1. BAB 5: ASAS
ELEKTRIK .1 MENERANGKAN
KONSEP DAYA DAN KERJA DALAM SISTEM
ELEK.2 MENGHURAIKAN KONSEP KADAR DAN
RINTANGAN DALAM SISTELEKTRIK
.3 MENGHURAIKAN KONSEP KUASA DALAM
3. PIK 5.1
ENERANGKAN KONSEP DAYA DAN KERJA DALAM
SISTEM ELEKTRIK SUBTOPIK 5.1.1
MENAKRIFKAN DAYA GERAK ELEKTRIK
D.G.E
Mengikut: https://en.wikipedia.org/wiki/Electricity
When a charge is placed in a location with a non-zero electric field, a force will act on it. The magnitude
of this force is given by Coulomb's law (Hukum Coulomb). If the charge moves, the electric field would
be doing work(Kerja) on the electric charge. Thus we can speak of electric potential(keupayaan elektrik)
at a certain point in space, which is equal to the work done by an external agent in carrying a unit of
positive charge from an arbitrarily chosen reference point to that point
without any acceleration and is typically measured in volts (voltan).
Jumlah tenaga elektrik yang diberikan kepada satu coulomb cas untuk mengalir
menerusi sumber elektrik
4. cth sumber elektrik: sel lering, dynamo basikal , sel solar, penjana elekrik dll). Unit D.G.E : volt(v)
Cth: definasi d.g.e. 1.5v bagi sebuah bateri (sel kering) adalah jumlah tenaga elektrik yang diberikan
sebanyak 1.5J kepada satu coulomb cas untuk mengalir menerusi satu sel..
Nicolae Lobontiu, CHAPTER 4 - Electrical Systems,Editor(s): Nicolae Lobontiu, System Dynamics for Engineering Students, Academic Press, 2010, Pages 103-149,
ISBN 9780240811284, https://doi.org/10.1016/B978-0-240-81128-4.00004-0. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780240811284000040)
https://passive-components.eu/what-electronics-engineer-needs-to-know-about-passive-low-pass-filters/
*https://en.wikipedia.org/wiki/Electricity
https://www.electronicsandyou.com/blog/active-and-passive-electronic-
components.html https://en.wikipedia.org/wiki/Inductor
https://www.allaboutcircuits.com/video-lectures/capacitors-part-1/
KERJA DAN CAS
5. Pemindahan Cas (C) - Coulomb
1 Joule (J) ialah tenaga atau cas elektrik yang
6. dipindahkan oleh alat elektrik apabila arus 1 A
mengalir merentasi alat elektrik itu dengan beza
keupayaan 1 V dalam masa 1 saat.
Pemindahan Cas (C) = Arus (A) x Masa (s)
Dirumuskan sebagai,
Q = I t
Dimana, Q = Cas (C) - Coulomb
I = Arus (A) - Ampere
t = Masa (s) - saat
7. RUMUS* Kerja (J) = voltan (V) x
pemindahan cas (C) Dirumuskan sebagai,
W = V Q
dimana, W = kerja (J)
V = Voltan (beza keupayaan) (V)
Q = Cas (C)
8. D.G.E DAN V
Merujuk litar , apabila keadaan suis dibuka, tiada arus, I yang mengalir menerusi litar. Maka bacaan
voltmeter = bacaan d.g.e, E apabila suis ditutup, arus mengalir dalam litar. Bacaan
voltmeter = V, dimana V = beza keupayaan merentasi terminal sel kering(dry cell)
*Bacaan voltmeter V adalah kurang berbanding dengan D.G.E, E kerana adanya rintangan dalam pada sel
kering tersebut.
Rintangan dalam, r (Internal Resistance,r) ~ tindak balas kimia
yang berlaku dalm sel
kering. Ringtangan dalam r, akan menyebabkan litar
• Kehilangan tenaga (haba) dalam sel
• Beza keupayaan merentasi terminal kurang berbanding d.g.e E
Rumus yang berkaitan d.g.e, beza keupayaan V dan rintangan dalam r (dalam keadaan suis tutup)
E = V + Ir
E = I ( R + r)
9. TOPIK 5.1
ENERANGKAN KONSEP DAYA DAN KERJA DALAM
SISTEM ELEKTRI
SUBTOPIK 5.1.2 MENYATAKAN KOMPONEN ASAS
LITAR ELEKTRIK Pengenalan
Sistem elektrik, juga dikenali sebagai litar atau rangkaian elektrik terdiri
daripada TIGA (3) komponen UTAMA: Perintang(Resistor ),
11. Kapasitor (Pemuat)
• Kapasitor/pemuat merupakan satu komponen
atau peranti elektronik yang berfungsi untuk
menyimpan tenaga elektrik . • Kapasitor terdiri
daripada dua plat konduktor yang disusun
bertentangan antara satu sama lain dan dipisahkan
oleh bahan penebat yang dipanggil dielektrik.
Penebat (dielektrik)
17. • Kapasitan ialah sifat suatu kapasitor untuk menyimpan tenaga elektrik.
• Ia juga boleh ditakrifkan sebagai kuantiti atau jumlah cas elektrik yang
diperlukan untuk mengadakan satu perbezaan upaya di antara dua
platnya
• Kuantiti dan lamanya tenaga yang boleh disimpan dalam kapasitor
bergantung kepada nilai kapasitan.
• Unit bagi kapasitan ialah Farad (F).
• 1 Farad bermakna suatu kapasitor boleh menyimpan 1 coulomb cas
elektrik apabila voltan dibekalkan pada kapasitor itu ialah 1 volt
*https://en.wikipedia.org/wiki/Capacitor
18. Capacitance (kemuatan)
• Formula bagi menghitung kapasitan suatu
kapasitor ialah:
dimana :
C = Kapasitan dalam unit Farad (F)
Q = kuantiti cas dalam unit coulomb (C)
v = voltan/beza keupayaan dalam unit volt(v)
20. *https://en.wikipedia.org/wiki/Capacitor
Tenaga Yang Disimpan Dalam
Kapasitor
• Tenaga yang disimpan dalam kapasitor adalah dalam bentuk
Tenaga Keupayaan Elektrik.
• Tenaga keupayaan elektrik yang tersimpan dalam
kapasitor boleh dihitung menggunakan rumus:
�
�
�
�=1
2�
�
�
�
2
21. Ep – Tenaga Keupayaan Elektrik dalam unit Joule (J)
c – Kapasitan dalam unit Farad (F)
v – voltan /beza keupayaan dalam unit volt (v)
Soalan Pengukuhan
Beza keupayaan sebanyak 20V telah melalui satu kapasitor pada
kadar 1.5F untuk mengecaskannya. Kirakan tenaga keupayaan
yang tersimpan dalam kapasitor itu.
25. daripada medan magnet yang
berubah.
• Ia adalah satu solenoid yang menghasilkan
medan magnet
apabila arus mengalir melaluinya.
• Semasa tiada arus mengalir medan magnet
yang terhasil akan
berkurang sehingga tiada.
• Ini menghasilkan suatu perubahan fluks
magnet yang
mengaruhkan arus elektrik yang bertentangan arah dalam litar
26. • Inductor juga digelar coil,choke/reactor.
*https://en.wikipedia.org/wiki/Inductor
Simbol Induktor Dalam Litar Elektrik
27. Inductance (Kearuhan)
• Induktans (atau kearuhan) merupakan nisbah fluks magnet
kepada arus elektrik yang mengalir dalam sesuatu pengalir.
28. • Arus elektrik, I yang mengalir dalam litar elektrik menghasilkan
medan magnet dan selanjutnya fluks magnet
• Unit SI induktans ialah Henry (H).
29. *https://en.wikipedia.org/wiki/Inductor
Inductance (Kearuhan)
• Formula bagi menghitung induktans suatu induktor
ialah: �
�=�
�
�
�
ൗ
�
�
�
�
�
�
�
�
dimana :
L = Induktans dalam unit Henry (H)
VL = Voltan diantara induktor dalam unit Volt
dI/dt = kadar perubahan arus dalam unit Ampere per saat
32. • Tenaga yang disimpan dalam induktor adalah
dalam bentuk Tenaga Keupayaan Elektrik.
• Tenaga keupayaan elektrik yang tersimpan
dalam induktor boleh dihitung menggunakan
rumus:
EL = ½ LI2
EL – Tenaga Keupayaan Elektrik dalam unit Joule (J)
L – Induktans dalam unit Henry (H)
I – arus alektrik dalam unit Ampere (A)
*https://en.wikipedia.org/wiki/Inductor
33. Soalan Pengukuhan
Arus sebanyak 5A telah melalui satu induktor pada kadar 0.2 H. Kirakan
tenaga keupayaan yang tersimpan dalam induktor itu..
35. Kegunaan Kapasitor
Antara kegunaan
kapasitor dalam
litar elektrik dan
elektronik ialah:
i. Litar penala frekuensi gelombang radio (tuner)
ii. Litar penapis pada pembekal kuasa (noise filter)
iii. Litar penghapus percikan api dlm sistem
nyalaan enjin kereta
iv. Litar “flash” kamera
36. *https://en.wikipedia.org/wiki/Capacitor
Kegunaan Induktor
Fungsi-fungsi Induktor antaranya adalah:
i. dapat menyimpan arus elektrik dalam
medan magnet, ii. menapis (Filter) Frekuensi
tertentu,
iii. menahan arus ulang alik (AC),
iv. meneruskan arus searah (DC)
v. dan penguat getaran serta melipatgandakan tegangan.
Kegunaan Induktor
Berdasarkan fungsi Induktor ini pada umumnya diaplikasikan
37. sebagai: 1. Filter dalam Rangkaian yang berkaitan dengan
Frekuensi 2. Transformer
3. Motor elektrik
4. Solenoid
5. Relay
6. Speaker
38. 7. Microphone
5.2 Menghuraikan Konsep Kadar & Rintangan Dalam
Sistem Elektrik 5.2.1 Menerangkan frekuensi, tempoh,
voltan puncak, voltan puncak min kuasa dua(Vppgd) untuk arus
ulangalik.
5.2.2 Mengira frekuensi, tempoh, voltan puncak, voltan
puncak min kuasa dua(Vppgd) untuk arus ulangalik.
5.2.3 Membincangkan rintangan elektrik
5.2.4 Menunjukkan penyelesaian masalah pengiraan
rintangan bagi litar bersiri dan litar selari
5.2.1 Menerangkan frekuensi, tempoh, voltan
39. puncak, voltan puncak min kuasa dua(Vppgd) untuk
arus ulangalik.
• Osiloskop Sinar Katod (OSK)
Osiloskop sinar katod adalah peralatan yang digunakan untuk menentukan arus yang
digunakan samada ia arus terus atau arus ulang alik.
Gelombang Arus Ulang-alik (a.u)
41. untuk suatu masa tertentu ATAU
❖Bilangan kitar lengkap yang diperolehi bagi
sesuatu tempoh masa. setiap perubahan ayunan
digelar kitar.
❖Frekuensi diukur mengikut kitaran per saat dan unit
dalam hertz (hz). ❖Rumus f = 1/T untuk gambarajah
gelombang au,
❖Rumus f = n/t digunakan apabila ia melibatkan bilangan
42. gelombang yang terhasil dalam masa yang tertentu
Tempoh, T
❖Masa yang diperlukan oleh sesuatu gelombang a.u untuk
melengkapkan satu kitaran gelombang
❖Unit : saat (s)
Voltan Punvak, Vp
❖Voltan puncak ialah nilai voltan yang dicapai oleh gelombang
sinus a.u dari aras sifar pada paksi menegak
43. ❖Unit SI bagi voltan ialah Volt(v)
Voltan Punca Min Kuasa Dua, Vppgd
❖Nilai voltan yang berkesan yang menghasilkan kuasa yang sama seperti
arus terus yang mengalir dalam perintang
❖Unit SI adalah sama dengan nilai voltan iaitu Volt (v)
5.2.2 Mengira frekuensi, tempoh, voltan puncak,
voltan puncak min kuasa dua(Vppgd) untuk arus
ulangalik.
Soalan Pengukuhan:
44. Rajah menunjukkan gambarajah gelombang AU, hitungkan nilai
yang dikehendaki
seperti berikut.
V
a.VP
10
b.Tempoh
c. Frekuensi
t
-10
d. Vpmkd
45. Penyelesaian:
a. Vp = 10v
b. T = 0.1s
c. f = 1/T
= 1/(0.1)
= 10 Hz
d. Vpmkd = Vp/√2
= 10/√2
= 7.07v
Soalan Pengukuh
49. (konduktor) menyebabkan perlanggaran dan pergeseran di
antara satu sama lain menyebabkan cas tersebut kehilangan
tenaga.
❖Oleh itu pergerakan cas-cas dikatakan menghadapi rintangan.
❖Nilai rintangan bergantung kepada jenis bahan.
❖Unit bagi rintangan ialah ohm (Ω).
Hukum Ohm
Hukum ohm mengatakan bahawa arus yang
mengalir di dalam sesuatu litar adalah berkadar terus dengan voltan
dan berkadar songsang dengan rintangan.
V = IR
50. V = volt (v)
I = ampere(A)
R = ohm(Ω)
SUSUNAN
RINTANGA
N
57. 1/RJ = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + … + 1/Rn
48
5.2.4 Menunjukkan penyelesaian masalah pengiraan
58. rintangan bagi litar bersiri dan litar selari
Soalan Pengukuhan:
Hitungkan jumlah rintangan bagi
susunan rintangan dibawah:
a. b.
Penyelesaian: a. RJ = R1 +
R2 = 3 + 8
= 11Ω
b. 1/RJ
= 1/R1 + 1/R2 = 1/10 + 1/5
= 0.1 + 0.2
= 0.3
RJ = 1/0.3
= 3.33Ω
Soalan Pengukuhan:
59. Tiga (3) buah perintang yang
disambung secara selari masing-
masing bernilai R1= 6Ω, R2 = 5 Ω dan
R3 = 20Ω dan dibekalkan dengan
sumber bekalan 100V. Kirakan
a) Jumlah rintangan
Penyelesaian:
1/RJ = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
1/RJ= 1/(6) +1/(5) + 1/(20)
1/RJ = 0.42
RJ = 2.38Ω
60. 5.3 MENGHURAIKAN KONSEP KUASA DALAM
SISTEM ELEKTRIK SUBTOPIK 5.3.1 Menerangkan kuasa
elektrik sebagai kadar pemindahan tenaga elektrik
• Kuasa elektrik (P) ditakrifkan sebagai kadar pemindahan
tenaga elektrik. • Kuasa elektrik diukur dalam unit Watt (W).
1Watt = 1 Joule/saat
61. 5.3 Kuasa dalam Sistem Elektrik
SUBTOPIK 5.3.1 Menerangkan kuasa elektrik sebagai kadar pemindahan
tenaga elektrik
• Formula bagi menghitung kuasa dalam sistem elektrik (P) ialah:
62. P = IV
dimana :
P = Kuasa dalam unit Watt (W)
I = arus elektrik dalam unit Ampere (A)
V = beza keupayaan / voltan dalam unit volt (v)
5.3 MENGHURAIKAN KONSEP KUASA DALAM
SISTEM ELEKTRIK SUBTOPIK 5.3.2 Menunjukkan penyelesaian
masalah pengiraan kuasa elektrik
63. • BRAND SS: PERIUK NASI ELEKTRIK
Cara pengiraan penggunaan elektrik :
Kira bilangan unit mengikut kuasa perlalatan elektrik
(Watt) dan jumlah masa penggunaan jam dalam satu hari ,
Jumlah pegunaan sebulan (30 Hari) darab dengan cas tnb
(cth: RM0.218 untuk 200 kWJ pertama,
RM0.334 untuk 100 kWJ yang seterusnya,
RM0.516 untuk 300kWJ yang berikut…)
SUBTOPIK 5.3.2 Menunjukkan penyelesaian
masalah pengiraan kuasa elektrik
Soalan :
1. Kira penggunaan 30hari bagi sebuah peti sejuk Brand B , di beri
64. contoh label…
B
Brand B Fridge
2. Berapa perlu bayar bil elektrik TNB sebulan
untuk
peti sejuk Brand B ini?
Penyelesaian
65. Soalan Pengukuhan Brand B fridge
• Mengikut Wattage peti sejuk Brand B =
130W = 0.13kW S1. Penggunaan 24jam
sehari, 30Hari
0.13 x 24J x30 = 93.6kWattJam.
S2. Pengiraan penggunaan kuasa TNB- 93.6kWJ x 0.218 = RM20.40
5.3 MENGHURAIKAN KONSEP KUASA DALAM
SISTEM ELEKTRIK SUBTOPIK 5.3.2 Menunjukkan penyelesaian
66. masalah pengiraan kuasa elektrik
‘Power Window’ sebuah
kereta beroperasi
menggunakan arus 40A dan
beza keupayaan 12V.
Berapakah kuasa yang
digunakan.
Penyelesaian
Soalan
Pengukuhan Power windowDiberi,
67. arus elektrik, I = 40 �
�
beza keupayaan, V = 5m
Kuasa elektrik,P
P = I × V
= 40 × 12
= 480 Watt
