MODUL 3

LITAR ELEKTRIK

Objektif Khusus

# Mentakrif Hukum Ohm dan Hukum Kirchhoff# Menghitung arus, voltan, rintangan dan kuasa# Menggunakan Hukum Ohm dan Hukum Kirchhoff

Pencapaian kompetensi

# Menyambung litar siri,selari dan siri selari# Menggunakan meter pelbagai untuk mengukur voltan dan arus dalam litar

PENGENALAN LITAR ELETRIK# Litar elektrik asas terdiri daripada punca voltan, pengalir, suis dan beban

# Punca voltan yg digunakan ada 2 jenis iaitu voltan arus terus ( AT ) atau arus ulang alik ( AU )

KUANTITI DAN UNIT ELETRIK

1. CAS = atom yg tak stabil yg boleh menerima atau kehilangan elektron * menerima = bercas negatif * hilang = bercas positif

Simbol = QUnit = Coulomb ( C )

STRUKTUR ATOM

2. ARUS = Kadar pengaliran cas dari satu titik ke satu titik pada masa tertentu

Simbol = IUnit = Ampere ( A )

3. VOLTAN = Tenaga keupayaan yang menghasilkan tekanan untuk membolehkan arus elektrik mengalir dalam litar

Simbol = VUnit = volt ( V )

4. RINTANGAN = Sifat yg menentang pengaliran arus dalam litar

Simbol = RUnit = Ohm ( Ω )

5. KUASA = Kerja yang dilakukan dalam suatu masa tertentu

Simbol = P Unit = Watt ( W )

6. TENAGA = Kemampuan suatu jasad utk melakukan kerja pada suatu masa tertentu Simbol = W Unit = Joule ( J )

MEREKA BENTUK LITAR

# Ada 3 jenis litar iaitu* litar sesiri* Litar selari* Litar siri selari

R1

R2

R3

R1

R2

R1

R2 R3

1. 2. 3.

R2

R3

4.

R1

R4

R5R6

R1

R2

R3

R4

R5 R6

R7

5.

R1

R2 R3

R4

R5

R6

R7

R8

R9 R10

6.

BORANG MEREKABENTUK PROJEK PAPAN JALUR 0 o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o

LITAR PENTAKSIRAN

R1

R2 R3

R4

R5

R6

R7

R8

R9

TAKRIF HUKUM OHM

# Menyatakan bahawa dalam suatu litar, arus yang mengalir berkadar terus dengan voltan dan songsang dengan rintangan pada suhu tetapV

I R

KUASA 10 PREFIKS SIMBOL

109 Giga G

106 Mega M

103 Kilo K

10-3 Mili m

10-6 Mikro µ

10-9 Nano n

10-12 Piko p

PENGIRAAN MENGGUNAKAN HUKUM OHM

1.Diberi rintangan = 100 Ω voltan sebanyak 5v. Kirakan nilai arus

2.Diberi rintangan dalam satu litar adalah 100 Ω dan voltan bekalan yg dibekalkan adalah 2 v. dengan menggunakan formula hukum Ohm kirakan nilai arus bagi litar tersebut.

3. Dibekalkan voltan sebanyak 4.5 v dan arus bagi litar tersebut adalah 1.5mA. Berapakah nilai rintangan bagi litar tersebut.

4. Diberi voltan dalam satu litar sebanyak 10 v dan nilai rintangan bagi litar tersebut adalah 5KΩ. Kirakan nilai arusnya.

5. Kirakan nilai voltan bagi litar sekiranya rintangan bagi litar tersebut adalah 15 Ω dan arus yang mengalir adalah 2A.

6. Hitungkan nilai rintangan sebuah mentol jika 150mA arus mengalir melalui mentol dan voltan sebanyak 6v dibekalkan kepada litar.

KUASA ( P )# Kerja yang dilakukan dalam suatu masa tertentu

# Formula Kuasa

* P = I x V* P = I2 x R* P = V2 / R

Pengiraan menggunakan formula kuasa

1. Jika diberi nilai voltan 25v dan arus 5 A. Berapakah nilai kuasa yang telah dilakukan

2. Sekiranya litar menggunakan kuasa 350W dengan bekalan kuasa 240V. Berapakah nilai arus yang digunakan.

3.

Kirakan nilai arus dan voltan

4. Jika sebuah radio mempunyai rintangan beban sebanyak 500 Ω dengan bekalan kuasa sebanyak 240V Berapakah kuasa bagi radio tersebut

24W6Ω

5. Jika sebuah mentol mempunyai rintangan sebanyak 1K Ω dan menggunakan kuasa sebanyak 1KW. Berapakah voltan bekalan yang diperlukan untuk menghidupkan mentol tersebut .

JENIS-JENIS LITAR DALAM LITAR ELETRIK

* Litar Sesiri

* Litar Selari

R1

R2 R3 I

I3 R3

I2 R2

I1 R1

•LITAR SIRI SELARI

R1

R2

R3

Definasi:• Litar siri terdiri daripada dua atau lebih

komponen yang disambungkan dari hujung ke hujung secara berturutan.

Rajah : Litar Siri.

(1). LITAR SIRI

Contoh Kegunaan – Lampu kelip-kelip / lampu krismas.

Keburukan – Sekiranya satu lampu / beban yangdisambung sesiri rosak, ianya akan memberikan kesan

kepada lampu & beban yang lain. ( lampu tidak hidup ).

(i). ARUS ( I ).• Nilai arus adalah sama pada semua perintang

walaupun nilai rintangan perintang adalah berbeza :

R1

R3

R 2

Ij I1

I2I3

E

Ij = I1 = I2 = I3…In

CIRI-CIRI LITAR SESIRI

(ii). RINTANGAN ( R ).• Jumlah rintangan litar adalah hasil tambah ke

semua rintangan dalam litar :

R1

R3

R 2

Ij

E

Rj = R1+ R2 + R3…Rn

VJ = V1+ V2 + V3…Vn

R1

R3

R 2

Ij

VJ

V1

V3

V2

(iii). VOLTAN BEKALAN (E)• Jumlah voltan bekalan adalah hasil tambah ke

semua nilai susutan voltan pada setiap perintang dalam litar:

(iv). VOLTAN SUSUT (V) • Susutan voltan adalah nilai voltan yang

merentangi perintang dalam litar (voltan yang diresap) :

R1

R3

R 2

Ij

V

V1

V3

V2V1 = IjR1

V2 = IjR2

V3 = IjR3

(2). LITAR SELARI

Definasi• Litar selari terdiri daripada dua atau lebih komponen yang disambungkan kepada dua punca titik yang sama secara selari diantara

satu sama lain.

Rajah : Litar Selari

Contoh kegunaan - Pendawaian di rumah kita.

Keistimewaan – Litar ini dapat mengawal beban yang disambungkan kepadanya

secara berasingan jika ada alat kawalan seperti suis

disambungkan sesiri dengan litar tersebut.

(i). ARUS (I)• Hasil tambah nilai arus pada semua cabang litar

adalah bersamaan dengan jumlah arus yang mengalir dalam litar

R 2

Ij

V

I2

R1

I1Ij = I1 + I2

I1 = V/R1

I2 = V/R2

R 2

Ij

E V2R1V1

(ii). RINTANGAN (R):• Jumlah rintangan dalam litar selari diperolehi

denganmenggunakan kaedah berikut :

1/Rj = 1/R1 + 1/R2

(iii). VOLTAN BEKALAN / PUNCA (E):• Voltan yang merentangi setiap beban /

perintang adalah bersamaan dengan nilai voltan bekalan

R 2

Ij

E V2R1V1

E = IjRj

(iv.) VOLTAN SUSUT (V):• Voltan yang susut / merentangi setiap cabang

litar adalah bersamaan dengan nilai voltan bekalan

R 2

Ij

E V2R1V1

E = V1=V2

V1 = I1R1

V2 = I2R2

(3). LITAR SIRI-SELARI

DEFINISI• Litar siri-selari merupakan satu litar yang

terdiri daripada gabungan litar siri dan litar selari

CIRI• Mempunyai dua kumpulan beban iaitu :

a) Kumpulan beban sesirib) Kumpulan beban selari

• Terdapat 2 jenis litar siri-selari iaitu :1) Kumpulan beban selari disambung secara siri Hasil tambah voltan merentangi

kedua-dua kumpulan beban adalah sama dengan nilai voltanBekalan

E = V1 + V2

Hasil tambah arus dari cabang litar adalah sama dengan jumlah arus dalam litar

Ij = I1 + I2 + I3 + I4 = I5 + I6 + I7

2) Kumpulan beban siri disambung secara selari

Hasil tambah voltan merentangisetiap beban adalah sama dengan nilai voltan bekalan

Hasil tambah arus dari cabang litar adalah sama dengan jumlah arus dalam litar

Ij = I1 + I2

E = V1 + V2 + V3

E = V4 + V5

PENGIRAAN DALAM LITAR SESIRI

1.

Kirakan a) Rintangan Jumlah ( RJ )b) Voltan Jumlah ( VJ )c) I2

R1

R2 R3

10Ω

15Ω

25Ω IJ =

6AVJ

I2

2.

Hitungkana. Rintangan Jumlah ( RJ )b. Arus jumlah ( IJ )c. Dapatkan voltan yang susut pada R1, R2

dan R3d. Kuasa yang dilesapkan oleh perintang R2

R1 = 2Ω

R2 = 5Ω

R3 = 3Ω

IJ

15V

R3 = 15Ω

R2 = 10Ω

R1 = 5Ω

IJ

60V

3.

Kirakan

a) Arus talianb) Voltan susut pada setiap perintangc) Kuasa lesapan pada R3

R1

R2 R3

2KΩ

6KΩ

2KΩ IJ

VJ = 20 v

4.

Kirakana) Jumlah rintangan ( RJ )b) Jumlah arus yang mengalir ( IJ )c) Jumlah kuasa ( PJ )d) Voltan susut pada perintang R2

R1

R2 R3

5KΩ

750Ω

1.5KΩ IJ

VJ = 100 v

Kirakana) Jumlah rintangan ( RJ )b) Jumlah arus yang mengalir ( IJ )c) Jumlah kuasa ( PJ )d) Voltan susut pada perintang R2

5

PENGIRAAN LITAR SELARI

10 V R1

4ΩR23Ω

R36Ω

R42Ω

Hitungkana) Jumlah Rintangan ( RJ )b) Arus litar ( IJ )c) Susut voltan pada R2 ( VR2 )d) Lesapan kuasa pada R4 ( PR4 )

1.

30v

L3 = 40W

L2 = 25W

L1 = 60W

3.

HITUNGKANa) Arus yang mengalir setiap mentolb) Arus litar ( IJ )c) Rintangan bagi setiap mentold) Jumlah lesapan kuasa litar ( PJ )

4.

Hitungkana) Voltan bekalanb) Jumlah rintangan litarc) Arus I2 dan I3d) Arus litar

R12KΩ

R25KΩ

R32KΩ

I1 = 2.5mA

I 2 I 3

IJ

2.

Hitungkana) Rintangan jumlah ( RJ )b) Arus pada setiap perintangc) Voltan pada R3 ( VR3 )d) Kuasa lesapan pada R1 ( PR1 )

R11KΩ

R22KΩ

R310KΩ

75 v

I1

I2 I3

PENGIRAAN LITAR SIRI-SELARI

R1=15Ω

R2=20Ω R6=35Ω

R7=45ΩR5=15

Ω

R4=10Ω

R3=6Ω

12A

Hitungkana) Rintangan Jumlah ( RJ )b) Voltan litar ( VJ )c) Voltan susut pada R2,R6 dan titik ABd) Arus yang mengalir melalui R3,R4 dan R5e) Kuasa lesapan pada R7

1.

BA

R1=3kΩ

R5=12ΩR4=8k

Ω

R3=4kΩ

R2=2kΩ

10v

X Y

2.

Kirakana) Rintangan Jumlah ( RJ )b) Arus litar ( IJ )c) Voltan merentas x-y ( Vx-y )d) Voltan merentas R5 ( VR5 )e) Lesapan kuasa pada R1

3.

R1

R4R3

R2=2kΩ

VJ=16V

B C

8v

4vI3=3mA

I2

I4

I1

Hitungkana) Voltan merentasi titik B-Cb) Rintangan R3c) Arus I2d) Arus I1 dan I4e) Rintangan R4 dan R1f) Lesapan kuasa pada R2 dan R3

R1R332Ω

R432Ω

R232Ω

32V

X

Y

20V

4.

Kirakana) Voltan R1 ( VR1 )b) Rintangan merentasi X-Yc) Arus I1d) Rintangan R1e) Arus yang mengalir pada R2,R3 dan R4f) Lesapan kuasa pada R3 ( PR3 )

I1

5.

Kirakana) Jumlah Rintangan ( RJ )b) Arus Litar ( IJ )c) Susut voltan pada R2 ( VR2 ) dan R5 ( VR5 )d) Arus pada R3 ( IR3)e) Lesapan kuasa pada R4 ( PR4 )

R1=40Ω

R5=15Ω

R4=10Ω

R3=40Ω

R2=30Ω

10v

I3

I1

I2

IJ

HUKUM KIRCHHOFF

* Terdapat 2 jenis Hukum Kirchhoff iaitu :- Hukum Kirchhoff Arus- Hukum Kirchhoff Voltan

TAKRIF HUKUM KIRCHHOFF ARUS* Menyatakan dalam satu litar lengkap, jumlah algebra arus yang masuk dan keluar nod sama dengan sifar. ( Jumlah arus yang masuk sama dengan arus yang

keluar )I1I2

I3

I4I5

I1 + I2 + I5 + I4 = I3

Jumlah arus yang masuk ke satu titik

persimpangan dalam satu litar

adalah sama dengan jumlah arus

yang mengalir keluar dari titik

persimpangan itu.

Hukum kirchoff arus digunakan bagi menyelesaikan masalah pengiraan ARUS dalam litar SELARI.

Contoh: I1=18A

I2=15A

I3=24A I5=16A

I4=5A

Dalam pengiraan algebra, arus pada titik O adalah sifar:

I1 + I4 + I5 - I2 - I3 = 0 ( 18 + 5 + 16 ) – 15 – 24 = 0

oo

TAKRIF HUKUM KIRCHHOFF VOLTAN* Dalam satu gelung litar lengkap, jumlah voltan punca adalah sama dengan voltan yang susut pada beban

VR2

VR1

VR3

VJ

VJ = VR1 + VR2 + VR3 atau0 = VJ – VR1 – VR2 – VR3

Jumlah Voltan yang susut pada litar bersiri yang tertutup adalah sama dengan voltan yang

dibekalkan.

Hukum Kirchoff voltan digunakan bagi menyelesaikan masalah VOLTAN SUSUT di dalam litar SIRI.

R1

R3

R 2Vj = 60V

V1 = 10V

V3 = 30V

V2= 20V

Jumlah voltan yang susut adalah bersamaan voltan bekalan:

Vj = V1 + V2 + V360V = 10V + 20V + 30V

PENGIRAAN HUKUM KIRCHHOFF ARUS

IY

I1 = 4.5mA

I2 = 2mA

I4= 2mA

I3=2mA

1.

I1=20mA

IYI2=15mA

I3=1.35A

I4=1A

2.

Hitungkan arus IY

Carikan arus IY

I2=4A

I3=6A

I4=5A

I1=2A

I5

3.

Hitungkan arus I5

Latihan 4: Cari nilai I1?

I2=8A

I3=6A

I4=2A

I1= ?

o

Latihan 5:I3= 8A I2= ?

I1= 5A I4= 6A

I6= 4A

I5= 30A

o

PENGIRAAN HUKUM KIRCHHOFF VOLTAN

R2=25Ω

R3=5 Ω

R1=15 Ω

I=0.2A

VJ=9V

Kirakan voltan yang susut pada setiap perintang

R1

R3

R 2

Ij = 0.5A

Vj

V1

V4

V2

R4

V3

150

200

50 350

Latihan 1:• Kirakan vj ?

PENGIRAAN HUKUM KIRCHHOFF ARUS DAN VOLTAN

2.

Kirakana) Arus I1b) Arus I2c) Arus I3d) Voltan pada R1e) Lesapan kuasa pada R4

R1=2Ω R3=4Ω

R4=2ΩR2=2

Ω

I1 I2

I3

6V

R1=5Ω R2=10Ω

R3=4Ω

I1 I2

I3

10V

1.

Kirakana) Arus I1b) Arus I2c) Arus I3

3.

R1=4Ω R3=4Ω

R2=2Ω

I1 I2

I3

VI=12V V2=6V

Kirakana) Arus I1b) Arus I2c) Arus I3

LITAR PENTAKSIRAN

R1=2Ω R3=6Ω

R4=8ΩR2=4

Ω

I1 I2

I3

6V

Kirakana) Arus I1b) Arus I2c) Arus I3d) VR1e) VR4f) PR1

PROSES PEMATERIAN

Proses pematerian dan nyahpateri ini penting bagi tujuan menggabungkan komponen-komponen elektronik untuk menghasilkan litar elektronik mengikut kefungsian tertentu serta dapat menghasilkan alat-alat elektronik yang berteknologi tinggi.

DEFINISISOLDERING/PEMATERIAN Proses menyambung pengalir (wayar penyambung atau kaki komponen) pada papan litar dengan mencairkan logam bagi menghasilkan litar elektronik. DESOLDERING/NYAHPEMATERIAN Proses membuka sambungan pengalir terdahulu yang tidak diperlukan bagi menggantikan pengalir yang baru

~ PERALATAN i) Soldering Iron.ii) Desoldering tools (Sucker).iii) Long nose.iv) Cutter v ) Wire Stripper. ~ BAHAN i ) Solder Lead. ii) Flux iii) Kertas Pasir ii) Wayar iii) Board iv) Komponen

PERALATAN PEMATERIAN

KEGUNAANi) Soldering Iron - mencairkan lead (timah) dan memateri dua keping logam yang hendak dicantumkan. ii) Desoldering Tools (Sucker) - membuang pateri (solder) yang tidak dikehendaki dengan cara menyedut. iii) Long Nose - Membengkok , melurus dan memegang Komponen atau wayar penyambung.

iv) Cutter - Memotong wayar penyambung dan kaki komponen serta membuang penebat pada wayar penyambung. v) Wire Stripper - Memotong dan membuang penebat pada wayar penyambung.

vi) Solder Lead - bahan yang digunakan untuk memateri dua kepingan logam yang hendak dicantumkan.

vii) Flux - bahan pencuci permukaan logam , mengelakkan tindakan pengoksidaan dan memudahkan pematerian serta pengaliran arus

viii)Wayar - sebagai penyambung (jumper) untuk bekalan kuasa atau punca masukan dan keluaran. viiii) Board - board yang digunakan untuk membina litar

x) Komponen- Komponen yang digunakan adalah mengikut litar. Komponen yang biasa seperti perintang, kapasitor dan lain-lain.

JENIS-JENIS DAN PENGGUNAAN BESI PEMATERI Penting dan selamat menggunakan besi pemateri dengan julat kuasa yang sesuai bergantung kepada bahan yang hendak dipateri.

* Soldering iron yang mempunyai julat kuasa 25 W adalah sesuai untuk semua projek di dalam elektronik

Julat kuasa

Bahan yang hendak dipateri

15 W Komponen kecil – chip dalam peralatan elektronik

30 W Vero dan matrikboard dengan patern halus – kerja-kerjabiasa elektronik

40 W Terminal kecil

60 W Terminal/komponen yang bersaiz sederhana

80 W Terminal/komponen bersaiz besar

100 W

Wayar dan terminal yang tahan pada haba yang kuat yang digunakan dalam pendawaian demostick

150 W

200 W

300 W

500 W

LANGKAH-LANGKAH PEMATERIAN Pastikan permukaan yang hendak dipateri itu bersih, kering dan tidak ada gris dan jika boleh ia berada didalam keadaan yang berkilat.Pastikan mata pemateri bersih dan berkilat.Pastikan dawai sambungan dan wavar dicelupkan dengan flux terlebih dahulu.Pastikan mata pemateri cukup panas untuk memateri.Panaskan dahulu bahagian yang hendak dipateri. `Kemudian sentuhkan timah kebahagian sambungan supaya timah cair dan melimpah meliputi keseluruhan sambungan.Setelah timah meliputi bahagian sambungan, angkat besi pemateri dan biarkan sehingga cairan timah membeku. Setelah beku jangan diapa-apakan lagi bahagian pateri itu.Pematerian yang baik akan kelihatan berkilat, kukuh.bersih,dan tidak terlalu banyak

(a) Memanaskan tempat yang hendak dipateri

(b)Sentuhkan timah pemateri ditempat yang hendak dipanaskan

(c) Angkat besi pemateri dan timah apabila cairan timah telah meliputi

d) Pemateri yang kemas dan bersih

BEBERAPA JENIS KERJA MEMATERI YANG TELAH SIAP

a) Sambungan yang baik

(b) Sambungan yang terlalu sejuk

(c) Sambungan yang kurang timah pemateri

(d)Sambungan yang terlalu banyak timah pemateri (solder).