3.3 DAYA GERAK ELEKTRIK DAN RINTANGAN DALAM

BAB 3
ELEKTRIK

3.3 DAYA GERAK ELEKTRIK

BUKU TEKS : M/S 114 - 123

SUE ROSE

3.3 DAYA GERAK ELEKTRIK d.g.e
DAN RINTANGAN DALAM

STANDARD PEMBELAJARAN

Murid boleh:
3.3.1 Menerangkan daya gerak elektik, E

3.3.2 Menerangkan rintangan dalam, r

3.3.3 Mengeksperimen untuk menentukan
d.g.e dan rintangan dalam sel kering.

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.

3.3 DAYA GERAK
ELEKTRIK d.g.e
DAN RINTANGAN
DALAM

STANDARD PEMBELAJARAN 1

3.3.1 Menerangkan daya gerak elektrik, E



Bateri yang membekalkan tenaga Bateri merupakan sumber yang
elektrik ialah suatu sumber daya membekalkan tenaga elektrik untuk
gerak elektrik. menggerakkan cas mengelilngi litar.

Bateri menukarkan tenaga kimia yang
tersimpan (elektrolit) kepada tenaga
elektrik.

Tenaga yang dibekalkan ini
memindahkan 1 C cas dalam litar.

Setiap 1 C cas yang mengalir melalui
bateri akan memperoleh tenaga
keupayaan elektrik untuk bergerak
dalam litar.

Oleh itu, kerja dilakukan oleh bateri
untuk menggerakkan cas mengelilingi
litar.



Daya Gerak Elektrik, d.g.e

D.g.e ialah jumlah kerja yang dilakukan oleh ε = daya gerak elektrik
suatu sumber untuk menggerakkan 1 C cas E = tenaga dibekalkan /
dala satu litar yang lengkap.
kerja dilakukan
d.g.e ialah jumlah tenaga yang dibekalkan Q = jumlah cas mengalir
untuk menggerakkan 1 C cas dalam satu
litar yang lengkap. ε=E
Q

Unit SI = volt (V) = J/C
@ J C-1

Aktiviti 1 Tujuan: Membandingkan d.g.e dan beza keupayaan
1.Sediakan susunan radas dengan

keadaan suis S terbuka (litar terbuka)

(a) Suis S berada dalam keadaan dibuka.
(b) Perhatikan apa yang berlaku pada mentol.
(c) Rekodkan bacaan ammeter dan voltmeter.
2. Suis S ditutup dan perhatikan apa yang

berlaku pada mentol. Rekod bacaan ammeter
dan voltmeter.

Tidak menyala Menyala

0.0 A 0.2 A
3.0 V 2.7 V

Bacaan Ammeter = 0 Kesimpulan Bacaan Ammeter = 0.2 A

1. Berapakah daya gerak
elektrik bagi bateri itu?

3.0 V

2. Berapakah beza keupayaan
merentasi mentol
apabila suis S ditutup?

2.7 V

Bacaan Voltmeter = 3.0 V Bacaan Voltmeter = 2.7 V

Perbincangan

1. Apakah perubahan tenaga yang
berlaku apabila mentol menyala?

Tenaga elektrik ke tenaga
cahaya + haba

2. Berapakah kuantiti tenaga Beza keupayaan = 2.7 V
elektrik yang dibebaskan oleh
mentol bagi setiap 1 C cas yang 2.7 J tenaga elektrik dibebaskan ke
mengalir melaluinya? mentol bagi setiap 1 C cas.

3. Berapakah kuantiti tenaga elektrik Dge = 3.0 V
yang dibekalkan untuk
menggerakkan 1 C cas yang 3 J tenaga dibekalkan untuk
mengalir melalui bateri? gerakkan 1 C cas dari bateri

Litar terbuka Litar tertutup

• Tiada arus mengalir Arus mengalir dalam litar.
• Bacaan voltmeter = 3.0 V
Bacaan voltmeter berkurang jika
• D.g.e = bacaan voltmeter lampu disambung sesiri dengan bateri
yang disambungkan
merentasi terminal bateri. Jika bacaan voltmeter ialah 2.7 V,
beza keupayaan merentasi lampu =
• D.g.e = 3.0 V 2.7 V

Voltmeter reading,
e.m.f.

MOZAC R
No current flow

Litar terbuka Litar tertutup

Bacaan voltmeter apabila suis dibuka Bacaan voltmeter apabila suis ditutup
ialah d.g.e bateri. ialah beza keupayaan antara terminal
sel.
D.g.e bagi satu sel kering diukur
dalam litar terbuka bila arus tidak Beza keupayaan diukur dalam suatu
mengalir. litar tertutup apabila arus mengalir.

Bacaan ini merupakan tenaga Bacaan ini ialah tenaga dilesapkan
maksimum seunit cas yang boleh seunit cas oleh perintang, R.
dibekalkan oleh sel kering.
V = 2.7 V
Dge = 3.0 V

Perbezaan antara d.g.e dan beza keupayaan

Daya gerak elektrik Beza keupayaan

Tiada arus mengalir dalam litar Arus mengalir dalam litar

Bacaan voltmeter dalam litar terbuka Bacaan voltmeter dalam litar tertutup
= bacaan daya gerak elektrik = bacaan beza keupayaan merentasi

jumlah kerja yang dilakukan oleh mentol, V
suatu sumber untuk menggerakkan 1
C cas dalam satu litar yang lengkap. Kerja yang dilakukan oleh suatu
sumber untuk menggerakkan 1 C cas
antara dua titik dalam litar tertutup.

Perbezaan antara d.g.e dan beza keupayaan

Daya Gerak Elektrik, E Beza keupayaan, V

Tenaga elektrik dibekalkan kepada Tenaga elektrik yang dibebaskan

1 C cas untuk mengalir dalam litar ke bentuk tenaga lain apabila 1 C

lengkap. cas melalui satu komponen dalam

litar tertutup.

Digunakan pada sumber tenaga Digunakan dalam komponen
elektrik seperti sel dan bateri elektrik seperti mentol atau motor

Bacaan voltmeter dalam litar elektrik
terbuka (suis dibuka)
Bacaan voltmeter dalam litar
tertutup (suis ditutup)

Unit JC-1 @ Volts,V Unit JC-1 @ Volts,V

1.5 J tenaga diperlukan untuk
menggerakkan 1 C cas melalui satu litar

yang lengkap.

• Label pada bateri
menunjukkan d.g.e bateri.

MOZAC

MOZAC

STANDARD PEMBELAJARAN 2

3.3.2 Menerangkan rintangan dalam, r

Aktiviti 2 Tujuan: Mengkaji kesan rintangan dalam terhadap susutan voltan

Radas: Satu sel kering 1.5 V baharu daripada dua jenama (Energizer dan Duracel), pemegang sel, suis,
mentol dengan pemegang, dawai penyambung, ammeter dan voltmeter

1.Sediakan susunan radas menggunakan sel
kering Duracel.

2.Catatkan bacaan voltmeter sebagai d.g.e.
3.Hidupkan suis dan catatkan bacaan

voltmeter sebagai beza keupayaan, V.
4.Hitungkan perbezaan bacaan voltmeter

sebelum dan selepas suis dihidupkan untuk
menentukan susutan voltan.
5.Ulang menggunakan sel kering Energizer.

Aktiviti 2 Tujuan: Mengkaji kesan rintangan dalam terhadap susutan voltan

Perbincangan
1. Mengapa sel kering yang baharu perlu

digunakan dalam aktiviti ini?

2. Jenama sel kering yang manakah
mengalami susutan voltan yang lebih
banyak?

3. Mengapa terdapat nilai susutan voltan
yang berbeza bagi kedua-dua sel
kering?

Terdapat rintangan dalam disebabkan
elektrolit dalam bateri yang berbeza.

RINTANGAN DALAM

Rintangan dalam, r suatu sel kering:
rintangan yang disebabkan oleh bahan
elektrolit di dalam sel kering tersebut.
Unit S.I bagi rintangan dalam, r = ohm (Ω)

Rintangan dalam, r menyebabkan:
• Kehilangan tenaga (sebagai haba) dalam sel

kering kerana kerja telah dilakukan untuk
menggerakkan 1 C cas bagi menentang
rintangan di dalam sel kering.
• Beza keupayaan merentasi terminal sel
kering adalah kurang berbanding d.g.e
apabila arus mengalir dalam litar lengkap.

Terangkan persamaan menghubungkan E, V, I dan r

Arus mengalir dalam sel sama dengan arus yang mengalir dalam
litar luar.

Kerja untuk menggerakkan 1 C = +Kerja untuk menggerakkan 1 C Kerja untuk menggerakkan 1 C
cas dalam litar lengkap cas dalam litar luar cas dalam litar dalam.

d.g.e, E = +Beza keupayaan, V Kehilangan beza keupayaan
disebabkan rintangan dalam
E = V + Ir E = d.g.e V = beza keupayaan
E = IR + Ir R = perintang luar
@ E = I(R + r) r = rintangan dalam
I = arus

Persamaan menghubungkan , E, V, I and r

E = V + Ir E = V + Ir
E = IR + Ir = I [R + r] E = IR + Ir
@ E = I(R + r)

STANDARD PEMBELAJARAN 3

3.3.3 Mengeksperimen untuk menentukan d.g.e dan
rintangan dalam sel kering

Eksperimen 3.5 Tujuan: Menentukan d.g.e dan rintangan dalam

Radas: Sel kering 1.5 V, rheostat, ammeter, voltmeter, perintang 1 Ω @ 5 Ω,
suis, pemegang sel dan wayar penyambung

Prosedur
1. Sambung litar. Hidupkan suis, laraskan

rheostat sehingga bacaan ammeter I = 0.2 A.
2. Rekod bacaan voltmeter, V.
3. Ulang eksperimen dengan arus, I = 0.3 A, 0.4

A, 0.5 A dan 0.6 A.
4. Plot graf V melawan I pada graf.



Perbincangan 2. Bandingkan persamaan V = E – Ir
dengan y = mx + c. Kenal pasti nilai
1. Daripada graf V lawan I yang diplot, yang boleh ditentukan daripada:
nyatakan hubungan antara beza
keupayaan merentasi bateri dan (a) Kecerunan Rintangan dalam
arus yang mengalir.
(b) Pintasan paksi y Daya gerak elektrik
Semakin bertambah arus, semakin
berkurang beza keupayaan

V = - (I)r + E

y = mx + c

3. Tentukan nilai d.g.e, E. Tunjukkan
pada graf bagaimana anda tentukan
E.

3.0 V

4. Tentukan nilai rintangan dalam, r bagi
bateri.

2.4 – 3.0 V
0.6 – 0 A

= 1.0 VA-1 @ 1.0 Ω

Graf yang diplotkan
merupakan satu garis lurus:

V = -Ir + E (E = V + Ir)

Jika garis lurus itu
diekstrapolasikan sehingga
memotong paksi-Y, iaitu V:

I = 0 and V = E

Rintangan dalam, r, boleh ditentukan
daripada kecerunan graf

Ini menunjukkan beza keupayaan merentasi terminal sel ialah
daya gerak elektrik apabila tiada arus yang mengalir dalam litar.

Aktiviti 3 Tujuan: Mengkaji kesan sambungan sel kering secara bersiri dan
selari terhadap d.g.e, beza keupayaan, V, rintangan dalam, r
dan arus yang mengalir dalam litar.

Radas: Enam sel kering 1.5 V, pemegang sel, suis, dawai
penyambung, ammeter, voltmeter dan perintang 10 Ω

1.Sediakan susunan radas untuk sambungan sel kering
secara bersiri dan secara selari.

2.Catatkan bacaan voltmeter (jumlah d.g.e sel kering).
3.Hidupkan suis. Catatkan bacaan ammeter dan

voltmete (nilai beza keupayaan merentasi perintang
10
4.Dengan menggunakan rumus susutan voltan,
Ir = ε – V, hitungkan rintangan dalam berkesan, r bagi
sambungan sel kering secara bersiri dan selari.
Lengkapkan jadual.

Sambungan sel kering yang manakah
menghasilkan rintangan dalam berkesan
yang lebih kecil? Jelaskan.

Meningkatkan Mengurangkan
d.g.e berkesan rintangan dalam
berkesan

STANDARD PEMBELAJARAN 2

3.3.4 Menyelesaikan masalah melibatkan d.ge dan
rintangan dalam sel kering

Aktiviti 4 Tujuan: Menyelesaikan masalah melibatkan d.g.e dan rintangan dalam
sel kering

1. Rajah menunjukkan satu sel kering
dengan d.g.e 2 V dan rintangan
dalam 1 Ω disambungkan ke
perintang 4 Ω.
Apakah bacaan voltmeter apabila ia
disambungkan merintasi perintang 4
Ω itu?

E = I (R + r) = 2 = I (4 + 1) = 5I
I = 2/5 = 0.4 A

V = I R = 0.4 x 4 = 1.6 V

Aktiviti 4 Tujuan: Menyelesaikan masalah melibatkan d.g.e dan rintangan dalam
sel kering

2. Rajah menunjukkan mentol M (a)E = 6.0 V
disambung kan ke bateri. Satu (b)V = IR
voltmeter juga disambungkan
merentasi bateri. Apabila suis dibuka, I = V/R = 4.8 / 8.0 = 0.6 A
bacaan voltmeter ialah 6.0 V. Apabila
suis ditutup, bacaan voltmeter alah (c) Ir = E – V = 6.0 – 4.8
4.8 V = 1.2

(a)Apakah d.g.e bateri itu? r = 1.2/0.6 = 2.0 Ω
(b)Jika rintangan mentol M ialah 8 Ω,

berapakah arus yang melalui mentol
M apaila suis ditutup.
(c)Cari nilai rintangan dalam, r, bagi
bateri itu.

Aktiviti 4 Tujuan: Menyelesaikan masalah melibatkan d.g.e dan rintangan dalam
sel kering

3. Apabila suis S dibuka, bacaan (a) E = 1.5 V
voltmeter ialah 1.5 V. Apabila suis
ditutup, bacaan voltmeter ialah 1.35 V (b) internal resistance
dan bacaan ammeter ialah 0.3 A.
Ir = E – V = 1.5 – 1.35
Hitung: r = 0.15/0.3 = 0.5 Ω
(a)d.g.e
(b)rintangan dalam
(c)rintangan, R

(c) resistance of R

V = IR = 0.3 R = 1.35
R = 1.35/0.3 = 4.5 Ω

Aktiviti 4 Tujuan: Menyelesaikan masalah melibatkan d.g.e dan rintangan dalam
sel kering

4. Rajah di bawah menunjukkan (a) E = I(R + r)
I = E = 1.5 = 0.15 A
susunan sel kering dalam tiga litar. (R + r) (9 + 1)
d.g.e, ε bagi setiap sel kering
ialah 1.5 V dan rintangan dalam, r (b) r berkesan = 1/3 = 0.33 Ω
ialah 1.0 Ω E = I(R + r)
I = E = 1.5 = 0.161 A
Hitungkan arus yang mengalir dalam (R + r) (9 + 0.33)

setiap litar. Susunan sel kering dalam (c)r selari = 1/2 = 0.5 Ω
r berkesan = 1 + 0.5 = 1.5 Ω
litar yang manakah mengalirkan arus E = I(R + r)
yang paling besar? I = E = 1.5 = 0.142 A
(R + r) (9 + 1.5)

Aktiviti 4 Tujuan: Menyelesaikan masalah melibatkan d.g.e dan rintangan dalam
sel kering

5. Dua mentol yang serupa, A dan B
disambungkan pada litar di bawah.
D.g.e ε bagi setiap sel kering ialah 1.5
V dan rintangan dalam, r ialah 0.5 Ω.
Mentol manakah akan menyala dengan
lebih terang? Jelaskan jawapan anda.

(a) r berkesan = 0.5 + 0.5 = 1.0 Ω (b) r selari = 0.5/2 = 0.25 Ω

E = I(R + r) r berkesan = 0.5 + 0.25 = 0.75 Ω

I= E = 3 = E = I(R + r)

(R + r) (R + 1.0) I = E = 1.5 =

(R + r) (R + 0.75)

Arus dalam litar 1 lebih besar. Oleh itu mentol
dalam litar 1 menyala lebih terang.

Aktiviti 4 Tujuan: Menyelesaikan masalah melibatkan d.g.e dan rintangan dalam
sel kering

6. Rajah menunjukkan dua buah litar

dengan susunan sel kering secara
bersiri dan selari. Diberi d.g.e ε setiap

sel kering ialah 1.5 V dan rintangan
dalam, r ialah 0.5 Ω.

(a) (i) Bandingkan arus yang mengalir (a) r berkesan = 0.5 + 0.5 = 1.0 Ω
bagi kedua-dua susunan litar.
E = I(R + r)

I= E = 3 = 0.27 A

(ii) Sambungan sel kering yang (R + r) (10 + 1.0)

manakah memberikan nilai arus yang (b) r berkesan = 0.5/2 = 0.25 Ω
E = I(R + r)
lebih besar? Jelaskan jawapan
I = E = 1.5 = 0.146 A
anda?
(R + r) (10 + 0.25)

Arus dalam litar 1 (susunan sesiri) lebih besar.

Kerana dge berkesan lebih besar.

Aktiviti 4 Tujuan: Menyelesaikan masalah melibatkan d.g.e dan rintangan dalam
sel kering

(b) Jika litar dalam Rajah (b) disusun
dengan tiga sel kering sercara selari:

(i) hitungkan arus yang mengalir

(ii) bandingkan arus yang mengalir r berkesan = 0.5/3 = 0.167 Ω
dalam susunan dua sel kering secara E = I(R + r)
selari dan tiga sel kering secara I = E = 1.5 = 0.1475 A
selari (R + r) (10 + 0.167)

(iii) nyatakan hubungan antara bilangan Arus mengalir dalam litar
sel kering yang disusun secara selari susunan tiga sel kering secara
dengan arus yang mengalir dalam selari lebih besar.
litar dan jelaskan jawapan anda.

Semakin bertambah bilangan sel kering yang disusun secara selari,
semakin bertambah arus kerana rintangan dalam semakin berkurang











E = V + Ir
r = E – V = 1.5 – 1.3 = 1.0

I 0.2

E = IR + Ir = I(R + r)
I = E = 9.0 = 3.0 A

R+r 2+1

(i) 2 = I (1 + 5)
I = 0.33 A

(ii) 1/R = 1/5 + 1/12
R = 60/17 = 3.53 Ω

2 = I (1 + 3.53)
I = 2 /4.53 = 0.4415 A

Beza keupayaan berkurang 1.5 V
daya gerak elektrik, d.g.e

1.5 – 0.875 = - 0.48 VA-1
1.3 - 0

1.1 V

R = 1.1/0.8 = 1.375 Ω