponen berkenaan atau simbol skematiknya. Kedudukannya juga dilabelkan dengan label huruf (bernombor) untuk mengelakkan kesilapan semasa memasang komponen. Rajah 1.45 menunjukkan bagaimana suatu rajah papan litar bercetak disediakan berdasarkan rajah litar skematik.
Hasil lukisan rajah litar bercetak ini dipindahkan ke atas bod berlapik kuprum n ipis untuk dicetak. Saiz lukisan rajah ini biasanya sama dengan saiz sebenar papan li tar bercetak yang akan dihasilkan.
Rajah 1.45 Rajah Papan Litar Bercetak
Langkah-langkah mencetak papan litar bercetak adalah seperti berikut:
1. Dapatkan sekeping bod berlapik kuprum untuk cetakan PCB. 2. Bersihkan permukaan kuprum dengan bahan penggilap logam atau atau berus keluli yang halus. 3. Pindahkan rajah papan litar bercetak yang telah disediakan ke permukaan kuprum. 4. Surih semula rajah yang telah dipindahkan ke atas permukaan kuprum dengan pen berdakwat kalis bahan kakis. 5. Punarkan permukaan kuprum dengan merendamkannya dalam larutan ferik klorida. (Larutan ferik klorida disediakan dengan melarutkan 250g hablur ferik klorida dalam 1 liter air). Berhenti menunar apabila semua bahagian kuprum yang tidak dikehendaki telah dikakis. Cuci bod kuprum dengan air dan keringkan bod. 6. Buat lubang pandu pada setiap tempat untuk memasukkan kaki komponen. 7. Tebuk lubang pada lubang pandu menggunakan gerudi mini berdiameter 1mm. 8. Bersihkan dakwat kalis bahan kakis dengan bahan pelarut yang sesuai (seperti thinner) 9. Uji keterusan balapan dengan menggunakan meter pelbagai.
Langkah selanjutnya selepas rajah litar berkaitan disediakan ialah pemasangan da
n penyambungan.
b. Penyambungan dan pemasangan
Menghasilkan Projek Elektronik Penghasilan projek elektronik boleh dilakukan dengan berbagai cara menyambung dan memasang komponen-komponen elektronik. Sesetengah cara melibatkan penggunaan bahan dan alatan yang murah dan mudah diperolehi. Ada pula cara yang memerlukan peralatan dan kemahiran yang khusus.
Komponen-komponen sesuatu projek boleh dipasang secara sementara atau kekal. Pemasangan sementara melibatkan kerja pemasangan yang berubah-ubah serta pengujian dan pembaikan yang kerap. Komponen-komponen boleh digunakan berulang-kali untuk beberapa projek yang berlainan. Pemasangan ini selalunya digunakan dalam kerja-kerja seperti mereka bentuk litar, latihan, ujian dan kaji an makmal. Pemasangan jenis kekal pula digunakan untuk membina projek yang telah mantap reka bentuknya dan biasanya melibatkan pematerian. Dalam tajuk ini anda akan pelajari cara pemasangan projek elektronik.
Cuba anda kaji beberapa cara pemasangan projek yang biasa digunakan dalam penghasilan sesuatu projek elektronik seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.46 dan Rajah 1.47 hingga Rajah 1.48.
Rajah 1.47: Pemasangan Projek Menggunakan Bongkah Penyambung
Rajah 1.46 . Pemasangan Projek Menggunakan Bongkah Kayu Berskru Atau Paku
Rajah 1.48: Pemasangan Projek Menggunakan Verobod
Susun Atur Komponen
Pemasangan projek elektronik melibatkan langkah-langkah kerja berikut:
1. Kaji susun atur komponen yang terbabit berdasarkan rajah litar yang disediakan. Jika perlu, ubahsuaikan susun atur komponen dengan melukis semula rajah litar. Rajah ini perlu disesuaikan dengan cara pemasangan yang dipilih. Anda perlu merancang susun atur komponenkomponen dengan teliti sejak dari peringkat awal pembinaan sesuatu projek. Langkah ini dapat mengelakkan kesukaran semasa menyiapkan projek.
2. Dapatkan bahan yang diperlukan berdasarkan kepada cara penyambungan yang dipilih serta komponen-komponen seperti yang dinyatakan dalam rajah litar dan senarai komponen yang disertakan. Beri perhatian kepada nilai dan jenis komponen yang diperlukan.
3. Uji semua komponen untuk memastikan ianya berkeadaan baik sebelum di pasang.
4. Ambil satu komponen pada satu-satu masa dan susunkan mengikut kedudukan yang ditunjukkan dalam rajah litar yang dirujuk. Perkaraperkara berikut perlu diberi perhatian semasa meyusun komponen di peringkat memasang (dan juga semasa melukis rajah litar):
a. Komponen-komponen berkaki tiga atau lebih (seperti transistor, penerus terkawal silikon (silicone controlled rectifier SCR dan litar bersepadu - IC) hendaklah disusun terlebih dahulu. Komponen lain yang berkaitan dengannya hendaklah disambungkan ke bahagian yang betul. Sambungan yang salah bukan sahaja mengakibatkan litar itu tidak berfungsi bahkan boleh merosakkan komponen itu. Anda perlu mengetahui cara-cara menalpasti kedudukan kaki komponen tersebut. b. Komponen-komponen yang berkutub (seperti pemuat elektrolit, diod pemancar cahaya dan buzer piezo) di sambungkan mengikut kutubnya. Kaki positif mestilah disambungkan ke punca voltan positif dan kaki negatif kepada punca voltan negatif. Sambungan yang salah boleh merosakkan komponen.
5. Setiap kali suatu komponen dipasang, pastikan kaki komponen itu disambung dengan mantap. Jika perlu, goyangkan badan komponen untuk memastikan sambungan itu mantap. Sambungan yang longgar menyebabkan litar terbuka dan projek akan gagal berfungsi.
6. Setelah semua komponen dipasang, semak semula susun atur komponen berdasarkan rajah litar.
Setelah sesuatu projek siap dipasang dan disemak jangan tergesa-gesa untuk mengenakan sumber voltan. Anda perlu melakukan kerja pengujian litar.
Pematerian
Kerja memateri melibatkan penggunaan alat dan penguasaan kemahiran tertentu. Kerja ini tidaklah begitu sukar untuk dilakukan. Tetapi jika pematerian tidak di lakukan dengan sempurna, kegagalan untuk sesuatu projek berfungsi sentiasa sedia menanti. Oleh itu, berusahalah untuk menguasai kemahiran memateri dengan baik.
Timah pateri ialah satu aloi yang terdiri daripada campuran timah dan plumbum pada kadar 60:40 (iaitu 60% timah dan 40% plumbum). Timah pateri boleh didapati dalam beberapa saiz mengikut diameter. Timah pateri yang baik mengandungi bahan lakur atau fluks di bahagian tengahnya. Rajah 49 menunjukkan contoh timah pateri berserta bahan lakur. Fungsi bahan ini ialah:
Rajah 1.49 Timah Pateri
- membantu mengalirkan timah pateri lebur - mengelakkan pengoksidaan berlaku ketika kerja memateri - mengasingkan lapisan oksida pada tempat yang dipateri
Apabila melebur (pada suhu sekitar 370oC), timah pateri bertukar menjadi cecair yang kemudiannya melekatkan bahagian-bahagian logam yang hendak dicantum. Elakkan timah pateri lebur daripada terkena sambungan lain kerana ianya boleh menyebabkan litar pintas.
Alat pemateri digunakan untuk meleburkan timah pateri. Rajah 1.50 menunjukkan satu contoh alat pemateri elektrik yang sering digunakan dalam kerja elektrik dan elektronik. Alat ini diletakkan pada pemegang khas yang disertakan dengan sejenis span apabila digunakan.
Rajah 1.50 Alat Pemateri dan
Pemegang
Beri perhatian khusus kepada perkara-perkara berikut semasa memilih alat pateri: 1. Kadar kuasa 20 hingga 40 watt 2. Hujung bit pemanas bermuncung tajam atau rencung di satu sisi 3. Kebolehan untuk menukar ganti bit apabila perlu
Rajah 1.52 Hasil Pematerian
Rajah 1.51: Teknik Memateri Langkah-langkah memateri:
1. Buat persediaan berikut: - alat pemateri dipanaskan secukupnya - span telah lembabkan dengan air - timah pateri disediakan secukupnya - kaki komponen yang hendak dipateri digosok sedikit dengan kertas las 2. Panaskan kaki komponen dan balapan kuprum dengan hujung bit secara serentak kira-kira 2 hingga 3 saat. 3. Kenakan timah pateri pada kaki komponen yang telah dipanaskan dan biarkan timah melebur (Lihat Rajah 51) 4. Alihkan timah pateri dan kemudian alat pemateri. 5. Dapatkan hasil pematerian yang baik seperti dalam Rajah 1.52 untuk mendapat sambungan yang baik.
Rajah 1.53 : Alat Tangan
Di samping alat kelengkapan pematerian, anda juga perlu mengenali dan menggunakan beberapa alat tangan lain dengan cara yang selamat dan betul. Amalan tabiat kerja yang baik bukan sahaja dapat mengelakkan kecederaan semasa bekerja tetapi juga dapat memastikan alatan tersebut sentiasa berada dalam keadaan baik untuk satu tempoh yang lama. Beberapa alat tangan yang sering digunakan adalah seperti dalam Rajah 1.53 dan kegunaannya adalah seperti berikut:
Playar Muncung Tirus
- memegang benda kerja kecil, membentuk dan menyerap haba semasa memateri - memotong dawai elektrik
Pemotong sisi
- memotong dawai elektrik dan kaki komponen Penjalur Wayar Spring
- menanggalkan penebat dawai elektrik
Pemutar Skru
- melonggar dan mengetatkan skru - dua jenis pemutar skru yang lazim digunakan ialah pemutar skru mata rata dan pemutar skru philip
Penyedut Timah Pateri
- menyedut timah pateri yang hendak ditanggalkan daripada bod litar setelah lebur (digunakan serentak dengan alat pemateri)
Beberapa lagi alat tangan lain mungkin diperlukan dalam kerja elektrik dan elektronik. Sila dapatkan maklumat lanjut mengenai alatan ini daripada bahan rujukan lain.
Pengujian Litar
Pengujian litar perlu dilakukan setelah pemasangan disemak. Langkah ini perlu dilakukan sebelum bekalan sumber voltan dikenakan kepada projek yang siap dipasang. Terdapat dua ujian yang perlu dilakukan iaitu ujian keterusan dan ujia n kefungsian.
Ujian Keterusan
Ujian ini dilakukan untuk memastikan sambungan-sambungan yang dibuat mempunyai keterusan. Pada masa yang sama, ujian ini juga dilakukan untuk
mengesan keadaan litar terbuka dan litar pintas.
Ujian keterusan boleh dilakukan dengan dua cara:
a. Pemeriksaan Visual
Semasa membuat pemeriksaan visual, tanda-tanda tertentu yang mungkin menyebabkan litar pintas dan litar terbuka dikesan melalui pemeriksaan dengan mata kasar. Antara tanda-tanda yang perlu diperhatikan dan kesannya adalah seperti berikut:
Tanda-tanda visual Kesan Sambungan kaki komponen longgar Litar terbuka Kerosakan fizikal pada komponen yang dipasang (seperti tanda hangus pada perintang tetap) Kaki komponen yang terdedah bersentuhan satu sama lain Litar pintas Timah pateri yang melimpah melepasi balapan lain Timah pateri menyambungkan dua komponen yang tidak sepatutnya bersambung Komponen berkutub disambung dengan kekutuban yang salah Litar terbuka atau litar pintas atau kerosakan komponen
Apabila litar terbuka, arus elektrik tidak dapat mengalir ke dalam bahagianbahagian tertentu litar seperti yang sepatutnya. Keadaan ini menyebabkan projek gagal berfungsi. Kejadian litar pintas pula bukan sahaja menyebabkan projek gagal berfungsi tetapi juga
b. Pemeriksaan Menggunakan Alat Ujian
Pemeriksaan visual tidak dapat mengesan beberapa keadaan tertentu pada sesuatu litar. Oleh yang demikian, pemeriksaan selanjutnya perlu dilakukan dengan menggunakan alat pengujian tertentu. Meter pelbagai adalah satu alat pengujian yang paling biasa digunakan dalam pemeriksaan ini. Satu daripada tujuan pemeriksaan ini ialah untuk memastikan bahawa jumlah rintangan keseluruhan litar yang dipasang tidak sifar atau infiniti. Jika bacaannya sifar, projek mempunyai litar pintas dan jika bacaannya infiniti, projek mempunyai litar terbuka.
Langkah-langkah berikut perlu dilakukan dalam ujian jenis ini:
1. Setkan meter pelbagai kepada fungsi meter ohm, pilih julat yang paling rendah dan buat pelarasan sifar (0 ohm). 2. Sentuhkan prob negatif dan positif kepada setiap punca penyambung bateri dan perhatikan bacaan nilai rintangan keseluruhan litar yang ditunjukkan oleh meter ohm. Perhatikan nilai rintangan yang ditunjuk oleh jarum penunjuk. Pastikan nilai rintangan yang ditunjukkan oleh meter itu tidak sifar atau infiniti. Jika projek dipasang dengan suis, ubah kedudukan tuil suis beberapa kali sambil memerhatikan kedudukan jarum penunjuk meter. Anda perlu menukar julat satu tahap lebih tinggi jika disyaki bahawa nilai rintangan keseluruhan litar melebihi bacaan maksimum yang boleh diukur oleh meter pada julat yang dipilih.
3. Terbalikkan kutub prob dan ulangi langkah 2. Jika projek dipasang menggunakan verobod, ada kalanya pemeriksaan secara visual tidak dapat mengesan dua balapan kuprum bersebelahan yang pintas (kerana limpahan timah pateri yang terlalu kecil). Keadaan ini boleh dikesan menggunakan meter ohm mengikut langkah berikut:
4. Setkan meter pelbagai kepada fungsi meter ohm, pilih julat yang paling rendah dan buat pelarasan sifar (0 ohm). Sentuhkan satu prob pada satu balapan dan prob yang satu lagi pada balapan bersebelahan. Bacaan meter ohm sepatutnya menunjukkan bacaan infiniti (kecuali jika balapan bersebelahan memang sengaja disambung menggunakan wayar pelompat).
5. Jika bacaan sifar ohm diperolehi, lalukan bit alat pemateri panas di sepanjan g balapan untuk mencair dan membuang limpahan timah pateri.
. Ulangi langkah 2 untuk memastikan masalah litar pitas telah diatasi.
Setelah kedua-dua ujian keterusan telah dilakukan dan semua masalah litar pintas, litar terbuka atau kerosakan fizikal komponen dibaiki, barulah projek tersebut boleh dikenakan punca voltan.
Walau bagaimanapun, anda perlu pastikan perkara-perkara berikut sebelum menyambung bekalan voltan kepada projek:
6. Wayar-wayar penyambung bateri telah disambungkan mengikut punca yang betul. Wayar merah adalah wayar positif (+) manakala wayar hitam adalah wayar negatif (-). 7. Pastikan voltan sumber bekalan kuasa elektrik adalah seperti yang dikehendaki untuk sesuatu projek berfungsi dengan sempurna. Voltan yang lebih tinggi boleh merosakkan komponen manakala voltan yang rendah tidak akan memberi kesan yang memuaskan. 8. Projek yang memerlukan bekalan kuasa arus terus TIDAK boleh disambungkan ke soket bekalan kuasa elektrik 240 V arus ulangalik.
Latihan:
1. Namakan dua bahan yang digunakan untuk pemasangan projek elektronik secara sementara dan pemasangan kekal.
2. Bahan untuk pemasangan sementara:
a. b.
3 Bahan pemasangan kekal:
a. b.
4. Namakan dua komponen yang boleh dipasang tanpa mengambilkira kekutubannya.
a. b.
3. Namakan dua komponen yang perlu dipasang mengikut kekutuban yang betul.
a. b.
Aktiviti Tutorial
Tutorial
1. Kaji rajah litar skematik dan senarai komponen projek Pengesan Lembapan.
2. Pelajari contoh terjemahan rajah litar skematik kepada rajah litar bergambar untuk pemasangan menggunakan verobod bersaiz 17 lubang X 24 baris.
3. Terjemahkan rajah litar skematik tersebut kepada rajah litar bergambar menggunakan sekeping verobod bersaiz 14.5 cm X 6.5 cm dalam kertas verobod yang disediakan. Sila buat beberapa salinan kertas verobod kosong ini.
4. Semak lukisan yang anda sediakan berdasarkan rajah litar skematik.
5. Bawa rajah litar bergambar anda semasa menghadiri tutorial untuk melakukan kerja pemasangan.
6. Anda digalakkan untuk cuba melakukan kerja pemasangan secara bersendirian jika berkemampuan sebelum menghadiri tutorial di maktab.
2. Lukiskan setiap komponen pada kedudukan yang betul di atas
3 Tandakan dengan bulatan pada komponen yang susunaturnya salah.
Rumusan:
Dalam tajuk ini anda telah didedahkan dengan isi-isi pelajaran yang berikut:
. Suatu projek elektronik dipasang secara sementara jika bahan seperti blok kayu berskru/paku dan bongkah penyambung digunakan. Pemasangan kekal dibuat dengan memateri komponen pada verobod atau papan litar bercetak.
. Susun atur komponen bagi sesuatu projek elektronik boleh dirancang dengan melukis rajah litar bergambar dan rajah papan litar bercetak berdasarkan rajah litar skematik.
. Komponen berkutub hendaklah dipasang mengikut kekutuban yang betul supaya projek dapat berfungsi dan komponen tersebut tidak rosak. Komponen yang mempunyai tiga atau lebih kaki perlu dipasang dengan kedudukan yang betul dalam litar.
. Pematerian perlu dilakukan dengan menggunakan alat, bahan dan teknik yang betul supaya sambungan komponen mempunyai keterusan yang dikehendaki dan tidak pintas.
. Alat tangan perlu digunakan dengan cara yang betul dan selamat supaya kecederaan diri dan kerosakan alat serta projek yang dikerjakan tidak rosak.
. Terdapat empat jenis lukisan litar dalam kerja-kerja elektronik iaitu: rajah rajah blok, rajah litar bergambar, rajah litar skematik dan rajah papan litar bercetak.
. Rajah blok mewakili peringkat-peringkat dalam sesuatu litar dengan blok-blok
berlabel yang dihubungkan dengan garisan anak panah dan membantu dalam memahami litar dan kerja mengesan kerosakan.
. Rajah litar bergambar menunjukkan binaan suatu litar elektronik menggunakan bentuk fizikal komponen. Rajah ini mudah difahami dan digunakan dalam kerja memasang litar mudah.
. Rajah litar skematik juga menunjukkan binaan litar elektronik tetapi menggunakan simbol-simbol skematik. Rajah ini sesuatu untuk melukis litar yang besar dan lebih bersifat teknikal.
. Rajah papan litar bercetak perlu dilukis berdasarkan rajah skematik untuk mencetak bod litar PCB.
. PCB dihasilkan dengan cara penunaran bod berlapik kuprum yang telah dilukis dengan rajah papan litar bercetak menggunakan larutan ferik klorida.
Bacaan Asas:
Abu Bakar Mohd. Sheikh et. al. (2000). Fokus PMR Kemahiran Hidup Bersepadu (Teras dan Kemahiran Manipulatif Tambahan). Bangi: Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.
Rujukan:
Floyd, T. L. (1997). Principles of Electric Circuit 5th Edn. New Jersey, U.S.: P renticeHall International, Inc. Reis, R. A. (1985). Introduction to Electronic Components and Circuit Assembly. Irvine, California: EKI International Inc. Schuler, C. A. (1994). Electronics: Principles and Applications 4th Edn. Interna tional Editions. New York: McMillan-McGraw-Hill. Stensel, P., Tung, T. & Soh, B.S. (2000). Keeping Up With Design Technology for Upper Secondary. Singapore: Pearson Education Asia Pte Ltd.
SELAMAT BELAJAR DAN SEMOGA BERJAYA
Litar Skematik Pengesan Lembapan Senarai Komponen:
R1 & R2 Perintang tetap 1 k...½.W.. R3 Perintang tetap 100 k....½.W R4 Perintang tetap 10 . ....½.W R5 Perintang tetap 220 ....½.W C1 Pemuat seramik 0.01 .F TR1 Transistor CS 9013 (NPN) IC1 Litar bersepadu 555 LED1 Diod pemancar cahaya (sebarang warna) S1 Suis SPST SP1 Pembesar suara (8....½.W) Penyambung Bateri 9V Bateri 9V Plat sentuh Verobod Soket IC 8 pin
Contoh Rajah Litar Bergambar (Pemasangan verobod 17 lubang X 24 baris) ABEDCHGFJIKLONMPRQTSVUXW 1 5 10 15ak1548S1SP 1PlatSentuhTR 1LED 1R 1R 3R 2R 4R 5C 1e+ c . J 4J 2J 5bJ 3IC 1J 1
Arah balapan kuprum
Nota:
Bahagian bertanta x menunjukkan balapan kuprum perlu dipotong
NAMA: ________________________ ________________________________________________ ________________________ NAMA PROJEK: _________________________ _________________________________________ ________________ PROGRAM: _________________________ _____________________________________________ ____________________ TARIKH: ______________________ _________________________________________ ___________________ Rajah Litar Bergambar (menggunakan verobod 14.5 cm X 6.5 cm) ABEDCHGFJIKLONMPRQTSVUXWABEDCHGFJIKLONMPRQTSVU ABEDCHGFJIKLONMPRQTSVU XWABEDCHGFJIKLONMPRQTSVUXW51055453525152030405060 XW51055453525152030405060151055453 151055453 5251520304050601
AHLI PANEL PENGGUBALAN MODUL PEMBELAJARAN
Bil. Nama Kelayakan 1. PENGERUSI Jasmani bin Sarif Maktab Perguruan Batu Pahat KM 7.75 Jln Keluang 83000 Batu Pahat 012-6794745
B. Sc Electrical & Electronic Eng. Technology Guru SPU 12 tahun Pensyarah KH (KMT) Elektrik & Elektronik 16 tahun 2. AHLI Rosly bin Ismail Maktab Perguruan Perlis 012-4321656
B.Tech. Ed.(Hons) Elektrik M.Ed. (Teknologi Pendidikan) Pensyarah 18 tahun Kemahiran Hidup 10 tahun. 3. AHLI 2 Fauziah binti Haji Jamil
Maktab Perguruan Sultan Mizan Jalan Bukit Keluang 22200 Besut, Terengganu. 019-9409738
Bac Pendidikan (Sains Pertanian) MBA (Pengurusan Pendidikan) Guru Sains Pertanian 13 tahun Guru Kemahiran Hidup (ERT & Manipulatif) 4 tahun. Pensyarah KH 4 tahun
4. AHLI 3 Siti Khamariah binti Rizuwan Maktab Perguruan Batu Lintang Kuching Sarawak. 016-8682574 Bac.Pendidikan ERT Msc. Pendidikan Teknik & Vokasional Guru KH 10 tahun Pensyarah KH/ERT 4 tahun 5. AHLI 4 Norzalia binti Muhamad Maktab Perguruan Batu Pahat Jln Keluang 83000 Batu Pahat 012-6795890
Bac. Pendidikan Sains Pertanian Sarjana Psikologi Kaunseling Guru Sains Pertanian 12 tahun Guru KH 6 tahun Kaunselor pelajar 7 tahun
6. AHLI 5 Nor Azmah binti Suja i Maktab Perguruan Keningau Jalan Nabawan Beg Berkunci No 11 89009 Keningau, Sabah. 019-2087416
Bac. Pendidikan Sains Pertanian Sarjana Pengurusan Pendidikan Guru KH 14 tahun Pensyarah KH 2 tahun. 7.
PENYELARAS Tn. Hj. Syed Hadzir bin Syed Hussain Bahagian Pendidikan Guru 03-2507275
B.Tech. Ed.(Hons) Elektrik
SILA GUNAKAN ICON-ICON BERIKUT BAGI TUJUAN / MAKSUD SEPERTI YANG DINYATAKAN
Gunakan pita rakaman audio atau radio.
Dokumen atau tugasan perlu juga disimpan atau diserahkan kepada pensyarah dalam bentuk soft copy.
Masa rehat (panduan sebelum dan selepas sesi pembelajaran).
Gunakan bahan-bahan multimedia.
Rancangkan jadual aktiviti mengikut masa yang ditentukan.
Rujuk kepada individu tertentu yang pakar atau mahir.
Buatkan ujikaji.
Hasilkan bahan dengan disokong dengan grafik atau ilustrasi.
Senarai semak.
Senarai buku-buku rujukan yang digunakan oleh penulis dalam penyediaan modul.
Latihan untuk menguji kefahaman konsep-konsep, isu-isu penting dengan membuat ulasan.
Buatkan catatan atau nota-nota penting.
Akses CD-Rom untuk bahan-bahan seperti yang dinyatakan dalam modul.
Senarai penerangan makna ba gi sesuatu istilah.
Akses bahan pembelajaran dalam bentuk video atau VCD.
Layari laman web untuk mendapatkan maklumat tambahan.
Rujukan surat khabar.
Panduan kepada pengguna.
Dapatkan seberapa banyak maklumat di perpustakaan atau pusat sumber yang berdekatan.
Sediakan geraf yang sesuai supaya dapat memberi gambaran yang lebih jelas.
Fikir mengenai soalan yang diberikan. Satu soalan yang dibentuk untuk membawa pelajar secara beransur-ansur ke isi pelajaran.
Hasilkan interpretasi anda mengenai sesuatu bahagian yang telah dibaca dengan cara lukisan atau lakaran (peta konsep, rajah, jadual, lukisan).
Aktiviti Tutorial
Itu saja yang perlu anda lakukan.......SELAMAT BERJAYA.
