2.3.pptx

PenerajuPendidikanNega
Bahagian Pembangunan Kurikulum
BAB 4
REKA BENTUK ELEKTRIK

PenerajuPendidikanNegaPenerajuPendidikanNega
2.3.1 Mengenal pasti dan menjelaskan sistem-sistem elektrik
iaitu sumber, medium, beban dan kawalan.
2.3: REKA BENTUK ELEKTRIK
Sumber ialah punca pengeluar tenaga elektrik seperti janakuasa
dan bateri. Terdapat sumber yang boleh diperbaharui. Contoh
sumber yang boleh diperbaharui ialah solar. Manakala sumber
yang tidak boleh diperbaharui ialah bateri yang tidak boleh dicas
semula.
(Bateri yang boleh dicas semula dianggap sumber yang boleh
diperbaharui sementara)

Medium ialah perantaraan di antara sumber dan
beban. Ia bertugas membawa arus elektrik.
Terdapat dua jenis medium iaitu kabel /wayar
dan tanpa wayar.
Contoh medium tanpa wayar ialah gelombang
radio, infrared dan bluetooth.

Beban ialah alat yang melakukan tugas dan
menggunakan tenaga elektrik. Beban ini
menghasilkan kesan tertentu seperti cahaya
pada mentol, bunyi pada pembesar suara dan
putaran pada motor.

Kawalan ialah bahagian yang mengawal
aliran arus elektrik dengan selamat seperti
memutus dan menyambungkan litar. Kawalan
ini boleh dilakukan secara insaniah (manual)
dan automatik contohnya kawalan suis,
kawalan suhu penyaman udara, kawalan
suhu periuk nasi elektrik.

Aksesori ialah peralatan yang membenarkan
arus mengalir seperti suis dan pemegang
lampu

Contoh kawalan Insaniah (manual) Contoh kawalan Insaniah dan kawalan automatik
Kawalan
insaniah
Kawalan
automatik
Kawalan
insaniah
Rajah 1 Rajah 2

Kawalan
insaniah
Kawalan
automatik

2.3.2 Menunjuk Cara Reka Bentuk Litar Peralatan Elektrik:
(i) Keselamatan
(ii) Kedudukan peranti dalam litar
(iii)Sambungan litar
Reka bentuk litar elektrik mengandungi susunan komponen atau peranti
untuk melakukan sesuatu tugas yang dikehendaki dengan kriteria seperti
selamat, kemas, cekap, kos yang rendah dan berkualiti. Reka bentuk
litar dalam peralatan elektrik kebiasaannya dibina berdasarkan tiga
aspek, iaitu keselamatan, kedudukan peranti dalam litar, dan sambungan
litar.

(i) Keselamatan
Litar peralatan elektrik direka bentuk dengan ciri-ciri
keselamatan. Ciri-ciri keselamatan ini penting kerana
dapat melindungi pengguna dan peralatan tersebut daripada
berlakunya litar pintas. Bagi periuk nasi elektrik litar elektrik
ditempatkan di dalam bahagian bawah periuk. Kedudukan
litar adalah tersembunyi dan tidak dapat dicapai tangan serta
tidak terdedah. Ciri-ciri seperti itu dapat melindungi
keselamatan pengguna daripada renjatan elektrik yang boleh
membawa maut.

Reka bentuk kedudukan peranti-peranti seperti sensor
tekanan, sensor suhu dan elemen pemanas diletakkan
bersama dengan litar elektrik. Reka bentuk seperti ini
bertujuan untuk penjimatan ruang selain menekankan aspek
keselamatan. Di samping itu juga litar elektrik periuk nasi
kelihatan kemas dan menarik susunannya. Ini penting untuk
menjadikan reka bentuk litar elektrik sesuai untuk tujuan
komersial seperti Rajah 3.
(ii) Kedudukan Peranti Dalam Litar (periuk nasi elektrik)

Switch for Cook
and Warm modes
Switch for Cook and Warm modes
Port for electrical plug
Outside of
cooking chamber
Plunger
Switch for Cook
and Warm modes
Rajah 3

Kedudukan peranti dalam litar elektrik - periuk nasi elektrik
berdasarkan Rajah 4 di bawah.
Rajah 4

(iii) Sambungan Litar
Reka bentuk sambungan litar elektrik pada komponen atau peranti
disusun mengikut sesuatu tugas yang dikehendaki. Contohnya,
susunan reka bentuk sambungan litar pada periuk nasi elektrik yang
menekankan ciri selamat, cekap, kemas, dan berkualiti. Terdapat
pelbagai jenis litar dalam sambungan litar elektrik, antaranya
termasuklah litar tertutup, litar buka, litar pintas, litar salah kekutuban,
litar bocor ke bumi, dan litar bypass.

Litar Tertutup
Litar ini mempunyai satu kitaran lengkap pergerakan arus,
voltan dan kuasa dalam satu litar elektrik. Contohnya lampu
menyala apabila suis ditekan.
Litar Buka
Litar ini ialah litar yang tidak mempunyai satu kitaran lengkap
arus, voltan dan kuasa dalam satu litar elektrik. Contohnya suis
lampu tidak menyala kerana suis tidak ditekan.

Litar Pintas
Litar pintas ialah satu keadaan yang berlaku di mana wayar hidup (L)
bersentuhan dengan wayar neutral (N) tanpa melalui beban. Contohnya
penebat wayar yang bocor dan bersentuhan antara wayar hidup (L) dan wayar
neutral (N) secara terus akan menghasilkan percikan bunga api dan akan
menyebabkan kebakaran.
Litar Salah Kekutuban
Litar salah kekutuban ialah jenis litar yang terhasil akibat daripada salah
memasang kekutuban pada sumber elektrik. Contohnya wayar L dan N pada
kipas angin tersalah kekutuban dan mengakibatkan motor berpusing secara
terbalik.

Litar Bocor ke bumi
Litar bocor ke bumi ialah litar yang terjadi akibat daripada kebocoran arus
pada wayar hidup dengan badan logam perkakasan elektrik.
Litar Bypass
Litar bypass terjadi kerana penyambungan wayar dibuat pada fius
yang sama untuk soket perkakasan elektrik yang berlainan.
Contohnya, satu fius di papan agihan elektrik digunakan untuk
perkakasan peti sejuk dan penghawa dingin. Ini akan mengakibatkan
berlakunya lebihan bebanan pada wayar tersebut dan boleh
menghasilkan haba berlebihan pada penebat wayar dan berlakunya
litar pintas.

2.3.3 Membuat Pengiraan Parameter Elektrik dalam Reka Bentuk Litar
Parameter elektrik seperti voltan, arus, rintangan dan kuasa. Hubungan voltan
dan arus elektrik adalah berkadar terus. Ini bermaksud apabila voltan
bertambah, arus elektrik akan bertambah juga. Manakala hubungan rintangan
dan arus elektrik adalah berkadar songsang. Hubungan antara dua parameter
ini menerangkan bahawa apabila rintangan bertambah tetapi arus akan
berkurangan. Keadaan ini dapat disimpulkan dalam rumusan yang dipanggil
sebagai hukum ohm. Parameter ini boleh dikira jumlah penggunaannya.

Pengiraan Menggunakan Hukum Ohm
Untuk mencari nilai voltan (Volt): V = I X R
Untuk mencari nilai arus (Ampere): I = V
R
Untuk mencari nilai rintangan (Ohm): R = V
I
Untuk rumus bagi kuasa (Watt): P = V x I
V : voltan
I : arus
R : rintangan
P : kuasa elektrik.

Cara-cara Pengiraan 1
Murid dibekalkan satu litar lengkap seperti di bawah. Diberi nilai arus 1.5 ampere
dan nilai beban 4 ohm. Kira nilai voltan dan kuasa pada litar.
Manakala untuk
mencari nilai
kuasa (P),
gunakan formula:
P = V x I
P = 6 V x 1.5 A
P = 9 watt
Untuk mencari
nilai voltan
gunakan formula:
V = I x R
V = 1.5A x 4 ohm
V = 6.0 V
Voltan: 6 V dan Kuasa : 9watt
Rajah 5

Contoh Pengiraan 2
Diberi nilai voltan 9V dan nilai beban 3 ohm. Cari nilai arus pada litar
tersebut.
I = V
R
I = 9 v
3 ohm
I = 3 A
Rajah 6

Contoh Pengiraan 3
Diberi nilai voltan 9v dan nilai arus 0.9 ampere. Cari nilai
rintangan pada litar tersebut.
R = V
I
R = 9 v
0.9 A
R = 10 ohm
Rajah 7

2.3.4 Menghasilkan Lakaran Reka Bentuk Litar Elektrik yang akan Dibuat
Contoh:
Apabila membuka pintu almari pakaian, kita akan menghadapi masalah untuk mencari
pakaian dan barang yang disimpan di dalam almari kerana keadaanya gelap. Bagi
mengatasi masalah ini kita akan membina satu gajet elektrik yang dapat menerangi
keseluruhan dalam almari apabila almari dibuka. Kenal pasti kedudukan gajet dalam
almari supaya kedudukan gajet dapat menerangi keseluruhan almari tersebut.
Sebelum membina gajet, lakaran hendaklah dibuat terlebih dahulu sebagai gambaran
awal projek gajet elektrik ini. Tujuannya untuk memastikan kuantiti dan kedudukan
komponen-komponen seperti mentol, suis, bateri dan wayar. Pemilihan wayar
mestilah sesuai kerana wayar hendaklah disembunyikan di tepi papan almari. Contoh
lakaran litar elektrik lampu almari adalah seperti yang ditunjukkan pada Rajah 8.

Rajah 8 Bateri
Positif
Negatif
Lampu 1 Lampu 2 Lampu 3 Lampu 4
Suis

Selepas lakaran litar elektrik lampu almari dibina, langkah seterusnya ialah melakar
reka bentuk litar skematik lampu almari. Litar skematik dibina dalam dua keadaan
iaitu suis terbuka dan tertutup. Jenis suis yang digunakan ialah suis tekan buka.
Apabila suis tekan buka ditekan iaitu pintu almari ditutup, pintu almari akan menekan
suis tekan buka. Keadaan ini akan menyebabkan litar menjadi terbuka dan tiada
pengaliran arus elektrik dan lampu tidak menyala.
Situasi kedua ialah apabila pintu almari dibuka. Suis akan dilepaskan kerana tiada
tekanan. Dalam keadaan ini suis tekan buka akan tertutup dan menyebabkan litar
elektrik lengkap. Lampu akan menyala dan menerangi keseluruhan di dalam almari
pakaian.

Rajah 9 Litar siri sebelum suis dibuka Rajah 10 Litar siri apabila suis dibuka

Bagi melihat kecerahan mentol, pengiraan pada parameter perlulah dilakukan.
Tujuannya adalah untuk melihat kecerahan mentol tersebut bersesuaian dengan
keluasan almari tersebut.
Dalam Rajah 9 menunjukkan litar elektrik yang lengkap yang telah diberi nilai parameter
voltan dan arus. Nilai rintangannya dapat dihitung seperti yang berikut:
Jumlah rintangan
R = V
I
R = 3
0.0833
R = 36 Ω
Nilai rintangan bagi setiap
mentol ialah 36.0 Ω.
Pemilihan mentol perlulah
sesuai dengan voltan yang
dihasilkan dalam litar
supaya kecerahan mentol
adalah maksimum.
Foto 1: Lampu menerangi ruang
di dalam almari pakaian

2.3.5 Menganalisis Elemen Sistem Elektrik pada Gajet yang akan Dihasilkan
Aktiviti menganalisis elemen sistem
elektrik dilakukan pada medium,
beban dan kawalan dalam litar
elektrik. Litar elektrik yang lengkap
terdiri daripada:
• sumber elektrik seperti bateri
• medium iaitu dawai penyambung
• beban iaitu komponen elektrik
• suis sebagai kawalan.
Rajah 9

Rajah 10 litar elektrik yang disambung
secara bersiri
Aktiviti 1
Pengujian sambungan litar pada gajet
yang akan dihasilkan
1. Mentol disambung bersebelahan antara
satu dengan yang lain dalam satu baris
(siri).
2. Sambungkan setiap mentol dengan wayar,
suis dan bateri.
3. Hidupkan suis supaya lampu menyala.
4. Lihat kepada kecerahan lampu yang
menyala.
5. Tanggalkan satu mentol, apa yang terjadi
pada mentol lain?
6. Buat kesimpulan

Voltan dalam litar siri diukur menggunakan voltmeter. Dalam litar ini, sel-sel disambung
secara bersiri, dan voltannya bertambah. Jika satu komponen elektrik yang
disambungkan dalam litar itu mengalami kerosakan maka seluruh litar tidak akan
dapat berfungsi.
Contoh kesimpulan:
Walaupun nilai arus yang mengalir sama tetapi jumlah voltan pada bateri akan
diagihkan kepada mentol lain yang ada dalam litar. Kecerahan setiap mentol itu
diperhatikan.
Litar selari merujuk kepada litar yang mempunyai lintasan arus yang lebih daripada
satu. Ini bermaksud penyambungan arus dilakukan dengan menggunakan wayar lebih
daripada satu komponen disambung sebelah-menyebelah. Arus elektrik akan mengalir
melalui lintasan yang berbeza. Apabila salah astu mentol terbakar, mentol yang lain
masih menyala.

Contoh:
Membina gajet elektrik pada almari pakaian. Litar asas untuk pembinaan gajet
terdiri daripada bateri, mentol, wayar lembar tunggal berpenebat dan suis mikro.
Aksesori yang digunakan ialah pemegang mentol.

Rajah 11: Gambar rajah blok litar
asas gajet elektrik pada almari pakaian
Mentol 1 Mentol 2 Mentol 3
Bateri Suis Mikro
Mentol 4
Wayar
lembar tunggal
Wayar
lembar tunggal

Menganalisis Elemen Sistem Elektrik
Analisis dilakukan untuk memastikan setiap elemen dalam litar elektrik mencukupi dan mematuhi
nilainya. Contoh analisis dapat dilihat seperti yang dipaparkan pada Jadual 1.
Bil.
Elemen Elektrik Kuantiti
Nilai
Parameter
Contoh Komponen
Elektrik
Sambungan
1 Sumber - bateri 1 3 V Positif bekalan ke mentol 1
2 Beban
- mentol
4 3 V Mentol 1 ke mentol 2 ke mentol 3
dan ke mentol 4
3 Medium - wayar
lembar tunggal
Ikut saiz panjang
dan lebar almari
Sambungan daripada bateri ke
mentol 1, 2, 3 dan 4 ke kaki suis
mikro
4 Kawalan - suis 1 Mentol 4 ke kaki NC suis mikro
dan kaki COM ke bekalan negatif
bekalan elektrik

2.3.6 Membina Gajet Elektrik Berfungsi
Pada peringkat ini, satu gajet yang
berfungsi akan dihasilkan untuk
diletakkan di dalam almari pakaian.
Berdasarkan lakaran reka bentuk
litar yang telah dihasilkan pada
2.3.4, terjemahkan lakaran tersebut
kepada litar bergambar untuk
membina gajet elektrik berfungsi.
Jenis penyambungan yang
digunakan untuk litar gajet ini ialah
litar bersiri.
Mentol 1
Mentol 3
Mentol4
Mentol 2
Suis mikro
Bateri dan
pemegang
bateri
Rajah 12

Berdasarkan litar bergambar di atas, gajet tersebut dipasang di dalam almari pakaian.
Contoh kedudukan gajet elektrik di dalam alamari pakaian adalah seperti yang
ditunjukkan dalam Rajah 12
Langkah-langkah Pembinaan Litar Gajet Eletrik
1. Sediakan bahan-bahan yang diperlukan dengan merujuk lakaran atau litar
bergambar.
2. Sediakan empat mentol berkuasa 3V, dua bateri bersaiz AA bersama pemegang
bateri, suis mikro (tekan buka), dan wayar lembar tunggal mengikut saiz.
3. Kemudian, tentukan susunan dan kedudukan gajet pada almari pakaian.
4. Lakukan penyambungan litar gajet.
5. Selepas penyambungan lengkap, pasang penyambungan litar gajet itu di dalam
almari pakaian.

Rajah 13 Kedudukan gajet elektrik di dalam almari

2.3.7 Membuat Pengujian dan Penilaian Kefungsian Gajet
Pengujian
Tujuan pengujian dilakukan pada gajet adalah untuk memastikan gajet pada
litar dapat berfungsi sepertimana yang dikehendaki. Sambungan mentol dan
suis dipasang mengikut litar skematik dan litar bergambar. Litar ini disambung
dengan sumber elektrik, iaitu bateri. Ujian dibuat apabila suis mikro dilepaskan
dan didapati kesemua mentol menyala.
Penilaian
Penilaian dilakukan selepas pengujian. Penilaian dilakukan ke atas semua
komponen pada gajet litar elektrik. Jadual 2 menunjukkan contoh penilaian
yang dibuat terhadap gajet.

Bil.
Aspek yang
Dinilai
Berfungsi atau
Tidak Berfungsi
Catatan
1 Mentol Berfungsi Mentol menyala apabila pintu dibuka
dan terpadam apabila pintu ditutup
2 Pendawaian
wayar
Berfungsi Disambung kepada semua
komponen
3 Litar Berfungsi Terdapat bekalan kuasa pada litar
4 Bateri Berfungsi Membekalkan kuasa yang
mencukupi
5 Suis makro Berfungsi Suis berfungsi dengan baik mengikut
objektif, iaitu apabila pintu almari
ditutup dan dibuka
Jadual 2 Contoh jadual penilaian reka bentuk gajet litar elektrik lampu almari pakaian

Hasil Penilaian
• Hasil daripada penilaian didapati bahawa kecerahan lampu kurang menerangi
keseluruhan ruang di dalam almari. Lebih-lebih lagi, pada waktu siang.
• Kedudukan susunan pemasangan gajet pada bahagian almari perlu ditambah baik
dan diperkemas. Kedudukan wayar perlu ditempatkan di bahagian yang tidak dapat
dilihat seperti di belakang almari pakaian. Manakala bahagian yang menempatkan
mentol perlu dibuat lubang agar bahagian mentol sahaja kelihatan di permukaan.
• Pemegang bateri pula perlu diletakkan di belakang bateri untuk tujuan kekemasan
tetapi ini mungkin akan menimbulkan masalah semasa hendak menukar bateri yang
lemah. Kedudukan suis mikro adalah tepat kerana tuil penolak suis mikro akan
tertekan apabila pintu almari ditutup. Oleh itu, gajet elektrik ini perlu dilakukan
penambahbaikan fungsi agar menjadi lebih cekap dan kemas.

2.3.8 Mencadang Penambahbaikan ke atas Reka Bentuk Gajet yang Telah Dibina
Bagi penambahbaikan kecerahan mentol, satu uji kaji telah dikenal pasti. Uji kaji
dijalankan ke atas dua jenis litar, iaitu litar siri dan litar selari. Uji kaji ini dilakukan
untuk membuktikan kecerahan mentol dan jumlah nilai parameter rintangan yang
terdapat dalam litar siri dan litar selari. Bagi membuktikan kecerahan mentol, uji kaji
dibuat dengan menggunakan komponen elektrik yang sama dan dilakukan dengan
cara menukar litar siri kepada litar selari. Keputusannya, mentol menyala lebih terang
jika dipasang dalam litar selari. Hal ini kerana beban rintangan pada litar selari
menjadi lebih rendah berbanding litar siri. Uji kaji seterusnya ialah membuat
pengiraan jumlah nilai parameter rintangan pada litar tersebut. Pengiraan dilakukan
dengan merujuk pada Rajah 14 dan Rajah 15 yang telah diberi nilai voltan dan arus.
Jumlah nilai rintangan pada litar di atas akan dihitung.

Rajah 14 Litar selari Suis mikro tidak ditekan Rajah 15 Litar selari Suis mikro semasa ditekan

Cara Pengiraan
Jumlah rintangan,
R = _V__
I
R = __3__
1.33
R = 2.25 Ω
Untuk membandingkan jumlah nilai rintangan pada
kedua-dua jenis litar, iaitu litar siri dan litar selari maka
pengiraan akan dilakukan antara kedua-dua litar
tersebut. Hasil uji kaji ini menjelaskan bahawa nilai
rintangan yang kecil akan memberikan kecerahan
yang lebih tinggi berbanding dengan nilai rintangan
yang besar.

Litar Siri
Rajah 16 Litar siri Suis mikro tidak ditekan
Jumlah rintangan
R = _V__
I
R = ___3___
0.0833
R = 36.014 Ω
Keputusan uji kaji : Lampu malap
kerana jumlah rintangan sangat
tinggi.

Litar Selari
Jumlah rintangan,
R = _V__
I
R = __3__
1.33
R = 2.25 Ω
Keputusan uji kaji : Lampu menjadi terang
kerana jumlah rintangan rendah
Rajah 17 Litar selari Suis mikro tidak ditekan

Oleh itu, sebagai penambahbaikan dicadangkan agar litar siri pada
gajet itu ditukarkan kepada litar selari. Penambahbaikan ini perlu
dilakukan kerana bukti daripada uji kaji menunjukkan bahawa
cahaya mentol-mentol yang diatur dalam kedudukan selari adalah
lebih terang berbanding dengan litar siri.
Begitu juga dengan kedudukan pemegang bateri dan wayar lembar
tunggal pada almari pakaian. Kedudukan pemegang bateri perlu
dibuat penambahbaikan supaya kedudukannya disembunyikan,
iaitu di dalam kotak khas di sebelah bawah di dalam almari
pakaian. Manakala pendawaian dibuat di sebelah luar almari
pakaian tersebut.

STANDARD PRESTASI
TAHAP
PENGUASAAN
TAFSIRAN
1 Menyatakan elemen yang terdapat dalam sistem elektrik.
2 Menerangkan fungsi setiap elemen sistem elektrik.
3
Membuat pengiraan parameter elektrik bagi memastikan sumber, medium, beban
dan kawalan sesuai digunakan dalam reka bentuk gajet yang dihasilkan.
4 Menganalisis parameter voltan, arus, rintangan dan kuasa pada satu gajet elektrik.
5
Memberi justifikasi kepada produk sistem elektrik yang dipilih dari sudut kesesuaian
reka bentuk dan keselamatan.
6 Membina gajet yang berfungsi dan memenuhi kriteria reka bentuk litar elektrik.

2.3.pptx

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to 2.3.pptx

Similar to 2.3.pptx (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

2.3.pptx