1. BAB 3: ELEKTRIK
FIZIK TINGKATAN 5 KSSM
PENGAJAR: SITI HASHIMAH BINTI MOHAMAD HANIF
PUSAT TUISYEN MINDA INTELEK, TG. KIDURONG BINTULU
2. 3.1
ARUS DAN
BEZA
KEUPAYAAN
• 3.1.1 Maksud medan elektrik.
• 3.1.2 Kekuatan medan elektrik, E
• 3.1.3 Kelakuan zarah bercas di dalam
suatu medan elektrik.
• 3.1.4 Definisi arus elektrik.
• 3.1.5 Definisi beza keupayaan, V
3. 3.1.1 APAKAH YANG DIMAKSUDKAN DENGAN
MEDAN ELEKTRIK?
• Medan elektrik ialah kawasan sekitar suatu zarah bercas di mana
sebarang cas elektrik yang berada dalam kawasan tersebut akan
mengalami daya elektrik. (Diingatkan kembali cas ada dua jenis iaitu
positif dan negatif)
• Dalam eksperimen untuk melihat medan elektrik, serbuk suji diletakkan di
dalam medan elektrik tersebut dan sumber kuasa di pasang. Corak yang
dibentuk oleh serbuk suji menunjukkan corak medan elektrik.
4. BAGAIMANAKAH BENTUK ASAS CORAK MEDAN
MAGNET ELEKTRIK?
GARIS MEDAN ELEKTRIK DI SEKELILING
SUATU ZARAH CAS POSITIF SENTIASA
MENGHALA KE LUAR
GARIS MEDAN ELEKTRIK DI SEKELILING
SUATU CAS NEGATIF MENGHALA KE
DALAM
Arah medan elektrik adalah dari cas positif ke negatif
5. KALAU BERGABUNG CAS BAGAIMANA PULA?
Kalau berlawanan cas, akan menarik satu sama lain manakala kalau sama cas, akan menolak
antara satu sama lain.
Lebih banyak garis daya elektrik menunjukkan semakin kuat suatu medan elektrik.
7. 3.1.2 KEKUATAN MEDAN ELEKTRIK, E
• Pada satu titik dalam medan
elektrik boleh ditakrifkan sebagai
daya elektrik yang bertindak ke
atas seunit cas positif yang terletak
pada titik itu.
Unit V m–1 adalah setara dengan N C–1.
8. 3.1.3 MENERANGKAN KELAKUAN ZARAH BERCAS DI DALAM SUATU
MEDAN ELEKTRIK.
• Eksperimen bebola polisterina
• Eksperimen nyalaan lilin
9. KESAN MEDAN ELEKTRIK KE ATAS GERAKAN BOLA
POLISTIRENA BERSALUT LOGAM
• Wayar hitam adalah terminal negatif
• manakala warna merah adalah
terminal positif.
• Bebola itu berulang alik di antara
kedua dua plat kerana berlakunya nyah
cas dan mengecas.
• Apabila ia ke plat positif,cas negatif
akan dinyahkan dan cas positif akan
pergi ke bebola tadi.
• Persamaan cas antara plat positif dan
bebola menyebabkan bebola tertolak
dan ditarik oleh plat negatif.
• Perkara yang sama akan berlaku di
plat negatif sehingga punca kuasa
eletrik dimatikan.
• Apakah akan jadi jika plat itu
dijarakkan lebih jauh lagi?
Ingat semula formula kekuatan medan elektrik,E tadi.
Apabila jarak antara dua plat, d bertambah
maka kekuatan medan elektrik akan berkurang
10. KESAN MEDAN ELEKTRIK KE ATAS NYALAAN LILIN
• Apabila kuasa dihidupkan, api akan
terbelah dua dengan keadaan api lebih
banyak terarah ke plat negatif (terminal
negatif)
• Haba daripada lilin menyebabkan
udara mengion menjadi ion positif dan
ion negatif.
• Ion ion tadi akan terarah ke plat yang
bertentangan dengan cas dalam api
tadi.
• Ion positif mempunyai jisim dan saiz
yang lebih besar berbanding dengan ion
negatif. Oleh itu, sebaran yang tertarik
ke plat logam bercas negatif adalah
lebih besar berbanding dengan sebaran
yang tertarik ke plat logam bercas
positif.
11. 3.1.4 ARUS ELEKTRIK.
• Apabila suatu litar telah lengkap,arus
elektrik akan teralir. Arus, I ialah kadar
pengaliran cas, Q dalam satu konduktor.
Arah pergerakan elektron
Arah pergerakan arus elektrik
12. 3.1.5 BEZA KEUPAYAAN, V
• Beza keupayaan, V di antara dua
titik dalam suatu medan elektrik
ialah kerja, W yang dilakukan
untuk menggerakkan satu coulomb
cas di antara dua titik tersebut.
13.
14. JAWAPAN PRAKTIS FORMATIS 3.1
1. a) Arus ialah kadar pengaliran cas dalam satu konduktor.
b) Beza keupayaan ialah kerja yang dilakukan untuk menggerakkan satu
coulomb cas di antara dua titik.
2. Medan elektrik ialah kawasan sekitar suatu zarah bercas di mana sebarang cas
elektrik yang berada dalam kawasan tersebut akan mengalami daya elektrik.
3. Arus, I = 4.0 × 10-2 A Masa, t = 3 jam = 3 × 60 × 60 = 10 800 s
Q = ne dan It = ne
4.0 × 10–2 A •(10 800 s) = n • (1.6 × 10–19 C)
Maka bilangan elektron, n = 2.7 × 1021 elektron
15. 4. a) Masa, t = 1 × 3 600 = 3 600 s Arus, I = 0.2 A
Cas yang mengalir, Q = It = 0.2 A × 3 600 s = 720 C
b) Beza keupayaan, V = 3.0 V Cas yang mengalir, Q = 720 C
Tenaga, E = VQ = 3.0 V × 720 C = 2 160 J
5. Cas yang mengalir, Q = 900 C Masa, t = 10 min = 10 × 60 = 600 s
Arus, I = Q/t = 900 C/600 s = 1.5 A
17. 3.2
RINTANGAN
• 3.2.1 Membanding dan membeza konduktor Ohm
dan konduktor bukan Ohm.
• 3.2.2 Menyelesaikan masalah bagi sambungan litar
kombinasi bersiri dan selari.
• 3.2.3 Menerangkan maksud kerintangan dawai, 𝜌𝜌
• 3.2.4 Memerihalkan faktor yang mempengaruhi
rintangan dawai, melalui eksperimen dan
merumuskan R = ρlA
• 3.2.5 Berkomunikasi tentang aplikasi kerintangan
dawai dalam kehidupan harian.
• 3.2.6 Menyelesaikan masalah melibatkan rumus
rintangan dawai, R = ρlA
18. 3.2.1 MEMBANDING DAN MEMBEZA KONDUKTOR
OHM DAN KONDUKTOR BUKAN OHM.
• Konduktor yang mematuhi hukum Ohm
dikenali sebagai konduktor Ohm
manakala konduktor yang tidak mematuhi
hukum Ohm dikenali sebagai konduktor
bukan Ohm.
• Konduktor ohm adalah dawai konstantan.
• konduktor bukan ohm adalah mentol
berfilamen.
Apakah hukum Ohm?
• Ohm menyatakan bahawa apabila arus
mantap mengalir menerusi suatu konduktor
logam, iaitu yang bukan sumber daya
gerak elektrik adalah berkadar secara
langsung dengan beza keupayaan yang
merentasinya jika suhu dan keadaan fizikal
yang lain adalah tetap.
• Unit SI bagi rintangan, R ialah ohm, Ω.
19. EKSPERIMEN MENGKAJI
HUKUM OHM
Gambarajah disebelah menunjukkan susunan yang
betul untuk eksperimen ini.
Reostat berfungsi mengawal saiz arus yang mengalir
dalam suatu litar.
Voltmeter harus disambungkan secara selari dengan
wayar konstantan atau mentol berfilamen.
Rintangan konduktor dipengaruhi oleh:
• Panjang konduktor: semakin Panjang konduktor
semakin tinggi rintangan.
• Diameter konduktor: semakin besar diameter
semakin rendah rintangan
• Jenis bahan konduktor: bahan yang berbeza
mempunyai rintangan yang berbeza. Semakin bagus
bahan membenarkan pengaliran arus elektrik semakin
rendahlah rintangan nya.
• Suhu bahan konduktor: semakin tinggi suhu konduktor
semakin tinggi rintangan.
20. PERBANDINGAN HASIL KONDUKTOR OHM DAN BUKAN
OHM
• Daripada graf terbukti dawai konstantan
mengikut hukum ohm dimana arus elektrik, I
adalah berkadar terus dengan beza
keupayaan, V.
• Rintangan konduktor ohm boleh ditentukan
daripada kecerunan graf
• Untuk mentol berfilamen, dawai tungsten
digunakan. Oleh kerana filamen mentol
bergelung, dawai filamen menjadi panjang.
Apabila arus yang mengalir melaluinya
bertambah, suhu dawai meningkat. Pada
masa yang sama, rintangan turut meningkat
dan lampu akan menyala. Pada ketika ini,
dawai tungsten merupakan konduktor bukan
Ohm.
21. 3.2.2 SAMBUNGAN LITAR
KOMBINASI BERSIRI DAN
SELARI.
• Arus yang mengalir melalui setiap
perintang adalah sama. (I = I1 = I2 = I3)
• Beza keupayaan yang merentasi sel
kering adalah sama dengan jumlah beza
keupayaan yang merentasi semua
perintang. (V = V1 + V2 + V3)
• Rintangan berkesan (R = R1 + R2 + R3)
22. • Jumlah arus dalam litar bersamaan dengan jumlah
arus yang melalui perintang pada setiap cabang.
(I = I1 + I2 + I3)
• Beza keupayaan yang merentasi sel kering adalah
sama dengan beza keupayaan yang merentasi
setiap perintang. (V = V1 = V2 = V3)
• Rintangan berkesan ( )
35. 3.2.3 APAKAH MAKSUD KERINTANGAN DAWAI, 𝜌𝜌
• Kerintangan dawai ialah suatu ukuran bagi keupayaan konduktor untuk
menentang pengaliran arus elektrik.
• Unit bagi kerintangan adalah ohm-meter (Ω m)
• Nilai kerintangan bergantung juga kepada sifat semula jadi bahan dan suhu
bahan tersebut.
36. 3.2.4 FAKTOR YANG MEMPENGARUHI RINTANGAN DAWAI,
MELALUI EKSPERIMEN DAN MERUMUSKAN ℛ = 𝜌𝜌𝜌𝒜𝒜
Eksperimen pengaruh Panjang dawai
terhadap rintangan
Rintangan berkadar terus dengan
Panjang dawai jika suhu adalah tetap
𝑅𝑅 ∝ ℓ
37. Eksperimen pengaruh luas keratan
rentas dawai terhadap rintangan
Rintangan berkadar songsang dengan
luas keratan rentas dawai jika suhu
adalah tetap
𝑅𝑅 ∝ 1
𝒜𝒜
Eksperimen menggunakan Dawai konstantan s.w.g.
22, s.w.g. 24, s.w.g. 26, s.w.g. 28 dan s.w.g. 30
dengan Panjang yang sama.
Nilai s.w.g. (standard wire gauge) mewakili
diameter bagi setiap jenis dawai. Semakin
besar nilai s.w.g., semakin kecil diameter
dawai.
38. EKSPERIMEN PENGARUH KERINTANGAN
DAWAI, 𝜌𝜌 TERHADAP RINTANGAN
Semakin besar nilai kerintangan dawai
makin tinggi nilai rintangan.
Maka dapat lah kita satukan ketiga tiga
faktor untuk membentuk persamaan bagi
kerintangan dawai.
39. 3.2.5 BERKOMUNIKASI TENTANG
APLIKASI KERINTANGAN DAWAI
DALAM KEHIDUPAN HARIAN.
• Superkonduktor ialah bahan yang
mengkonduksikan elektrik tanpa
sebarang rintangan.
• Oleh itu, tiada sebarang tenaga
hilang apabila arus mengalir
melalui superkonduktor.
• Suhu genting, Tc ialah suhu
apabila kerintangan suatu
superkonduktor menjadi sifar.
46. 3.3
DAYA GERAK
ELEKTRIK
(D.G.E.) DAN
RINTANGAN
DALAM
• 3.3.1 Menerangkan daya gerak
elektrik, Ɛ
• 3.3.2 Menerangkan rintangan
dalam, r
• 3.3.3 Mengeksperimen untuk
menentukan d.g.e. dan rintangan
dalam sel kering.
• 3.3.4 Menyelesaikan masalah melibatkan
d.g.e. dan rintangan dalam sel
kering.
47. 3.3.1 DAYA GERAK ELEKTRIK, Ɛ
• Suatu tenaga yang dibekalkan atau kerja yang dilakukan oleh satu
sumber elektrik untuk menggerakkan satu coulomb cas dalam satu
litar lengkap. Unit SI bagi d.g.e ialah volt (V) atau J C-1
𝜀𝜀 =
𝐸𝐸
𝑄𝑄
Dimana;
𝜀𝜀 = daya gerak elektrik
E = tenaga yang dibekalkan/ kerja yang dilakukan
Q = jumlah cas yang mengalir
48. PERBEZAAN ANTARA D.G.E DAN BEZA KEUPAYAAN
Nilai sama pada
sel kering yang
dibekalkan
Nilai yang melalui
mentol dan
berkurang daripada
nilai sel kering
49. 3.3.2 RINTANGAN DALAM, r
• Rintangan yang disebabkan oleh bahan elektrolit di
dalam suatu sel kering.
• Unit SI bagi rintangan dalam, r ialah ohm (Ω)
• Rintangan dalam menyebabkan:
• Kehilangan tenaga haba dalam sel kering kerana kerja
telah dilakukan untuk menggerakkan satu coulomb cas
bagi menentang rintangan di dalam sel kering.
• Beza keupayaan merentasi terminal sel kering adalah
kurang berbanding d.g.e, ε apabila mengalir dalam litar
lengkap. Keadaan ini dipanggil susutan voltan.
50. 3.3.3 MENENTUKAN d.g.e. DAN RINTANGAN DALAM, r
SEL KERING.
• Susunan litar dibuat seperti disebelah. Data iaitu arus dan beza
keupayaan diperlukan untuk membuat graf beza keupayaan, V
melawan arus, I.
• Arus adalah nilai pemboleh ubah dimanipulasi manakala beza
keupayaan, V adalah pemboleh ubah bertindak balas.
• Kita tahu formula susutan voltan adalah Ir = ε – V dan apabila
disusun seperti persamaan garis lurus berdasarkan jenis
pemboleh ubah ianya menjadi
55. 3.4
TENAGA DAN
KUASA
ELEKTRIK
• 3.4.1 Merumuskan hubungan antara tenaga
elektrik (E), voltan (V), arus (I) dan
masa (t).
• 3.4.2 Merumuskan hubungan antara kuasa
(P), voltan (V) dan arus (I).
• 3.4.3 Menyelesaikan masalah dalam
kehidupan harian yang melibatkan
tenaga dan kuasa elektrik.
• 3.4.4 Membandingkan kuasa dan kadar
penggunaan tenaga pelbagai alatan
elektrik.
• 3.4.5 Mencadangkan langkah penjimatan
penggunaan tenaga elektrik di rumah.
57. 3.4.2 MERUMUSKAN HUBUNGAN ANTARA KUASA (P),
VOLTAN (V) DAN ARUS (I).
• periuk nasi elektrik ini akan
menggunakan 700 J tenaga elektrik
dalam masa satu saat apabila
dibekalkan voltan sebanyak 240 V.
• Maklumat ini boleh digunakan untuk
menghitung jumlah tenaga elektrik
yang digunakan dalam suatu
tempoh masa.
63. JOM KITA KIRA PENGGUNAAN PERALATAN ELEKTRIK
RUMAH DALAM SEHARI DAN SEBULAN
(KOS SEUNIT = RM0.218)
PENGGUNAAN LAPTOP
5 jam sehari
5 kali seminggu
PENAPIS AIR
24 jam sehari
Setiap hari
KIPAS
12 jam sehari
Setiap hari
Kos sehari =
Kos sebulan =
