Institut Kemahiran MARAJasin, Melaka

INFORMATION SHEET

PROGRAMME : A14 SIJIL TEKNOLOGI BAIKPULIH BADAN KENDERAAN

SESSION : SEMESTER : 2

CODE/COURSE :TAB 2042 / BASIC AUTOMOTIVE ELECTRICAL AND ELECTRONIC

SHEET NO : A14/M01/IS01

LECTURER : MD HAFIZI B. MOHAMAD WEEK : 1

TOPIC : M01 BASIC AUTOMOTIVE ELECTRIC

SUB-TOPIC :01.01 DIRECT ELECTRICAL COMPONENT01.02 ELECTRONIC CONTROL COMPONENT

LEARNING OUTCOME :

Pelajar-pelajar mesti boleh:

1. Nyatakan struktur asas atom.2. Jelaskan mengenai pengalir, penebat dan semikonduktor.3. Jelaskan mengenai arus elektrik, voltan dan rintangan.4. Nyatakan jenis arus elektrik.

TAJUK : ASAS ELEKTRIK

TUJUAN

Elektrik adalah satu tenaga yang dipanggil tenaga elektrik.Ia juga boleh dikenali sebagai tenaga yang tidak boleh dilihat kerana tenaga itu sendiri tidak boleh dilihat, didengar, disentuh dan dibau tetapi dicipta. Kertas penerangan ini akan menerangkan maksud tersebut.

1

PENERANGAN

Jirim merupakan benda yang mempunyai berat dan bentuk, ianya terdiri daripada tiga unsur iaitu bentuk pepejal, cecair dan gas. Jika ketiga-tiga unsur ini di pecah-pecahkan atau di bahagi-bahagikan maka bahagian yang terkecil akan terhasil daripada bahan tersebut akan menghasilkan molekul.

Molekul merupakan satu bahan yang terkecil sekali daripada bahan-bahan yang di panggil jirim. Ianya terjadi dengan sendirinya dan mempunyai sifat-sifat asal semulajadinya. Molekul pula terdiri daripada beberapa zarah yang dikenali sebagai atom yang bergabung secara kimia, samada dari jenis atom yang sama atau berlainan jenis. Pecahan daripada molekul ini akan menghilangkan sifat asal semulajadinya. Atom merupakan satu zarah asas yang membentuk segala bahan samada dalam bentuk pepejal, gas atau cecair. Atom ialah bahagian yang paling kecil hingga tidak boleh dibahagi-bahagikan lagi. Walaupun saiz atom kecil tetapi ia mempunyai berat dan sifat-sifat tersendiri. Elemen atau unsur merupakan gabungan 2 atau lebih atom-atom sejenis dan ia berada dalam keadaan tulen. Campuran pula merupakan gabungan 2 atau lebih atom-atom yang berlainan jenis tetapi tidak bergabung secara kimia. Manakala sebatian merupakan gabungan antara 2 atau lebih atom-atom yang berlainan jenis bergabung secara kimia. Contoh : Besi + Sulfida dan dipanaskan menghasilkan besi sulfida. Air merupakan sebatian dimana ianya terdiri daripada dua atom hydrogen dan satu atom oksigen ( H2O). Asid sulfrik pula mengandungi dua atom hidrogen ,satu atom salfan dan empat atom oksigen (H2SO4). Ini bermaksud satu molekul air mengandungi tiga atom dan satu molekul asid sulfrik mengandungi tujuh atom.Daripada contoh-contoh ini, kita dapati bahawa di dalam sesuatu jirim atau benda itu terdapat bermacam-macam jenis atom yang berlainan yang digabungkan secara kimia atau tidak.

ZARAH ATOM

Atom merupakan badan yang terkecil daripada pecahan jirim. Tiap-tiap atom terdiri dari nukleus yang terletak ditengah-tengah dan elektron yang berpusing mengelilingi nukleus pada satu orbit yang tetap. Atom terdiri daripada 3 zarah asas iaitu :-

a) Protonb) Elektron.c) Neutron.

Proton – Satu badan yang agak berat, bercas positif di dalam nukleus.

Elektron – Merupakan badan yang terkecil sekali di dalam atom hampir tidak mempunyai berat,ianya bercas negatif dan mengelilingi nukleus.

Neutron – Mempunyai kedua-dua cas iaitu positif dan negatif ianya terdapat di dalam Nukleus (bercas neutral)

2

Gambarajah 1.1 Zarah-zarah atom

Gambarajah 1.2 Struktur ataom tembaga

3

ALIRAN ELEKTRIK

Pergerakan Elektron di dalam Pengalir

Arus elektrik di dalam pengalir logam terdiri daripada pergerakan elektron-elektron daripada titik keupayaan rendah ke titik keupayaan tinggi. Arus elektrik mengalir daripada titik keupayaan tinggi ke titik keupayaan rendah. Elektrik ialah hasil dari aliran elektron. Aliran elektron ialah aliran elektrik atau dikatakan juga arus elektrik. Ia mengalir dari negatif ke positif.

Gambarajah 1.3 Pergerakan elektron dalam pengalir

Bahan Pengalir – banyak elektron bebas dan mempunyai orbit luar yang tidak lengkap- bahan yang membenarkan arus mengalir melaluinya- digunakan untuk wayar dan kabel elektrik- Cth : kuprum, perak dan aluminium

Bahan Penebat Elektrik – sedikit elektron bebas dan elektron yang tidak bebas bergerak- tidak membenarkan arus elektrik mengalir melaluinya- digunakan untuk penebat wayar dan kabel- Cth : getah, plastik, kaca

Bahan Separuh Pengalir – bahan yang bukan pengalir atau penebat yang baik- Selalunya digunakan dalam litar elektronik seperti diod dan transistor

4

TEORI ELEKTRON BAGI ALIRAN ELEKTRIK

Bahan pengalir mempunyai elektron-elektron bebas yang akan bergerak apabila mempunyai tenaga. Pergerakan elektron adalah random (bebas) ketika tiada bekalan kuasa.

Gambarajah 1.4 Pergerakan secara rawak di dalam pengalir

Apabila bekalan kuasa dibekalkan elektron bergerak dari punca negatif ke punca positif

Gambarajah1.5 Pergerakan elektron dalam satu litar elektrik

Arus mengalir berlawanan arah pengaliran dengan elektron dikenali sebagai arus lazim (conventional)

Gambarajah 1.6 Pergerakan arus elektrik bertentangan dengan pergerakan elektron

5

Atom mengandungi neukleus yang mana di dalamnya terdapat Proton yang mempunyai cas positif, Proton-proton ini pula di kelilingi oleh Elektron yang bercas negatif. Atom-atom yang neutral mengandungi sama banyak Proton dan Elektron.Elektron-elektron yang mengelilingi Atom dan juga jarak elektron daripada Nukleus adalah bergantung kepada jenis-jenis atomnya, jika jarak kedudukanya jauh, maka kuasa tarikan yang sedikit di kenakan, oleh kerana kedudukannya yang sangat jauh daripada Nukleus, dengan mudah nukleus boleh tercampak keluar daripada Atomnya untuk pergi ke Atom-atom yang lain. Elektron-elektron ini di panggil Elektron bebas ( Free Electrons ).Jika sekiranya Elektron-elektrons bebas ini di gerakkan kepada satu hala sahaja, maka kita akan dapati apa yang di panggil Aliran arus elektrik, di mana unitnya dikira dalam Ampere.

Gambarajah 1.7 Elektron bebas di dalam suatu pengalir

Gambarajah 1.8 Pergerakan elektron bebas

6

TEORI ALIRAN ELEKTRIK

Untuk mengarahkan elektron-elektron bebas ini kepada satu hala sahaja, di perlukan satu tenaga yang di panggil Daya Gerak Elektrik ( Electro Motive Force EMF ). Ianya boleh di perolehi daripada sumber-sumber seperti : -

a ) Sel-sel atau bateri – bagi kerja-kerja ringan.b ) Janakuasa ( Generator ) – Bagi kerja-kerja yang berat.

Unit bagi Daya Gerak Elektrik ialah Voltan.Simbol - EDaya Derak Elektrik – Satu arus tidak boleh mengalir di dalam satu pengalir sehingga suatu sumber luar berbentuk tenaga seperti bateri dibekalkan kepadanya. Sumber ini memberikan tenaga kepada elektron-elektron dalam pengalir supaya ia dapat mengalir di sepanjang pengalir tersebut.

Voltan ialah istilah yang digunakan untuk menunjukkan tekanan elektrik. Voltan tinggi bermakna tekanan elektrik yang tinggi. Unit yang digunakan untuk mengukur voltan ialah volt dan boleh diukur dengan menggunakan voltmeter.

ARUS ELEKTRIK

1. Arus mengalir melalui litar elektrik. Cas elektrik wujud dalam bentuk cas positif dan cas negatif.

2. Arus boleh ditafsirkan sebagai jumlah pengaliran elektron. Arus elektrik melibatkan pergerakan cas atau ion atau elektron-elektron.

3. Arus akan meningkat sekiranya tekanan atau voltan meningkat dengan menganggap rintangan yang ada adalah tetap.

4. Ampere ialah unit bagi mengukur arus elektrik atau aliran elektron. Arus yang mengalir boleh diukur dengan menggunakan ammeter.

5. Arus elektrik adalah kadar pengaliran cas.6. Satu Coulumb ialah kuantiti cas yang mengalir melalui sebarang titik dalam satu litar dalam

masa satu saat apabila arus mengalir satu ampere. 7. Unit : Ampere (Amp)

7

Gambarajah 1.9 Pengaliran arus dalam pengalir

VOLTAN

Voltan merupakan tekanan elektrik yang membolehkan arus melalui litar elektrik. Semakin tinggi voltan semakin tinggi dan bagus arus yang mengalir. Voltan boleh ditafsirkan sebagai tekanan elektrik. Unit : Volt (V)

Gambarajah 1.10 Peranan voltan dalam pengaliran arus

RINTANGAN

Sifat sesuatu bahan yang mana menentang pengaliran arus elektrik (elektron) daripada melaluinya. Penebat mempunyai rintangan yang tinggi untuk elektron mengalir. Rintangan diukur dalam unit Ohm dan ditunjukkan dengan simbol Ω. Salingan bagi rintangan ialah kealiran di mana;

8

Gambarajah 1.11 Rintangan dalam pengaliran arus

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI RINTANGAN

1. Rintangan berkadar terus dengan panjangnya (R = ƪ)2. Rintangan berkadar songsang dengan luas keratan 3. Rintangan bergantung kepada suhu pengalir4. Rintangan bergantung kepada sifat semulajadi bahan-bahan.5. Rintangan bergantung kepada keadaan fizikal pengalir.

JENIS ARUS ELEKTRIK

1. Arus Ulang-alik

2. Arus Terus.

9

1. Arus Ulang-alik

Arus ulang-alik (AU) ataupun alternating current (AC) pula merupakan arus elektrik yang berulang-alik arah pengaliran arusnya dan sentiasa berubah-ubah alirannya mengikut masa dan mengalir di dalam dua keadaan sama ada pada nilai negative atau pun nilai positif. Perubahan arah aliran arus ini disebabkan oleh perubahan kutub punca voltan penjana AU yang silih berganti. Nilai arus akan meningkat dari sifar ke maksimum pada arah positif dan kemudian menurun ke sifar. Seterusnya, nilai arus ini akan menurun ke maksimum pada arah negatif. Kemudian, nilai arus naik kembali ke sifar.

Arus ulang-alik

Dalam arus ulang-alik pula, nilai magnitud dan nilai frekuensi di ambil kira. Magnitud arus ulang-alik juga boleh tetap ataupun berubah-ubah. Frekuensi adalah bilangan ulangan dalam masa satu saat. Frekuensi juga boleh tetap ataupun berubah-ubah.

Penukaran arus ulang-alik kepada arus terus lebih mudah berbanding penukaran arus terus kepada arus ulang-alik. Arus ulang-alik ditukarkan kepada arus terus menggunakan recifier manakala arus terus ditukarkan kepada arus ulang-alik menggunakan inverter.

Sistem penjanaan dan pengagihan elektrik dari stesen janakuasa sehingga ke rumah menggunakan arus ulang-alik. Ini kerana, voltan arus ulang-alik mudah dinaikkan dan juga diturunkan menggunakan transformer.

Penghantaran elektrik dilakukan dalam keadaan voltan tinggi supaya merendahkan nilai arus. Arus yang rendah bertujuan mengurangkan kehilangan kuasa dalam kabel penghantaran.

2. Arus Terus

10

Arus terus (AT) ataupun direct current (DC) merupakan arus elektrik yang mengalir dalam satu hala sahaja. Arus terus dihasilkan daripada pelbagai sumber seperti bateri, termogandingan, sel suria serta dinamo jenis komutator. Di dalam arus terus, cas elektrik mengalir pada arah yang tetap, berbeza dengan arus ulang-alik (AC).

Jenis-jenis arus terus

Arus terus juga boleh diperolehi daripada bekalan arus ulang-alik dengan menggunakan diod atau rektifier yang membenarkan arus mengalir sehala sahaja. Arus terus juga boleh ditukar kembali ke arus ulang-alik dengan menggunakat inverter ataupun set motor -penjana. Arus terus digunakan untuk mengecas bateri, serta pada hampir kesemua sistem elektronikseperti pada sistem bekalan kuasa. Sistem penghantaran arus terus voltan tinggi (HVDC) digunakan dalam penghantaran pukal bekalan elektrik merentasi jarak yang sangat jauh ataupun untuk menghubungkan antara dua grid arus ulang-alik yang berjiran.

11

Perbandingan antara Arus Terus (a.t) denganArus Ulang Alik (a.u)

Arus Ulang Alik Arus Terus

Kesan PemanasanMenghasilkan kesan pemanasan melalui perintang

Menghasilkan kesan pemanasan apabila melalui perintang

Arah arusBerubah-ubah mengikut frekuensi

Arus mengalir pada arah tertentu

Kesan MagnetMenghasilkan elektromagnet dengan kutub berubah-ubah

Menghasilkan elektromagnet dengan kutub yang tetap

Kesan TransformerVoltan boleh dinaikkan atau diturunkan oleh transformer

Voltan tidak bolehdinaikkan atau diturunkan oleh transformer

Alat PengukurHanya boleh diukur oleh meter dawai panas dan meter besibergerak

Boleh diukur oleh meter dawai panas, meter besi bergerak dan meter gegelung bergerak

Pertukaran bentuk arus

Boleh ditukar kepada a.t dengan menggunakan diod

Lebih sukar ditukar menjadi a.u melalui litar elektrik.

Nilai diukur Diukur berdasarkan nilai p.m.k.dDiukur berdasarkan nilai mantapnya

12

KESIMPULAN

Atom merupakan zarah terkecil pada sesuatu elemen di mana ianya akan membentuk sifat sesuatu bahan. Pergerakan elektrok yang bebas di dalam sesuatau bahan membolehkan arus mengalir. Voltan diperlukan dalam pengaliran arus agar dapat m enghasilak arus yang baik untuk kegunaan komponen elektrik. Rintangan pula merupakan halangan kepada pengaliran arus.Terdapat 3 jenis bahan dalam kehidupan di mana ianya merupakan pengalir, penebat dan semikonduktor. Terdapat dua jenis arus yang sering digunakan iaitu arus ulang-alik dan arus terus. Arus ulang-alik boleh ditukar kepada arus terung dengan menggunakan rectifier manakala arus terus boleh ditukar dengan menggunakan inverter.

EXERCISE

1. Apakah yang dimaksudkan dengan arus elektrik?

2. Nyatakan struktur atom dan karektornya..

3. Terangkan secara ringkas perkataan di bawah.

a. Pengalir b. Penebat c. Semiconduktor

4. Berikan faktor-faktor yang mempengaruhi kadar rintangan dalam litar.

REFERENCE1. Akademi Saga, Basic Electrical & electronic System Information Sheet, Shah Alam, Selangor:

Edaran Otomobil Nasional Berhad.2. Akademi Saga, Basic Electrical & electronic System Work Sheet, Shah Alam, Selangor: Edaran

Otomobil Nasional Berhad.3. Tom Denton, Automobile Electrical & Electronic Systems4. DTAF IKM Jasin, Information Sheet Auto-Electric5. Toyota Service Training 1989, Fundamentals of Electricity, Vol 14(Step 2), Toyota Motor

Corporation.6. V.A.W. Hillier1986, Fundamentals of Automotive Electronics, Croydon College: Stanley Thornes

Ltd. System7. Automotif Electrical/electronic System8. James E.Duffy 1998, Auto Electricity and Electronics Technology : The Goodheart-Willcox

Company, Inc

13