untuk kegunaan dalaman

1. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 1
+ + – + – + +
+ – + – + – + –
+ – – – – – +
BAB 2 ELEKTRIK
2.1 Medan elektrik dan pengaliran cas
Pengetahuan tentang atom dan cas elektrostatik
Objek bercas positif
p+
e–
Atom
 Semua jirim terdiri daripada
beribu-ribu atom.
 Di pusat atom terletak nukleus
yang mempunyai subatom yang
dinamakan proton dan neutron.
 Proton bercas positif manakala
neutron bercas neutral.
 Nukleus atom dikelilingi
elektron-elektron yang bercas
negatif.
 Cas elektrik ditulis dengan
simbol Q.
 Unit bagi cas elektrik ialah
coulomb.
 1 elektron (cas negatif)
mempunyai cas sebanyak
– 1.6  10-19
C.
 1 proton (cas positif)
mempunyai cas sebanyak
+ 1.6  10-19
C.
Cas elektrostatik
 Cas elektrostatik ialah cas
elektrik yang tidak bergerak atau
pegun dalam suatu objek.
 Terdapat dua jenis cas elektrik:
(a) Cas positif (+)
(b) Cas negatif (–)
 Suatu objek bersifat
(a) Positif apabila bilangan cas
positif melebihi bilangan cas
negatif.
(b) Negatif apabila bilangan cas
negatif melebihi bilangan cas
positif.
(c) Neutral apabila bilangan cas
positif sama dengan bilangan
cas negatif.
Objek bercas negatif
p+
e–
Objek tidak bercas (Neutral)
Cas-cas yang sama saling menolak
Cas-cas yang berlainan saling menarik
p+
e–
Aktiviti 1: Penghasilan cas dengan menggunakan Penjana Van de Graaff
Prosedur:
(1) Penjana Van de Graaff dihidupkan.
(2) Dekatkan hujung jari, bola logam dan
rambut kepada permukaan kubah.
(3) Terang dan bincangkan pemerhatian
daripada aktiviti ini.
+ –
– –
+ +
Neutron
Orbit
Elektron
Proton

2. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 2
Hubungan antara pengaliran cas elektrik (elektron) dengan arus elektrik
Aktiviti : Mengkaji hubungan antara pengaliran cas elektrik dengan arus
 Pemerhatian:
Apabila penjana Van de Graaff dihidupkan dan klip buaya disambung pada konduktor,
jarum galvanometer terpesong. Ini menunjukkan terdapat arus elektrik yang mengalir
melalui galvanometer.
 Perbincangan:
Arus yang dihasilkan ini adalah disebabkan oleh pengaliran elektron dalam konduktor
dari Bumi menerusi galvanometer ke kubah untuk meneutralkan cas-cas positif
padanya.
 Kesimpulan:
Pengaliran cas (elektron) dalam satu konduktor menghasilkan arus elektrik.
Cas mengalir dalam konduktor
(1) Rajah di sebelah menunjukkan satu litar
ringkas.
(2) Secara konvensional, arus dikatakan
mengalir dari terminal positif ke terminal
negatif bateri tu.
(3) Sebenarnya, daya gerak elektrik (d.g.e)
bateri yang menyebabkan elektron
mengalir dari terminal negatif ke terminal
positif.
(4) Arus ditakrifkan sebagai kadar
pengaliran cas.
tdiambil,yangMasa
Qmengalir,yangcasKuantiti
Arus 
t
Q
Arus, I
(5) Unit SI bagi arus ialah Ampere, A.
(6) Kuantiti cas, Q = It.
Galvanometer
0
Sumber
cas elektron
Konduktor
Penjana Van
de Graaff
+ –
eI
Bateri

3. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 3
Latihan 2.1 (a) Pengaliran cas dan arus elektrik
(1) Ramalkan nilai arus dalam situasi
berikut:
Arah arus mengalir
Nilai arus adalah .....................
Arah arus mengalir
Nilai arus adalah ..........................
(2) Apakah maksud arus elektrik 1A?
.......................................................................
.......................................................................
.......................................................................
(3) Jika satu cas sebanyak 300 C mengalir
melalui mentol setiap 2 minit. Berapakah
arus yang mengalir melalui mentol itu?
(4) Cas sebanyak 6 C mengalir melalui
seutas dawai selama 1.2 s. Berapakah
arus elektrik yang melalui dawai
tersebut?
(5) Sebanyak 1.5 A arus mengalir melalui
sebuah lampu. Hitung bilangan elektron
yang melalui lampu itu dalam masa 2
minit. Diberi cas untuk satu elektron ialah
1.6  10-19
C.
(6) Kubah logam sebuah penjana Van de
Graaff yang telah dicaskan
disambungkan ke Bumi melalui sebuah
mikroammeter. Jika bacaan
mikroammeter ialah 30 A, berapakah
jumlah cas yang telah mengalir melalui
dawai penyambung dalam masa 5 saat?
(7) Apabila kilat menyambar di antara dua
awan bercas, 400A arus elektrik mengalir
dalam masa 0.05s. Berapakah kuantiti cas
elektrik yang dipindahkan?

4. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 4
Medan elektik
(1) Medan elektrik ialah kawasan yang di sekeliling cas atau suatu objek yang bercas
yang menyebabkan cas atau objek lain yang bercas yang berada dalam kawasan
itu akan mengalami daya elektrik (sama ada daya tolakan atau tarikan).
(2) Medan elektrik diwakili oleh garis-garis anak panah yang dikenali sebagai garis
daya elektrik.
(3) Garis-garis daya elektrik tidak bersilang dan sentiasa bertindak dari arah cas
positif ke arah cas negatif.
(4) Kekuatan satu medan elektrik diwakili oleh keamatan bilangan garis medan. Lebih
padat dan banyak garis daya elektrik menunjukkan medan elektrik yang kuat.
Medan elektrik pada cas positif Medan elektrik pada cas negatif
Contoh-contoh corak medan elektrik
Sfera bercas positif Sfera bercas negatif
Dua sfera berlainan cas Dua sfera bercas positif
+ –
+
+
+
–
+ – + +

5. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 5
Dua sfera bercas negatif Plat positif dan plat negatif
Sfera bercas positif dan
plat bergas negatif
Sfera bercas negatif dan
plat positif
Aktiviti: Menunjukkan kewujudan medan elektrik
– –
– – – – – – – – – –
+
+ + + + + + + + + + + + +
–
Minyak masak
Bijian halus
Elektrod
+
+
+
+
–
–
–
–
VLT

6. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 6
Pemerhatian
A B C
Aktiviti : Melihat kesan medan elektrik ke atas cas elektrik
(1) Bola ping pong yang disalut dengan bahan konduksi
Sebiji bola gabus yang disaluti kepingan
aluminium digantungkan dengan benang
nilon di tengah-tengah dua plat logam
yang menjadi terminal positif dan
terminal negatif.
Gerakkan bola gabus ke arah terminal
positif.
Apakah yang terjadi?
...................................................................
...................................................................
...................................................................
...................................................................
...................................................................
...................................................................
...................................................................
...................................................................
...................................................................
...................................................................
...................................................................
...................................................................
–
–
–
–
+
+
+
+
–
–
–
–
Bola gabus bersalut
kepingan aluminium
Plat
logam
VLT
+ - +

7. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 7
(2) Nyalaan lilin
(a) VLT tidak dihidupkan
Nyalaan lilin ditempatkan di antara dua
ceper logam semasa VLT tidak
dihidupkan.
Kipas harus dimatikan semasa aktiviti ini
dijalankan.
(b) VLT dihidupkan
Apabila VLT dihidupkan nyalaan lilin
terbahagi kepada dua bahagian.
Bahagian yang menghala ke arah katod
lebih besar berbanding ke arah anod.
Jelaskan.
......................................................................
......................................................................
......................................................................
......................................................................
......................................................................
......................................................................
KatodAnod

8. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 8
2.2 Hubungan antara arus elektrik dan beza keupayaan
Menjana idea tentang beza keupayaan
 Tekanan pada titik P ………………....
daripada tekanan pada titik Q.
 Apabila injap dibuka, air akan mengalir
dari titik .......... ke titik ..........
 Ini disebabkan oleh ...............................
tekanan di antara dua titik tersebut.
 Tenaga keupayaan graviti pada titik X
............................ daripada titik Y.
 Epal itu akan jatuh dari titik ............. ke titik
............
 Ini disebabkan ................................. tenaga
keupayaan graviti di antara dua titik
tersebut.
 Keupayaan elektrik pada titik A
lebih tinggi berbanding titik B.
 Maka, elektron-elektron yang mengalir
dari titik B ke titik A perlu melakukan
kerja.
 Arus akan mengalir dari A ke B melalui
mentol disebabkan wujudnya pengaliran
cas dalam konduktor pada litar tersebut.
 Sebelum merentasi mentol, elektron-
elektron bergerak dengan tenaga yang
tinggi.
 Selepas merentasi mentol, elektron-
elektron mengalami penyusutan tenaga
dan kembali kepada sumber tenaga.
 Kehilangan tenaga oleh elektron ini
adalah disebabkan tenaga elektrik
ditukarkan kepada tenaga cahaya dan
tenaga haba semasa merentasi mentol.
A B
Mentol
A B
Sumber tenaga elektrik
P Q
X
Y
h

9. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 9
Beza keupayaan
(Potential difference/Voltage)
(1) Objek bercas positif P menghasilkan satu medan elektrik di sekelilingnya.
(2) Medan elektrik ialah kawasan di mana daya elektrik bertindak.
(3) Keupayaan elektrik pada titik A lebih tinggi daripada keupayaan elektrik pada titik B
kerana A lebih dekat dengan pusat P.
(4) Jika satu cas positif diletakkan pada titik A, cas ini akan ditolak oleh medan elektrik
jasad P.
(5) Cas ini bergerak kerana wujudnya beza keupayaan antara titik A dengan titik B.
(6) Sebaliknya, jika cas positif itu digerakkan dari titik B ke titik A, kerja perlu
dilakukan untuk menentang daya elektrik iaitu daya tolakan yang bertindak antara
jasad P bercas positif dengan cas positif.
(7) Beza keupayaan, V, antara dua titik ialah kerja (W) yang dilakukan atau perlu
dilakukan untuk menggerakkan 1 C cas(Q) antara dua titik dalam medan elektrik,
iaitu:
Qcas,
Wkerja,
Vkeupayaan,Beza  atau
Qcas,
Etenaga,
Vkeupayaan,Beza 
(8) Unit beza keupayaan elektrik, V ialah JC-1
atau Volt (V)
(9) Beza keupayaan elektrik juga disebut voltan.
Apakah maksud 1 volt?
Bermaksud:
1 J tenaga diperlukan untuk
menggerakkan 1 C cas dari
titik A ke titik B.
Atau
1 J kerja perlu dilakukan
untuk menggerakkan 1 C
cas dari titik A ke titik B.
Beza keupayaaan antara dua titik bernilai 1 volt
sekiranya 1 joule tenaga diperlukan untuk
menggerakkan 1 coulomb cas melalui dua titik
tersebut.
coulomb1
joule1
volt1  atau 1 V = 1 JC-1
Contoh 1: Apabila suatu perintang elektrik
disambung ke satu sel kering, 12 C cas
mengalir dan 36J tenaga elektrik di
bekalkan kepada perintang. Berapakah
beza keupayaan merentasi perintang itu?
Penyelesaian:
Contoh 2: Apabila berlaku ribut petir
selama 2 saat, 12.5 A arus terhasil dan
beza keupayaan 5 x 10
5
kV merentasi awan
dan permukaan bumi. Tentukan
(a) Jumlah cas terhasil.
(b) Jumlah tenaga yang dijanakan.
Penyelesaian:
P
Keupayaan elektrik
rendah
+ +
A B
Keupayaan elektrik
tinggi
Beza keupayaan
-
A B
p.d = 1 volt

10. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 10
Bagaimana mengukur beza
keupayaan?
Beza keupayaan atau voltan di antara dua titik dalam
satu litar boleh diukur menggunakan voltmeter.
Voltmeter mesti disambung secara selari (in parallel) di
antara dua titik tersebut.
Sebagai contoh untuk mengukur beza keupayaan yang
merentasi sebiji mentol di dalam litar, sebuah
voltmeter disambung secara selari dengan mentol itu.
Bagaimana mengukur arus
elektrik yang mengalir
dalam litar?
Arus elektrik diukur menggunakan ammeter. Ammeter
mesti disambung secara sesiri (in series) dengan
komponen elektrik di dalam suatu litar elektrik.
Hubungan antara arus elektrik dengan beza keupayaan
Merancang dan menjalankan
eksperimen (Laporan PEKA)
Eksperimen untuk menentukan hubungan antara arus
dan beza keupayaan bagi satu konduktor ohm.
Inferens : .................................................................................................................................
Hipotesis: .................................................................................................................................
Tujuan : ....................................................................................................................................
Pemboleh ubah:
(i) Yang dimanipulasikan : ..........................................................
(ii) Yang bergerak balas : ..........................................................
(iii) Yang dimalarkan : ..........................................................
Senarai radas dan bahan : .....................................................................................................
...................................................................................................................................................
Susunan radas:

11. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 11
Prosedur:
1. .......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
2. .......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
3. .......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Penjadualan data:
Analisis data:
Kesimpulan:
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
Langkah berjaga-jaga semasa eksperimen:
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................

12. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 12
Hukum Ohm
Hukum Ohm menyatakan bahasa arus, I yang mengalir melalui satu konduktor
elektrik berkadar langsung dengan beza keupayaan, V merentasi dua hujung
konduktor itu, dengan syarat suhu dan keadaan fizikal konduktor itu adalah tetap.
Daripada Hukum Ohm :
V  I
Maka, pemalar
V

I
= kecerunan graf
Untuk konduktor ohm, pemalar itu
dikenali sebagai rintangan, R bagi
konduktor itu:
I
V
R 
Daripada graf V melawan I yang diperolehi
dalam eksperimen:
Kecerunan =
I
V
Kecerunan graf V melawan I adalah tetap.
Apakah itu konduktor Ohm dan konduktor bukan Ohm?
(i) Konduktor Ohm ialah konduktor elektrik yang mematuhi Hukum Ohm.
(ii) Konduktor Bukan Ohm ialah konduktor elektrik yang tidak mematuhi Hukum
Ohm.
Definisi Rintangan. Rintangan, R satu konduktor boleh ditakrifkan sebagai
nisbah beza keupayaan, V merentasi konduktor itu
terhadap arus elektrik, I yang mengalir melaluinya, iaitu
I
V
R 
Unit bagi rintangan ialah volt per ampere (VA-1
)
atau ohm ().
Lakarkan graf V melawan I bagi Konduktor Ohm dan Konduktor Bukan Ohm
Konduktor Ohm Konduktor Bukan Ohm
Contoh bahan konduktor Ohm: Contoh bahan konduktor bukan Ohm:
V/V
I/A
V/V
I/A
V/V
I/A

13. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 13
Faktor-faktor yang mempengaruhi rintangan konduktor
(1) Rintangan merupakan satu ukuran halangan terhadap pengaliran arus dalam suatu
konduktor.
(2) Daripada
R
I
V
 , arus elektrik, I adalah berkadar songsang dengan rintangan , R
apabila nilai V dimalarkan,
I 
R
1
(3) Apabila rintangan, R besar, arus, I yang mengalir dalam satu konduktor adalah
rendah dan sebaliknya.
(4) Faktor-faktor yang mempengaruhi rintangan satu konduktor ialah:
(a) Panjang konduktor
(b) Luas keratan rentas/ Diameter konduktor
(c) Jenis bahan
(d) Suhu konduktor
Panjang konduktor, l
Rintangan konduktor
berkadar langsung dengan
panjang konduktor.
R  l
Luas keratan rentas konduktor, A
Rintangan konduktor
berkadar songsang dengan
luas keratan rentas
konduktor.
R 
A
1
Jenis konduktor logam
Jenis konduktor logam yang
berbeza mempunyai rintangan
yang berbeza.
l
2l
3l
R
l
A
2A
3A
Eureka
Konstantan
Kuprum
R
A
1
V
IPerak

14. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 14
Suhu konduktor, 
Untuk jenis konduktor sama dan mempunyai panjang,
l dan luas keratan rentas, A yang sama, rintangan, R
bertambah dengan pertambahan suhu konduktor, .
Penyelesaian masalah melibatkan arus, I, beza keupayaan, V dan rintangan, R
(1) Suatu komponen elektrik berlabel 12V,
2A. Berapakah rintangan komponen
elektrik itu?
(2) Jika mentol di dalam litar itu
mempunyai rintangan 6, berapakah
bacaan ammeter jika sel kering
membekalkan 3 V?
(3) Jika arus 0.5 A mengalir merentasi
perintang 3.0  di dalam litar, kira
voltan yang dibekalkan oleh sel
kering tersebut.
(4) Graf menunjukkan keputusan dari
satu eksperimen untuk menentukan
rintangan dawai. Rintangan dawai itu
ialah
R

A
V/V
I/A
0 5
1.2

15. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 15
Superkonduktor
(1) Rintangan suatu konduktor berkurang
apabila suhu konduktor menurun.
(2) Untuk bahan tertentu seperti aluminium,
rintangan konduktor menjadi sifar sebaik
sahaja disejukkan di bawah suhu genting, Tc
seperti dalam graf di sebelah.
(3) Bahan konduktor yang menunjukkan ciri ini
dikenali sebagai superkonduktor.
(4) Superkonduktor merupakan konduktor yang
unggul kerana tidak ada rintangan dalamnya
yang boleh menghalang pengaliran elektron.
(5) Sekiranya satu arus dihasilkan pada
gegelung superkonduktor, arus akan terus
mengalir walaupun punca elektrik
dihentikan. Arus akan terus mengalir dalam
gegelung superkonduktor tanpa kehilangan
tenaga.
Superkonduktor
Konduktor biasa
Kegunaan superkonduktor
Kabel penghantaran tenaga elektrik
Kabel superkonduktor berintangan sifar
meningkatkan kecekapan penghantaran
tenaga kerana tidak berlaku kehilangan
tenaga dalam bentuk haba.
Bidang pengangkutan
Kereta api yang terapung diperkenalkan
dengan menggunakan magnet
superkonduktor yang kuat.
Bidang perubatan
Teknik pengimbasan MRI (Magnetic
Resonance Imaging) diperkenalkan
untuk mengantikan sinar-X.
Bidang industri
Gegelung superkonduktor dalam penjana,
motor dan transformer menjadikan alat-
alat elektronik lebih kecil tetapi berkuasa
tinggi.
R()
T(K)
0 Tc
R()
T(K)
0

16. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 16
2.3 Litar sesiri dan Litar selari
Aktiviti : Memasang dan mengenal pasti litar sesiri dan litar selari
Litar sesiri Litar selari
Lukiskan litar skema bagi gambarajah litar di atas.
Aktiviti :
Membuat perbandingan arus dan beza keupayaan bagi litar sesiri dan litar selari
Litar sesiri Litar selari
Bacaan ammeter A adalah sama dengan
A1 dan A2.
A = A1 = A2
Maka,
I = I1 = I2
Bacaan ammeter A ialah jumlah A1 + A2.
A = A1 + A2
Maka,
I = I1 + I2
A1 A2
A A
A1
A2

17. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 17
Bacaan voltmeter V ialah jumlah V1 + V2.
Maka,
V = V1 + V2
Bacaan voltmeter V adalah sama dengan
V1 dan V2.
Maka,
V = V1 = V2
Ciri-ciri litar sesiri dan litar selari
Litar Sesiri Litar Selari
Arus yang sama mengalir dalam setiap
perintang.
Arus, I adalah hasil tambah I1 dan I2.
Beza keupayaan, V adalah hasil tambah
V1 dan V2.
Beza keupayaan yang sama untuk setiap
perintang.
Jika satu mentol rosak, mentol-mentol
lain dalam litar sesiri tidak akan bernyala.
Jika satu mentol rosak, mentol-mentol
lain dalam litar selari akan terus bernyala.
Kecerahan semua mentol dalam litar
sesiri adalah sama tetapi lebih malap
berbanding litar selari.
Kecerahan semua mentol dalam litar
selari adalah sama tetapi lebih cerah
berbanding litar sesiri.
V
V2
V1
R1 R2
I I I
V1 V2
V
V
V
I
I1
I2
R1
R2
I
V
V1 V2

18. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 18
Latihan 2.3 (a) Membandingkan arus dan beza keupayaan dalam litar sesiri dan litar
selari.
(a) Tentukan bacaan ammeter dalam litar-litar berikut:
(b) Tentukan bacaan voltmeter dalam litar-litar berikut:

19. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 19
Menentukan nilai rintangan berkesan dalam litar sesiri dan litar selari
Rintangan berkesan (rintangan senilai) ialah rintangan tunggal yang akan
memberikan kesan yang sama kepada litar. Ia membenarkan arus yang sama mengalir
dalam litar sekiranya ia digantikan dengan dua atau lebih perintang yang disambung
secara sesiri atu selari atau gabungan kedua-dua sambungan litar tersebut.
Litar sesiri Litar selari
I = I1 = I2 I = I1 + I2
V = V1 + V2 V = V1 = V2
Rintangan berkesan, R bagi litar sesiri
dikira dengan menggunakan formula:
R = R1 + R2
Rintangan berkesan, R bagi litar selari
dikira dengan menggunakan formula:
21 R
1
R
1
R
1

Contoh: Hitung rintangan berkesan, R untuk litar-litar berikut:
Contoh 1: Contoh 2:
Contoh 3: Contoh 4:
R1 R2
I I I
V1 V2
V
V
V
I
I1
I2
R1
R2
I

20. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 20
Petua litar
Petua 1 Petua 2
Latihan 2.3 (b) Menentukan rintangan berkesan, R dalam litar sesiri, litar selari dan
litar gabungan serta menyelesaikan masalah melibatkan V = IR.
(a) Tentukan rintangan berkesan bagi litar-litar berikut:
(b) Selesaikan masalah-masalah berikut:
(1) (2)

21. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 21
(3) (4)
(5) (6)
(7) (8)
A
A

22. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 22
2.4 Daya gerak elektrik (d.g.e) dan rintangan dalam (r)
Daya gerak elektrik (d.g.e)
D.g.e ialah tenaga yang dibekalkan untuk menggerakkan 1 C cas melalui sel kering
dan mengelilingi satu litar elektrik yang lengkap.
Unit d.g.e ialah volt (V) atau Joule per coulomb (JC-1
)
 Nilai voltan yang dilabelkan pada sel kering
menunjukkan nilai daya gerak elektrik, d.g.e yang
dibekalkan oleh sel kering
 Satu sel kering mempunyai d.g.e 1.5 V jika tenaga
elektrik 1.5 J dibekalkan untuk menggerakkan 1 C cas
di dalam litar.
Perbandingan antara daya gerak elektrik (d.g.e) dan beza keupayaan
Persamaan:
Daya gerak elektrik dan beza keupayaan diukur dengan unit Joule per coulomb (JC-1
)
atau volt (V)
Perbezaan:
Daya gerak elektrik (d.g.e) Beza keupayaan, V
 Arus tidak mengalir melalui
voltmeter
 Bacaan voltmeter bernilai .......... V
 Bacaan voltmeter = d.g.e = ........ V
 Arus mengalir dalam litar.
 Bacaan voltmeter berkurang sedikit
apabila suatu beban (mentol)
disambung di dalam litar.
 Jika bacaan voltmeter .............V, maka
beza keupayaan merentasi mentol
ialah .............V.
Qmengalir,yangcas
E,dibekalkanyangTenaga
d.g.e 
Qmengalir,yangcas
Wdilakukan,yangKerja
keupayaanBeza 
V
V

23. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 23
Aktiviti: Membezakan antara daya gerak elektrik dengan beza keupayaan
 Suis S dalam keadaan dibuka.
 Perhatikan mentol.
 Rekodkan bacaan ammeter dan
voltmeter
 Suis S ditutup.
 Perhatikan mentol.
 Rekodkan bacaan ammeter dan
voltmeter.
Suis Terbuka
(off)
Tertutup
(on)
Keadaan
mentol
Bacaan
ammeter
Bacaan
voltmeter
Rintangan dalam, r
Rintangan dalam, r suatu sel kering ialah rintangan
terhadap pengaliran cas oleh elektrolit dan elektrod
di dalam sel kering itu.
Kerja perlu dilakukan oleh cas bagi menentang
rintangan dalam yang wujud dalam sel kering.
Ini menyebabkan jatuhan nilai beza keupayaan
yang merentasi sel kering apabila cas bergerak
melaluinya ke litar elektrik yang disambungkan
dengan suatu beban rintangan atau mentol.
Unit Ohm ()
Persamaan daya gerak elektrik:
Daya gerak elektrik = E
Beza keupayaan litar luar = V
Nilai jatuhan beza keupayaan di dalam sel = Ir
Ir = E - V
Atau
E = V + Ir
Atau
E = IR + Ir
Sel kering
Rintangan dalam
R
Bateri
Mentol
Suis, S
V
Sel
kering

24. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 24
Eksperimen : Menentukan daya gerak elektrik dan rintangan dalam suatu sel kering
Tujuan: Menentukan rintangan dalam suatu sel kering.
Pemboleh ubah:
(i) Dimanipulasikan : Arus
(ii) Bergerak balas :Beza keupayaan
(iii) Dimalarkan : Rintangan dalam
Radas : Sel kering baru, pemegang sel, voltmeter, ammeter, rheostat, suis dan dawai
penyambung.
Prosedur:
(1) Suis dihidupkan dan rheostat
dilaraskan supaya arus yang
mengalir melaluinya adalah 0.2 A.
Bacaan ammeter, I dan bacaan
voltmeter, V yang sepadan
dicatatkan.
(2) Eksperimen diulang dengan
melaraskan rheostat supaya arus
mengalir = 0.3 A, 0.4 A, 0.5 A dan
0.6 A.
Susunan radas:
Penjadualan data:
I/ A V/V
Analisis data:
Plotkan graf V melawan I
Perbincangan:
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
V/V
I/A
reostat
Sel kering

25. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 25
Latihan 2.4 : Daya gerak elektrik, d.g.e dan rintangan dalam, r
(1)
Dalam rajah apabila suis S dimatikan,
bacaan voltmeter ialah 1.5 V. Apabila suis
S dihidupkan bacaan voltmeter ialah 1.35
V dan bacaan ammeter ialah 0.3 A.
Tentukan:
(a) d.g.e sel
(b) rintangan dalam sel
(c) Nilai perintang R
(2)
Apabila suis S dimatikan, bacaan
voltmeter adalah 1.5 V. Apabila suis S
dihidupkan bacaan voltmeter dan
ammeter adalah 1.3 V dan 0.2 A masing-
masing. Tentukan rintangan dalam sel itu.
(3) Suatu sel kering membekalkan arus
0.5 A apabila disambung kepada
perintang 2 . Sel yang sama
membekalkan arus 0.4 A apabila
disambung kepada perintang 4 .
Tentukan d.g.e sel kering tersebut.
(4)
Sebuah bateri dengan daya gerak elektrik
12 V dan mempunyai rintangan dalam 3 
disambungkan kepada dua perintang 6.
Kira arus yang melalui setiap perintang 6
.

26. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 26
2.5 Tenaga dan kuasa elektrik
Tenaga elektrik
Tenaga elektrik, E ialah kerja yang dilakukan semasa cas elektrik, Q dipindahkan di
antara dua titik yang mempunyai beza keupayaan, V.
Tenaga elektrik boleh ditukar kepada bentuk tenaga yang lain oleh peralatan elektrik
yang disambung di dalam litar.
Contoh penukaran tenaga elektrik kepada tenaga-tenaga lain:
Tenaga elektrik  Tenaga cahaya + tenaga haba (mentol)
Tenaga elektrik  Tenaga bunyi (loceng elektrik)
Tenaga elektrik  Tenaga mekanik (Motor elektrik)
Hubungan antara
tenaga(E), voltan(V),
arus (I) dan masa (t)
Cuba terbitkan
formula-formula
tenaga elektrik:
 Daripada takrifan beza keupayaan, V:
Qcas,
Eelektrik,tenaga
Vkeupayaan,Beza  , maka tenaga
elektrik, E boleh ditulis sebagai
 Oleh kerana cas elektrik, Q = It, maka tenaga elektrik,
E = VQ boleh ditulis sebagai
 Daripada hukum Ohm, V = IR, maka tenaga elektrik,
E = VIt boleh ditulis sebagai
 Unit SI bagi tenaga elektrik ialah joule (J)
Contoh 1: Satu cerek air disambung
kepada bekalan kuasa 240 V. Jika
rintangan unsur pemanas di dalam cerek
ialah 40 , kira
(a) Arus mengalir melalui unsur
pemanas
(b) Kuantiti tenaga haba yang
dihasilkan dalam masa 10 minit
pemanasan.
Contoh 2: Suatu gegelung pemanas
dialirkan arus 5A dan beza keupayaan
merentasinya ialah 240 V dibekalkan
selama 15 minit. Tentukan jumlah tenaga
elektrik yang dihasilkan.
E = VQ
E = VIt
E = I2
Rt atau E =
R
tV2

27. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 27
Kuasa elektrik
Kuasa elektrik, P ditakrifkan sebagai kadar pemindahan tenaga elektrik.
tMasa,
En,dipindahkayangelektriktenaga
Pelektrik,Kuasa  atau P =
t
E
Hubungan antara kuasa (P),
voltan (V) dan arus (I).
Cuba terbitkan sendiri
formula-formula kuasa
elektrik:
 Daripada takrifan kuasa elektrik, P =
t
E
.
 Oleh kerana tenaga elektrik, E = VIt, maka
 Daripada E = I2
Rt, kuasa elektrik, P
 Daripada E =
R
tV2
, kuasa elektrik, P
 Unit SI bagi kuasa elektrik ialah Joule per saat
(Js-1
) atau watt (W).
Contoh 1: Sebiji mentol berlabel 12V,
36 W disambut kepada suatu sumber
kuasa 12 V.
(a) Hitung arus yang mengalir
melalui mentol itu.
(b) Berapakah tenaga elektrik yang
digunakan jika mentol itu
dihidupkan selama 30 minit?
Penyelesaian:
Contoh 2: Satu pemanas rendam
mempunyai label 140V, 750 W.
(a) Berapakah rintangan pemanas
rendam itu?
(b) Berapakah tenaga elektrik yang
dibekalkan selama 15 minit
pemanasan?
Penyelesaian:
P = VI
P = I2
R
P =
R
V2

28. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 28
Kadar kuasa (power rating)  Semua peralatan elektrik dilabelkan dengan kadar
kuasa (power rating).
 Contoh:
Satu cerek elektrik dilabelkan 240 V, 1500W
bermaksud cerek elektrik itu akan menggunakan
1500J tenaga elektrik setiap 1 saat jika
disambungkan dengan bekalan kuasa 240 V.
Contoh label kadar kuasa (power rating) pada peralatan elektrik:
Formula tenaga elektrik yang
digunakan oleh sesuatu alat
elektrik.
Jumlah tenaga elektrik yang digunakan oleh sesuatu
peralatan elektrik dalam masa tertentu ialah
Tenaga elektrik yang digunakan = kadar kuasa  masa
Perbandingan kadar kuasa dan penggunaan tenaga elektrik bagi peralatan elektrik.
 Semakin besar nilai kadar kuasa (power rating) sesuatu peralatan elektrik,
semakin besar tenaga elektrik digunakan dalam setiap saat.
 Semakin panjang masa digunakan, semakin besar tenaga elektrik digunakan.
Peralatan Kadar kuasa / W Masa/ Jam Penggunaan tenaga/ J
Kipas 50 1
Televisyen 100 1
Komputer 200 1
Penyaman udara 1000 1
Mesin basuh 1800 ½
Cerek air elektrik 3600 ½
a
Kos penggunaan tenaga elektrik
 Tenaga elektrik yang digunakan dalam kehidupan
disukat dalam unit kilowatt-jam (kWj).
 1 kWj = 1 unit penggunaan tenaga elektrik
 Kos penggunaan tenaga elektrik dikira dengan
mendarabkan bilangan unit yang digunakan
dengan harga satu unit:
 Kos bagi satu unit elektrik dikenali sebagai kadar
tariff.
Bil penggunaan
tenaga elektrik
E = Pt
Kos = bilangan unit  harga satu unit elektrik

29. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 29
Kecekapan pelbagai peralatan elektrik
 Kecekapan alat elektrik ditakrifkan sebagai peratusan kuasa output kepada kuasa
inputnya iaitu
atau
 Kecekapan sesuatu alat elektrik sentiasa kurang daripada 100% disebabkan
sebahagian tenaga hilang dalam bentuk haba dan tenaga bunyi.
Perbandingan peralatan elektrik dari segi kecekapan penggunaan tenaga
Mentol berfilamen
60 W
Lampu penjimat tenaga
12 W
Cara-cara meningkatkan kecekapan tenaga
 Menukarkan penggunaan lampu berfilamen dengan lampu “energy saving
lamps”.
 Merancang pola penggunaan alat elektrik dengan cekap misalnya menghidupkan
penghawa dingin hanya bila diperlukan sahaja dan menggosok pakaian dalam
kuantiti yang banyak dalam satu penggunaan seterika.
 Mereka bentuk alat elektrik yang lebih cekap.
 Menyelenggara alat elektrik supaya sentiasa berada dalam keadaan baik dan
dengan itu dapat berfungsi pada kecekapan maksimum.
Kecekapan = %100
inputKuasa
outputKuasa

Kecekapan = %100
inputtenaga
outputtenaga

Kuasa cahaya
output = 3 W
Kuasa elektrik
input = 60 W
Kuasa haba
output = 57 W
Kuasa cahaya
output = 3 W
Kuasa elektrik
input = 12 W
Kuasa haba
output = 9 W

30. Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2014
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 30
Latihan 2.5 Tenaga dan kuasa elektrik
(1) Beza keupayaan merentasi satu
perintang ialah 6.0V apabila arus
melaluinya 200 mA selama 2 minit. Kira
jumlah tenaga yang dijanakan pada
perintang itu.
(2) 15 J tenaga haba dihasilkan apabila
arus 1.0 A mengalir melalui sebuah
mentol lampu suluh selama 10 s. Kira
beza keupayaan merentasi lampu suluh
itu.
(3) Sebuah lampu elektrik berlabel 240 V,
60 W. Kira arus menerusi filamennya dan
rintangan filamen itu.
(4) Arus 2 A mengalir melalui sebuah
lampu yang filamennya berintangan 5.
Kira kuasa yang dijanakan oleh lampu itu.
(5) Sebuah motor elektrik digunakan
untuk mengangkat beban 50 kg setinggi
2m dalam masa 10s. Jika voltan 25V
merentasi perintang 5 yang terdapat
pada mesin itu, tentukan kecekapan enjin
tersebut.
(6) Sebuah motor elektrik mengangkat
beban berjisim 8 kg setinggi 5 m dalam
masa 5 s apabila arus mengalir
melaluinya 4.0 A. Kirakan beza keupayaan
merentasi motor jika kecekapannya ialah
100%.
(7) Jika kos 1 unit tenaga elektrik ialah 24
sen, kirakan kos menonton sebuah
televisyen 250W, 240 V selama 5 jam
sehari selama sebulan.
(8)
Rajah di atas menunjukkan tarif elektrik
yang dikenakan pada rumah kediaman.
Jika pada bulan Ogos bacaan meter
ialah 6020 unit dan pada bulan September
ialah 7450 unit, kira kos bil elektrik rumah
tersebut.