PRINSIP ASAS PEARUH
E1063/UNIT5/1
PRINSIP ASAS PEARUH (INDUCTOR)
OBJEKTIF Memahami prinsip-prinsip asas pearuh dalam litar elektrik.
Un
5
OBJEKTIF Di akhir unit ini anda dapat :
Mentakrifkan pearuh beserta dengan unitnya.
Menerangkan daya gerak elektrik teraruh hasil daripada pemotongan fluk.
Menjelaskan penyusunan pearuh dalam litar siri dan selari.
Memberikan contoh-contoh kesan pearuh dalam litar dan alat elektrik.
PRINSIP ASAS PEARUH
E1063/UNIT5/2
INPUT
5.0
PEARUH
Penambahan Penambahan arus di dalam pengalir akan mewujudkan mewujudkan medan magnet berubah-ubah berubah-ubah yang yang akan mengha menghasil silkan kan voltan voltan di dalam dalam pengal pengalir ir.. Voltan oltan yang yang terhasi terhasill ini akan akan menentang voltan bekalan dan juga arusnya. Litar elekitrik yang mempunyai sifatsifat sifat menenta menentang ng peruba perubahan han arus arus dipang dipanggil gil kearuh kearuhan. an. Kompon Komponen en elektro elektronik nik yang yang memp mempun unya yaii ciriciri-cir cirii ini ini dipa dipang nggi gill pear pearuh uh.. Kada Kadang ng-k -kala ala pear pearuh uh juga juga dipa dipang nggi gill gegelun gegelung g atau pencek pencekik. ik. Pearuh Pearuh dibuat dibuat dengan dengan melilit melilitkan kan gelung gelung pengal pengalir ir dalam dalam bentu bentuk k gegelu gegelung. ng. Terdapa erdapatt dua dua jenis jenis pearuh pearuh yang yang selalu selalu diguna digunakan kan dalam dalam litar litar elektronik iaitu pearuh jenis tetap dan pearuh jenis bolehubah.
5.1
UNIT KEARUHAN
Unit Unit bagi bagi kearuha kearuhan n adalah adalah Henry Henry.. 1 Henry Henry menunj menunjuk ukkan kan jumlah jumlah kearuh kearuhan an yang yang dipu dipuny nyai ai oleh oleh beli belita tan n jika jika arus arusny nyaa beru beruba bah h pada pada kada kadarr 1 ampe ampere re saat saat dan dan menghasilkan voltan teraruh sebanyak 1 volt. 1 Henry (H) = 1000000 atau 10 6 mikroHenry (μH) 1 miliHenry (mH) = 1000 atau 10 3 mikroHenry (μH) 1 1 miliHenry (mH) = atau 10-3 Henry (H) 1000 1 1 mikroHenry ( µ H) = atau 10-6 Henry (H) 1000000 1 1 mikroHenry ( µ H) = atau 10-3 miliHenry (mH) 1000 5.1.1
Aruhan
Satu keadaan yang menentang sebarang perubahan arus yang melaluinya. Terdapat dua jenis aruhan iaitu: a) Aruh Aruhan an diri iri (L) (L) b) b) Aruh Aruhan an salin saling g (M) (M)
PRINSIP ASAS PEARUH
5.1. .1.2
E1063/UNIT5/3
Aru Aruhan han Di Diri (L) d.g.e
I
V
Rajah 5.1: Gambar Rajah Aruhan Diri
Apabila arus mengalir dialirkan di dalam satu gegelung (Rajah 5.1) dan mengalami perubahan maka urat daya yang dihasilkan di dalam gegelung tersebut turut berubah. Peru Peruba baha han n ini ini akan akan meng mengha hasi silk lkan an d.g. d.g.e. e. dalam dalam gegl geglun ung g terse tersebu but. t. D.g. D.g.e. e. ini ini mempunyai arah yang berlawanan dengan arah voltan bekalan. Sifa t gelung seperti ini dinamakan sebagai aruhan diri dan gelung ini dikenali sebagai pearuh. L Unitnya : Henry (H) Simbolnya :
5.1. 5.1.3 3
Aruh Aruhan an Sali Saling ng (M) (M) fluks, φ I
A
N1
N2
B d.g.e
ke
beban
Rajah 5.2: Gambar Rajah Aruhan Saling
Arus ulang-alik dialirkan dalam satu gelung (gelung A) dan urat daya yang dihasilkan bertaut dengan gelung yang lain (gelung B) yang diletakkan berhampiran dengannya hingga menghasilkan daya gerak elektrik dalam gelung yang kedua tersebut, maka sifat-sifat ini dikenali sebagai aruhan saling. Contoh aruhan saling ialah pengubah. 1 Henry aruhan saling adalah merupakan perubahan arus 1 ampere sesaat di dalam satu gegelung dan mengaruhkan voltan sebanyak 1 volt di dalam gegelung yang lain. Unitnya : Henry (H) M
M
Simbolnya : Aruhan Saling juga boleh ditakrifkan sebagai kebolehan sesuatu gelung (atau litar) untuk menghasilkan satu d.g.e. di dalam sebuah gelung (litar) berhampiran melalui aruhan apabila arus dalam gelung pertama berubah.
PRINSIP ASAS PEARUH
5.1.4 5.1.4
E1063/UNIT5/4
Pembu Pembukt ktian ian Formu Formula la Aruhan Aruhan Diri, Diri, L
Arah d.g.e. sentiasa berlawanan dengan arah arus elektrik maka: D.G.E. terjana disebabkan oleh perubahan urat daya, d φ e1 = − N dt D.G.E. terjana disebabkan oleh perubahan arus, a rus, di e2 = − L dt
(5.1)
(5.2)
Menggunakan Hukum Faraday; e
=
1
−
N
L
=
d φ
N
2
L
= −
dt
(5.3)
e
di dt
d φ dt •
dt
di
Aruhan diri, L
di mana :
5.1. 5.1.5 5
=
N
d φ di
L = aruhan diri N = bilangan lilitan gegelung φ d φ = perubahan fluks berangkai dt di = kadar perubahan arus dt
Tenag enaga a Di Di Dal Dalam am Pear Pearuh uh
Untuk mencari tenaga yang disimpan di dalam pearuh:
E
1 =
2
LI
Unit bagi tenaga : Joule (J)
2
(5.4)
PRINSIP ASAS PEARUH
E1063/UNIT5/5
AKTIVITI 5A 5.1 5.1
Beri Berikan kan defi defini nisi si bagi bagi pear pearuh uh,, kear kearuh uhan an dan dan aruh aruhan an..
5.2 5.2
Deng Dengan an ban bantu tuan an gam gamba barr rajah rajah,, teran terangk gkan an pri prins nsip ip aru aruha han n diri diri..
5.3 5.3
Nyata Nyataka kan n per perbe bezaa zaan n di di antar antaraa aruh aruhan an diri diri dan dan aruha aruhan n sali saling ng..
5.4 5.4
Nyata Nyataka kan n jeni jeniss-jen jenis is aru aruha han n yang yang berl berlak aku u di dala dalam m litar litar kea kearu ruha han. n.
MAKLUM BALAS 5A
PRINSIP ASAS PEARUH
E1063/UNIT5/6
5.1
Pearuh Pearuh – Kom Kompon ponen en elekt elektrronik onik yang yang mempun mempunyai yai sifa sifatt menent menentang ang per peruba ubahan han aru arus. s. Kearuhan – Litar elektrik yang mempunyai sifat menentang perubahan arus. Aruhan – Sifat yang menentang perubahan arus.
5.2
Aruhan Diri (L) d.g.e
Gambar rajah aruhan diri
Apabila arus mengalir dialirkan di dalam satu gegelung (Rajah 5.1) dan mengalami perub perubaha ahan n maka maka urat urat daya daya yang yang dihasi dihasilka lkan n di dalam dalam gegel gegelung ung terse tersebut but turut turut berubah. Perubahan ini akan menghasilkan d.g.e. dalam geglung tersebut. D.g.e. ini mempunyai arah yang berlawanan dengan arah voltan bekalan. Sifat gelung seperti ini dinamakan sebagai aruhan diri dan gelung ini dikenali sebagai pearuh. 5.3
Perbez Perbezaan aan yang yang ketar ketara a antar antara a aruhan aruhan diri diri dan dan aruha aruhan n sali saling ng iala ialah h aruhan aruhan diri diri melibatkan satu gelung dan aruhan saling pula adalah melibatkan dua gelung.
5.4
Terdap erdapat at dua dua jeni jeniss aruhan aruhan yang yang berl berlaku aku dala dalam m litar litar pea pearuh ruh iait iaitu u aruhan aruhan diri diri dan dan aruhan saling.
INPUT 5.2 5.2
PENY PENYUS USUN UNAN AN PEAR PEARUH UH DALA DALAM M LIT LITAR AR SE SESI SIRI RI DAN DAN SEL SELAR ARII 5.2. .2.1
Lita itar Ses Sesiri
PRINSIP ASAS PEARUH
E1063/UNIT5/7
L1
L2
L3
L4
A
B
Rajah 5.1 : Susunan Pearuh Dalam Litar Sesiri
Kearuhan jumlah bagi litar sesiri (Rajah 5.1) adalah hasil tambah kepada semua nilai kearuhan dalam litar tersebut seperti yang ditunjukkan dalam persamaan (5.5) di bawah.
L J 5.2. .2.2
=
(5.5)
L1 + L2 + L3 + L4
Lita itar Sel Selari ari
Kearuh Kearuhan an jumlah jumlah bagi bagi litar litar selari selari (Rajah (Rajah 5.2) 5.2) boleh boleh dikira dikira menggu menggunak nakan an persamaan (5.6) di bawah. A
L1
L2
L3
B Rajah 5.2
1 L J
=
1 L1
+
1
+
L2
1 L3
(5.6)
Contoh 5.1 Berapakah jumlah kearuhan bagi tiga (3) buah gegelung masing-masing dengan nilai 0.02H, 44mH, 400µH jika ia disambung secara : a) Sesiri b) S ela r i Penyelesaian :
L1 = 0.02H L2 = 44mH = 44 x 10 -3 = 0.044H L3 = 400µH = 400 x 10 -6 = 0.0004H
PRINSIP ASAS PEARUH
a)
E1063/UNIT5/8
kearuhan jumlah, L J
=
L1 + L2
+
L3
(kerana sesiri)
LJ = 0.02 + 0.044 + 0.0004 = 0.0644H
b)
kearuhan ju jumlah,
1
=
L J
1
+
L1 =
1 0.02
1
+
L2 +
1
(kerana selari)
L3 1
0.044
+
1 0.0004
= 2572.73
L J =
∴
1 2572.73
= 389 X 10-6 = 389 H
Perhatian!!! Pastikan semua nilai kearuhan ditukar kepada unit yang sama terlebih dahulu sebelum pengiraan dilakukan.
5.2.3 5.2.3
Kesan Kesan Pearu Pearuh h Dalam Dalam Litar Litar Dan Dan Alat Alat Elektr Elektrik ik
Pearuh yang dipasangkan di dalam litar elektrik mempunyai beberapa kegunaan antaranya; a) Untu Untuk k mel melic icin inka kan n riak riak-r -ria iak k gel gelom omba bang ng dala dalam m lit litar ar aru aruss teru terus. s. b) Untuk memperbaiki ciri-ciri pemancaran gelombang dalam talian telefon. 5.2. 5.2.4 4
Rega Regang ngan an Be Berk rkea earu ruha han, n, X L
Dalam Dalam litar litar arus arus ulangulang-ali alik k arus arus sentias sentiasaa beruba berubah-u h-ubah bah secara secara berteru berterusan san yang yang seterusnya seterusnya mengaruhkan mengaruhkan d.g.e. d.g.e. balikan balikan secara berterusan. berterusan. D.g.e. D.g.e. ini akan menentang menentang arus secara berterusan juga. Penentan Penentangan gan terh terhadap adap aliran aliran arus oleh kearuhan kearuhan disimbolk olkan an sebaga sebagaii XL dan inilah inilah yang dipangg dipanggil il reganga regangan n berkearu berkearuhan han . Ia disimb unitnya Ohm (Ω). Nilai regangan berkearuhan dalam sesuatu litar bergantung kepada
PRINSIP ASAS PEARUH
E1063/UNIT5/9
kear kearuh uhan an litar litar itu itu dalam dalam kada kadarr peru peruba baha han n arus arus litar litar itu. itu. Kada Kadarr peru peruba baha han n arus arus ber berga gant ntun ung g kepa kepada da frek frekue uens nsii volt voltan an beka bekala lan. n. Seca Secara ra mate matema mati tik, k, rega regang ngan an berkearuhan boleh dikira daripada formula persamaan (5.7).
X
=
2π fL
(5.7)
dimana : X L = Regangan Berkearuhan (Ω) f = Frekuensi (Hz) L = Pearuh / kearuhan (Henry)
Contoh 5.2
Satu gegelung mempunyai kearuhan 0.2H dan disambungkan dalam litar AU 200V, 50Hz. Kirakan regangan berkearuhan dalam litar tersebut. Penyelesaian :
X L
=
=
2π fL 2π (50)(0.2)
= 62.8
.
AKTIVITI 5B 5.5
Kiraka Kirakan n jumla jumlah h kearu kearuhan han bagi bagi tiga tiga (3) (3) buah buah gegelu gegelung ng masing masing-ma -masin sing g denga dengan n nilai nilai 0.05H, 30mH, 755 µH jika ia disambung secara :
PRINSIP ASAS PEARUH
E1063/UNIT5/10
a) sesiri b) selari 6.1
Berikan Berikan defini definisi si rega reganga ngan n berke berkearu aruhan han.. Seteru Seterusny snyaa nyatak nyatakan an unit unit dan simbol simbolny nya. a.
5.7 5.7
Beri Berika kan n dua dua keg kegun unaa aan n pear pearuh uh dal dalam am lit litar ar ele elekt ktri rik. k.
Tahukah Anda ? Analisis litar pearuh sama dengan analisis litar perintang.
MAKLUM BALAS 5B 5.5
Diberi , L1 = 0.05H L2 = 30mH = 30 x 10 -3 = 0.030H L3 = 755 µ H = 755 x 10 -6 = 0.000755H a)
kearuhan jumlah,
L J
=
L1 + L2
+
L3
(kerana sesiri)
L J = 0.05 + 0.030 + 0.000755 = 0.080755H = 80.755mH
PRINSIP ASAS PEARUH
b)
E1063/UNIT5/11
kearuhan jumlah,
1
=
L J
1
+
L1 =
1 0.05
1
+
L2 +
1 L3
1 0.030
+
(kerana selari) 1 0.000755
= 1377.84 L J =
1
∴
1377.84
= 7.25 X 10-4 = 725 µ H
5.6
Penen Penentan tangan gan ter terhad hadap ap alira aliran n arus arus oleh oleh kearuh kearuhan an inil inilah ah yang yang dipan dipanggi ggill regan regangan gan berkearuhan. Ia disimbolkan X L L Unit Ohm (Ω).
5.7
i. Untuk Untuk melici melicinka nkan n riak-r riak-riak iak gelom gelomban bang g dalam dalam litar litar arus arus terus terus.. ii. Untuk memperbaiki ciri-ciri pemancaran gelombang dalam talian telefon.
Penilaian Kendiri
1. Dengan bantuan bantuan gambar gambar rajah rajah terangka terangkan n mengenai mengenai aruhan aruhan saling. saling. 2. Dengan menggunaka menggunakan n Hukum Hukum Faraday Faraday,, tunjukkan tunjukkan bahawa, bahawa,
L = N
d φ di
3. Dapa Dapatk tkan an kear kearuh uhan an jum jumla lah h (LAB) bagi litar-litar Rajah K5.1 di bawah. i).
L1 =7mH A
.
PRINSIP ASAS PEARUH
E1063/UNIT5/12
L2 = 2H
L3 =0.4H
3mH
6 µ H
L4 = 250 µ H
B
ii). A
B
6H
7 µ H Rajah K5.1
MAKLUM BALAS KENDIRI 1. Prinsip Aruhan Saling (M) fluks, φ I
A beban
N 1
N 2
B d.g.e
ke
PRINSIP ASAS PEARUH
E1063/UNIT5/13
Gambar rajah aruhan saling
Arus Arus ulang ulang-al -alik ik dialir dialirkan kan dalam dalam satu satu gelun gelung g (gelun (gelung g A) dan urat urat daya daya yang yang dihasilkan bertaut dengan gelung yang lain (gelung B) yang diletakkan diletakkan berhampiran denganny dengannya a hingga hingga menghasi menghasilkan lkan daya gerak gerak elektrik elektrik dalam gelung gelung yang kedua kedua tersebut, maka sifat-sifat ini dikenali sebagai aruhan saling. Contoh aruhan saling ialah pengubah. 1 Henry aruhan saling adalah merupakan perubahan arus 1 ampere ampere sesaat di dalam satu gegelung dan mengaruhkan voltan sebanyak 1 volt di dalam gegelung yang lain. 2. D.g.e. terjana disebabkan oleh perubahan urat daya, e1 = − N dg.e terjana disebabkan oleh perubahan arus,
d φ dt
di
e2 = − L
dt
menggunakan Hukum Faraday; e
−
N
L
L34
3(i).
L AB
d φ
=
L
= −
N
=
di dt
d φ dt •
dt
di
d φ
= N
(terbukti)
di
(0.4)(250 x10 6 ) −
=
−
L3 + L4
=
6
(0.4 + 250 x10 )
L34 + L1
=
2.5 x10 4 H −
( 2.5 x10 4 ) + 7 x10 −
(7.25 x10 3 )(2)
(selari) 3
−
=
7.25 x10 3 H −
(sesiri)
−
L A L2
=
2
dt
L3 L4
L A = L341 ∴
=
e
=
1
=
(7.25 x10
L A + L2
(6)(7 x10 6 )
−
3
+
=
2)
7.22 x10
−
3
=
7.22mH
−
3(ii).
L A
=
L B
=
L AB
∴
(6 + 7 x10 6 ) −
=
3 x10
3
−
L A L B L A + L B
+
=
6.98 x10
6 x10
6
−
=
−
6
3006 x10 6
6
−
(sesiri) 6
−
=
(selari)
−
(6.98 x10 )(3006 x10 ) (6.98 x10
−
6
+
−
6
3006 x10 )
=
6.98 x10
−
6
=
6.98µ H
PRINSIP ASAS PEARUH
Tahniah!! Jika anda dapat menyelesaikan semua soalan di atas. Jika tidak perbanyakkan latihan yang melibatkan analisis litar pearuh
E1063/UNIT5/14
