Aruhan elektromagnet ialah songsangan kesan motor: bukannya arus menghasilkan gerakan, gerakan pula menghasilkan arus. Setiap kali medan magnet yang melalui gegelung berubah, voltan diaruh merentasi gegelung, dan jika litar lengkap, arus mengalir.
Penjana menjadikannya berlaku secara berterusan. Gegelung diputar antara kutub magnet, jadi jumlah medan yang menembusinya naik dan turun dengan setiap pusingan. Perubahan berterusan ini mengaruh voltan ulang-alik, dan semakin laju gegelung berputar atau semakin kuat magnet, semakin besar voltan yang diaruh.
Beginilah stesen janakuasa menjana elektrik, sama ada gegelung diputar oleh wap, air mengalir di empangan, atau angin. Dinamo basikal yang menyalakan lampu ialah idea yang sama pada skala kecil.
Dalam SPM, anda patut menerangkan aruhan sebagai medan magnet berubah melalui gegelung dan mengaitkan voltan teraruh dengan laju dan kekuatan medan.
Salah faham biasa
- Arus diaruh hanya dengan memegang gegelung berhampiran magnet -> Mesti ada perubahan medan melalui gegelung; gegelung pegun dalam medan tetap tidak mengaruh apa-apa.
- Penjana menghasilkan cas elektrik daripada tiada -> Ia menukar tenaga mekanik gegelung berputar kepada tenaga elektrik; cas tidak dicipta.
- Aruhan dan kesan motor tidak berkaitan -> Ia proses bertentangan: motor menukar arus kepada gerakan, penjana menukar gerakan kepada arus.
Fizik di sebaliknya
Penjana bergantung pada aruhan elektromagnet. Setiap kali medan magnet yang melalui gegelung berubah, satu voltan, dipanggil daya gerak elektrik (d.g.e.) teraruh, muncul merentasi gegelung, diukur dalam volt (V).
Jika litar lengkap, d.g.e. ini memacu arus dalam ampere (A).
Jumlah medan yang menembusi gegelung ialah fluks magnet, dan d.g.e. teraruh lebih besar apabila fluks itu berubah lebih cepat. Dalam penjana a.u. gegelung diputar tetap antara kutub magnet, jadi fluks melaluinya naik dan turun pada setiap separuh putaran, memberi d.g.e. ulang-alik.
Empat perkara meninggikan d.g.e. teraruh: menggunakan lebih banyak lilitan pada gegelung, memutar gegelung lebih laju, menggunakan magnet yang lebih kuat (ketumpatan fluks magnet lebih besar, dalam tesla, T), dan menggunakan luas gegelung yang lebih besar. Arah arus teraruh sentiasa menentang perubahan yang menghasilkannya, iaitu hukum Lenz, satu pernyataan keabadian tenaga.
Lihat dalam kehidupan harian
Hampir semua elektrik yang anda guna bermula dengan gegelung yang berputar. Di stesen jana kuasa gegelung diputar oleh stim bertekanan tinggi, dan di empangan hidroelektrik ia diputar oleh air yang jatuh.
Dalam setiap kes sesuatu memaksa gegelung berputar dalam medan magnet, dan aruhan melakukan selebihnya, menukar gerakan kepada tenaga elektrik.
Contoh kecil yang jelas ialah dinamo basikal. Apabila roda berputar, ia memutar magnet kecil berhampiran gegelung, dan medan yang berubah mengaruh arus yang menyalakan lampu.
Mengayuh lebih laju menjadikan lampu lebih terang, kerana putaran lebih laju bermakna perubahan fluks lebih cepat dan d.g.e. teraruh lebih besar.
Prinsip yang sama muncul dalam turbin angin, apabila udara bergerak memutar bilahnya, dan juga dalam penjana kecil yang mengecas sesetengah lampu suluh berengkol tangan. Di mana sahaja konduktor dan medan magnet bergerak relatif antara satu sama lain, voltan boleh diaruh.
Bagaimana ia muncul dalam SPM
Dalam Kertas 2 anda kerap diminta menerangkan bagaimana d.g.e. diaruh apabila gegelung berputar dalam medan magnet, dan menyatakan faktor yang mempengaruhi saiz arus teraruh. Ingati faktor ini sendiri kerana tiada helaian rumus.
Soalan mungkin meminta anda memerihalkan bagaimana penjana a.u. menghasilkan keluaran ulang-alik, atau melakar bentuk keluaran terhadap masa. Anda juga mungkin diminta mengaplikasi hukum Lenz untuk memberi arah arus teraruh, dan menerangkan mengapa arus teraruh menentang gerakan.
Konsep ini bersebelahan dengan kesan motor dan transformer, jadi bersedialah membezakan penjana (gerakan menghasilkan arus) dengan motor (arus menghasilkan gerakan), dan mengaitkan aruhan dengan cara elektrik dijana dan dihantar.
Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)