BAB 2: ELEKTRIK

MEDAN ELEKTRIK DAN PENGALIRAN CAS

CAS (coulomb, c)

ü Suatu jasad bercas kerana terdapat cas elektrik yang tidak sama di dalamnya.

ü Suatu jasad dikatakan bercas positif apabila cas positif di dalamnya melebihi cas negative, cas positif > cas negatif

ü Suatu jasad dikatakan bercas negative apabila cas negative di dalamnya melebihi cas positif,cas negative> cas positif

ü Sesuatu jasad dikatakan neutral apabila bilangan cas positif di dalamnya sama dengan bilangan cas negative     

ARUS ELEKTRIK (Ampere, A)

Ø Arus elektrik ialah kadar pengaliran cas

Ø Rumus, I-arus, Q-cas T-masa, Q=IT

Ø Apabila 1 coulomb cas mengalir dalam suatu konduktor dalam 1 saat arus dalam konduktor ialah 1 Ampere

Ø Alat mengukur arus ialah ammeter, miliammeter, galvanometer (GM), dan makrometer, yang disambung secara bersiri dalam litar elektrik

MEDAN ELEKTRIK ( medan magnet sementara)

·       Medan elektrik ialah medan kawasan di sekitar jasad yang bercas

·       Suatu   kuantiti cas akan menghasilkan satu medan elektrik di sekelilingnya dan sebarang jasad bercas yang terletak dalam medan itu akan  mengalami satu daya elektrik yang bertindak ke atasnya

·       Daya tindakan adalah lebih kuat jika cas- cas situ adalah lebih dekat dan lebih lemah jika cas adalah berjauhan

MEDAN ELEKTRIK DIKELILINGI SEBUAH BOLA SFERA BERCAS

KESAN MEDAN ELEKTRIK

Nyalaan lilin

·         Apabila bekalan V.L.T dihidupkan, nyalaan lilin akan disebarkan ke dua arah yag berlawanan. Penyebaran nyalaan ke arah plat logam negative lebih besar

·         Molekul- molekul udara di sekitar nyalaan lilin diionkan kepada ion positif dan ion negative oleh tenaga haba

·         Cas- cas molekul udara positif lebih berat dan bergerak perlahan, maka bahagian  nyalaan yang lebih besar ditarik    ke arah plat negative

·         Ion- ion udara bercas negative  yang jauh lebih kecil, ringan, dan bergerak dengan lebih cepat ke plat positif. Maka, bahagian nyalaan yang lebih kecil ditarik ke plat positif

Bola pingpong yang bersalut konduktor

·         Apabila V.L.T dihidupkan, bola pingpong berada dalam keadaan asal ( neutral ), iaitu daya yang bertindak kea rah plat P sama dengan daya pada arah plat Q

·         Apabila bola disesarkan ke arah satu terminal, bola pingpong akan dicaskan

·         Apabila bola tersentuh plat positif ( plat P ), bola pingpong akan dicas positif kerana menerima cas positif dari plat P, maka bola itu akan ditolak ke arah plat Q yang negative

·         Apabila bolapingpong tersentuh plat  negative ( plat Q ), cas positifnya akan dineutralkan oleh cas negative dari plat Q

·         Setelah dineutralkan, bola ping pong akan terus dicas negative kerana   terus menerima cas negative daripada plat negative itu

·         Setelah dicas negative, bola itu akan dari ditolak oleh daya plat Q dan bergerak   menjauhinya sehingga bersentuh lagi dengan plat P

HUBUNGAN ANTARA ARUS DENGAN BEZA KEUPAYAAN

ARUS bermaksud Kadar pengaliran cas

I =

 

BEZA KEUPAYAAN bermaksud kerja/ tenaga yang digunakan untuk memindahkan unit cas ( 1C) di antara 2 titik

V =

 

HUKUM OHM, Ω

Menyatakan beza keupayaan yang merentasi satu konduktor logam berkadar terus dengan arus dengan syarat suhu dan sifat fizik lain adalah malar

V α  I R = V = IR I =

*alat untuk mengukur rintangan ialah ammeter

PERBEZAAN LITAR BERSIRI DAN LITAR SELARI

	LITAR BERSIRI	LITAR SELARI
MAKSUD	Litar di mana komponennya disambung secara sebaris	Litar di mana komponennya disambung secara sebelah-menyebelah atau selari
JUMLAH ARUS	Nilai arus yang mengalir dalam setiap komponen adalah sama        I =  =   =	Nilai arus yang mengalir  adalah hasil tambah komponen      I =  +   +
BEZA KEUPAYAAN ( VOLTAN )	Jumlah voltan adalah hasil tambah      V =  +   +	Jumlah voltan adalah sama V =  =   =
RINTANGAN	Nilai rintangan adalah hasil tambah      R =  +   +	Rintangan ditentukan ole rumus                         =  +   +

MAKSUD: Tenaga elektrik yang dibekalkan oleh sumber elektrik apabila 1 colomb cas dialirkan dalam sumber tersebut

DAYA GERAK ELEKRTIK, (d.g.e)

d.g.e diukur dengan menyambungkan voltmeter rintangan tinggi terus kepada bateri

                                                       

PERBANDINGAN

PERBEZAAN D.G.E DAN BEZA KEUPAYAAN

D.G.E	BEZA KEUPAYAAN
Digunakan pada sumber elektrik seperti bateri dan sel	Digunakan pada beban elektrik seperti mentol, elemen pemanas, perintangdan motor
Tenaga elektrik yang dibekalkan oleh sumber  per coulomb cas yang mengalir	Tenaga elektrik yang dipindahkan oleh beban per coulomb cas yang mengalir
d.g.e adalah sama dengan jumlah beza keupayaan seluruh litar

RINTANGAN DALAMAN

SEBELUM DIHIDUPKAN	SELEPAS DIHIDUPKAN
·         Bateri tidak membekal arus kepada mentol ·         Bacaan voltmeter = d.g.e bateri ·         Katakan bacaan voltmeter 6.0V maka d.g.e bateri, E = 6.0V ·         Bateri tidak membekal arus kepada mentol	·         Apabila suis dihidupkan, bacaan voltmeter sekarang membaca beza keupaayaan yang merentasi mentol ·         Voltmeter member bacaan yang kurang daripada 6.0V , contohnya 5.6V ·         Beza keupaaan kurang iaitu 0.4V kerana rintangan dalam bateri

        *V-beza keupayaan, E-d.g.e , r-rintangan dalam                        

TENAGA DAN KUASA ELEKTRIK

Perubahan tenaga                         a) perubahan sumber elektrik

                                                            b) perubahan tenaga elektrik kepada tenaga lain

CARA-CARA MENGHASILKAN TENAGA ELEKTRIK

a)       Sumber kimia

b)       Pemotongan fluks magnet

ALAT ELEKTRIK	TENAGA
BATERI	Tenaga kimiaètenaga elektrik
DINAMO	Tenaga kinetikètenaga elektrik

ALAT ELEKTRIK	PERUBAHAN TENAGA
LAMPU	Tenaga elektrikècahayaèhaba
KIPAS	Tenaga elektrikèkinetikèhaba
CEREK	Tenaga elektrikèhaba
RADIO	Tenaga elektrikèbunyièhaba
PENGERING RAMBUT	Tenaga elektrikèkinetikèhabaèbunyi

TENAGA ELEKTRIK ialah tenaga yang dibebaskan apabila arus mengalir melalui 2 titik dalam litar elektrik. Diukur menggunakan unit joule, J.

Daripada takrif beza keupayaan,

Beza keupayaan =                                                                                     

                               V = 

Maka tenaga elektrik yang dipindahkan,   W=VQ

Tetapi,   Q=It

Maka,   W= VIt

Kerana V=IR , W= Rt

Kerana I= ,   W= t

*1 J ialah tenaga elktrik yang dipindahkan oleh alat elektrik apabila arus 1A mengalir          merentasi alat elektrik itu dengan beza keupayaan 1V selama 1 saat.

*masa, t,  perlu ditukar dalam saat, s.

MENYUKAT TENAGA ELEKTRIK

                              

V

A

                   Cara 1: Menggunakan ammeter dan voltmeter untuk mengukur arus

                                dan voltan   

                               Menggunakan rumus W=VIt, unit yang digunakan ialah joule, J

               

joulemeter

                  Cara 2: Menggunakan joulemeteratau kilowatt-meter

                               Tenaga elektrik yang digunakan =  -

                               Unit biasanya ialah kilowatt-jam (KW j)

Contoh soalan:

Air 1 unit è RM 0.25

1.5hp/kW =  1500 watt

Digunakan selama 1 jam dalam 1 bulan

Berapakah kos penggunaan air?

W= kWJ

W= 1.5kW × 1 × 30 hari

W=  45 kWJ

    =  45 × RM0.25

    =  RM 11.25

Contoh soalan:

Hitungkan jumlah kos penggunaan elektrik bagi empat alat elektrik itu untuk 30 hari?

Alat	Kuasa/kW	Masa penggunaan/j
Peti sejuk	0.20	15
Cerek	2.50	1
Televisyen	0.15	8
Pemanas air	3.60	1.5

Unit elektrik	Kos per unit
200 unit pertama	RM0.22
Tiap-tiap unit tambahan	RM0.26

Penyelesaiannya:

Alat	Tenaga elektrik yang digunakan/kWj
Peti sejuk	0.20 × 15 × 30 = 90
Cerek	2.50 × 1 × 30 = 75
Televisyen	0.15 × 8 × 30 = 36
Pemanas air	3.60 × 1.5×  30 = 162
Jumlah	363

Kos 200 unit pertama= 200 × RM0.22= RM44.00

Kos 163 unit tambahan= 163 RM0.26= RM42.38

Jumlah kos= RM86.38

KECEKAPAN ALAT ELEKTRIK

Kecekapan alat=  ×  100

Kuasa output = tenaga dihasilkan

Kuasa input = tenaga dibekalkan

Contoh soalan:

Sebuah motor elektrik yang digunakan untuk mengangkat beban. Apabila motor itu sedang mengangkat beban berjisim 0.25kg, arus yang dibekalkan dan beza keupayaan merentasi motor itu masing-masing ialah 0.62A dan 12V. Motor itu mengangkat beban itu melalui ketinggian 0.75m dalam masa 4 saat.

Hitungkan

a)kuasa input motor

b)kerja mekanik yang dilakukan oleh motor

c)kuasa output motor

d)kecekapan motor

a)      Kuasa input motor = VI = 12 × 0.62 = 7.44 W

b)      Kerja= mgh = 0.25 × 10 × 0.75

                     = 1.875 W

c)      Kuasa output =  =  = 0.47 W

d)      Kecekapan = × 100%

                   =   × 100%