Nota Transformer & Penghantaran Kuasa SPM Fizik
Apa itu transformer?
Transformer ialah alat yang menukar voltan arus ulang-alik (a.u.) daripada satu nilai kepada nilai lain. Ia mempunyai gegelung primer dan gegelung sekunder yang dililit pada teras besi yang sama. Transformer hanya berfungsi dengan arus ulang-alik, bukan arus terus (a.t.).
Bagaimana transformer berfungsi (mekanisme)?
Arus ulang-alik dalam gegelung primer menghasilkan medan magnet yang sentiasa berubah. Fluks magnet yang berubah ini dialirkan oleh teras besi ke gegelung sekunder dan mengaruh d.g.e (voltan) di dalamnya secara aruhan elektromagnet. Kerana fluks berubah, tenaga dipindahkan tanpa sebarang sambungan wayar antara kedua-dua gegelung.
Formula dan fakta penting
Nisbah voltan sama dengan nisbah bilangan lilitan: Vp / Vs = Np / Ns. Untuk transformer unggul (kecekapan 100%), kuasa input sama dengan kuasa output, jadi Vp x Ip = Vs x Is. Transformer injak naik (step-up) menaikkan voltan (Ns > Np), manakala transformer injak turun (step-down) menurunkan voltan (Ns < Np). Kecekapan = (kuasa output / kuasa input) x 100%.
Penghantaran kuasa dan sebab guna voltan tinggi
Kuasa elektrik dihantar melalui grid nasional pada voltan yang sangat tinggi (contoh 132 kV atau 275 kV) menggunakan transformer injak naik. Voltan tinggi bermakna arus yang mengalir adalah rendah (P = VI), jadi kehilangan tenaga sebagai haba dalam wayar (P = I^2 R) menjadi kecil. Sebelum sampai ke rumah, transformer injak turun menurunkan voltan semula kepada 240 V yang selamat digunakan.
Kesilapan biasa dan tip peperiksaan
Ingat bahawa transformer TIDAK boleh menaikkan kuasa; jika voltan naik, arus mesti turun (dan sebaliknya). Kesilapan biasa ialah menggunakan formula I^2 R dengan menganggap arus tinggi mengurangkan kehilangan haba, sedangkan arus rendah yang mengurangkannya. Nyatakan juga sebab teras besi dibuat berlamina, iaitu untuk mengurangkan arus pusar dan kehilangan tenaga.
Cuma SkorA Juara satukan Active Recall + Spaced Repetition dalam matlamat harian anda — setiap soalan dibawa kembali tepat sebelum anda lupa, supaya kekal untuk hari SPM.
Latih percuma dalam app →Konsep berkaitan
Soalan Lazim
Mengapa transformer tidak berfungsi dengan arus terus (a.t.)?
Transformer memerlukan medan magnet yang sentiasa berubah untuk mengaruh voltan pada gegelung sekunder. Arus terus menghasilkan medan magnet yang tetap dan tidak berubah, jadi tiada d.g.e teraruh dan tiada tenaga dipindahkan. Hanya arus ulang-alik yang menghasilkan fluks magnet berubah.
Mengapa kuasa dihantar pada voltan tinggi dan bukan voltan rendah?
Untuk kuasa yang sama, voltan tinggi bermakna arus rendah kerana P = VI. Arus rendah mengurangkan kehilangan tenaga sebagai haba dalam wayar penghantaran kerana kehilangan haba diberi oleh P = I^2 R. Ini menjadikan penghantaran lebih cekap dan menjimatkan tenaga.
Apakah beza transformer injak naik dan injak turun?
Transformer injak naik (step-up) menaikkan voltan dan mempunyai lebih banyak lilitan pada gegelung sekunder (Ns > Np). Transformer injak turun (step-down) menurunkan voltan dan mempunyai kurang lilitan pada gegelung sekunder (Ns < Np). Kedua-duanya mengikut formula Vp / Vs = Np / Ns.