Nota Fizik Sem1 ILJTM

KERTAS PENERANGAN BAHAN PEMBELAJARAN BERTULIS

INSTITUSI LATIHAN
JABATAN TENAGA MANUSIA

FIZIK 1
(Physics 1 )
Semester 1

Edisi Pertama Mac 2015
Institusi Latihan Jabatan Tenaga Manusia
http ://www.jtm.gov.my/kurikulum

Hak Cipta Terpelihara. Dokumen ini diklasifikasikan sebagai TERHAD. Tidak dibenarkan
mengeluar mana-mana bahagian dalam kandungan Bahan Pembelajaran Bertulis (WIM)
dalam apa jua bentuk tanpa keizinan daripada Jabatan Tenaga Manusia (JTM).

Bahan Pembelajaran SEMESTER SATU ini dibangunkan bagi kursus sepenuh masa di
Institusi Latihan Jabatan Tenaga Manusia (ILJTM) oleh Ahli Jawatankuasa Pembangunan
WIM dan disemak serta diluluskan oleh Jawatankuasa Pemandu Kurikulum untuk tujuan
gunapakai bagi semua ILJTM yang terlibat.

Kod Pengesahan Sukatan Latihan : WIM/ PH1081/12015/S01

Tarikh Pengesahan Sukatan Latihan : SFB/PHX1081/22014

Tarikh Pengesahan WIM : 25 Mac 2015

PENGESAHAN JAWATANKUASA PEMANDU KURIKULUM

KLUSTER SUBJEK UMUM –FIZIK 1

Dengan ini adalah dimaklumkan bahawa Bahan Pembelajaran Bertulis (WIM) kluster
Subjek Umum bagi subjek FIZIK 1 telah disemak dan DISAHKAN dalam Mesyuarat
Jawatankuasa Pemandu Kurikulum bil. 1/2015 yang diadakan pada 25 Mac 2015.
Sehubungan itu, WIM ini hendaklah digunapakai bermula Julai 2015 di seluruh Institut
Latihan Jabatan Tenaga Manusia (ILJTM).

.................................................. .................................................................
(SHAHRULNIZAM BIN SHARIP) (SYED MOHAMAD NOOR BIN SYED MAT ALI)

Pengerusi Kluster Pengerusi Mesyuarat Jawatankuasa

Pemandu Kurikulum

KANDUNGAN

SENARAI AHLI JAWATANKUASA PEMBANGUNAN WIM ................................................i

SENARAI SINGKATAN ..................................................................................................... ii

KERTAS PENERANGAN MODUL ....................................................................................1

PH1081 FIZIK 1.........................................................................................................1

1.0 ASAS FIZIK 3
2.0 STATIK ZARAH 16
3.0 ASAS ELEKTRIK 34

SENARAI AHLI JAWATANKUASA PEMBANGUNAN WIM
SUBJEK UMUM – FIZIK 1

Ahli Jawatankuasa :

1. Shahrulnizam Bin Sharip ADTEC Bintulu
(Pengerusi Kluster Subjek Umum) ILP Kuala Lumpur

2. Anisah Binti Tinguan ILP Bukit Katil
(Penolong Pengerusi Kluster Sains ILP Pedas
Kejuruteraan)

3 Azmi Bin Mohamad

4. Normahazan Bin Mohamed

Urusetia IBU PEJABAT
IBU PEJABAT
1. Puan. Norpisah Binti Jumin
2. Encik Ismail Bin Mohd Taha

Sesi 1: : 13 hingga 16 Oktober 2014
Tarikh : Hotel Silka Maytower, Kuala Lumpur

Tempat

i

SENARAI SINGKATAN KOD KURSUS
IS INFORMATION SHEET SEMESTER
WS WORK SHEET NO. MODUL
AS ASSIGNMENT SHEET KREDIT
NO. LE
PH 1 08 1- 1 - IS JENIS WIM

ii

KERTAS
PENERANGAN

MODUL

PH1081 FIZIK 1

GROUP CLUSTERING MODULE 1

PH1081- 1 ASAS FIZIK
1.1 Pengenalan fizik
1.2 Kuantiti fizik
1.3 (Unit SI) sistem unit antarabangsa
1.4 Unit dan simbol SI
1.5 Pertukaran unit
1.6 Pengukuran

PH1801- 2 STATIK
2.1 Statik zarah
2.2 Paduan daya bagi statik zarah

PH1801- 3 ASAS ELEKTRIK
3.1 Prinsip elektrik
3.2 Litar asas

INSTITUSI LATIHAN
JABATAN TENAGA MANUSIA
KEMENTERIAN SUMBER MANUSIA

MALAYSIA

KERTAS PENERANGAN

NAMA KLUSTER SUBJEK UMUM -

KOD DAN NAMA PH1081 FIZIK 1
MODUL

PENGALAMAN 1.0 ASAS FIZIK
PEMBELAJARAN

NO. TUGASAN 1.1 PENGENALAN FIZIK
BERKAITAN 1.2 KUANTITI FIZIK
1.3 UNIT SI (SISTEM UNIT ANTARABANGSA)
1.4 PENGUKURAN

OBJEKTIF FAHAM ASAS-ASAS FIZIK, KEJURUTERAAN DENGAN
PRESTASI MENGGUNAKAN SAINS KEJURUTERAAN SUPAYA KUANTITI ASAS,
AKHIRAN (TPO) UNIT SI DAN DIMENSI DIIKUTI.

OBJEKTIF DIAKHIR PEMBELAJARAN PELAJAR MESTI BOLEH MENGETAHUI

MEMBOLEH (EO) KONSEP DAN PRINSIP KUANTITI ASAS, UNIT SI DAN DIMENSI

DIIKUTI.

PH1081-1-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 3

1.0 ASAS FIZIK

1.1 Pengenalan fizik

Fizik ialah cabang sains yang mengkaji kejadian-kejadian dan fenomena-fenomena
di alam sekeliling. Untuk memudahkan kajian, ilmu fizik telah dikategorikan kepada
beberapa bidang seperti :

a Ukuran Kajian alat-alat Pengukuran

b Mekanik Kajian gerakan

c Gelombang Kajian bunyi, penghantaran maklumat
dan telekomunikasi

d Optik Kajian cahaya

e Nuklear Kajian tindak balas dalam nukleas
atom

f Elektrik Kajian penggunaan elektrik dan magnet
& Elektromagnetan

g Elektronik Kajian cip-cip elektronik dan sistem
komputer

Bidang fizik telah banyak menyumbang ke arah kemajuan dan mengubah dunia kita.
Antara teknologi fizik telah diaplikasikan termasuk pengangkutan, sistem komunikasi,
internet, industri perubatan, pertanian, penerokaan angkasa lepas dan sebagainya.

Daripada hukum fizik yang diterbitkan ahli fizik, pelbagai alat dapat dicipta seperti
termometer gas, motor, telefon, laser dan banyak lagi. Melalui kajian fizik juga pelbagai
kerjaya yang berorentasikan sains dan teknologi telah terbuka luas seperti bidang
kejuruteraan, penyelidikan, pendidikan, perindustrian, perubatan dan sebagainya.

PH1081-1-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 4

1.2 Kuantiti fizik
Kuantiti fizik ialah kuantiti yang boleh diukur. Contohnya laju, panjang, jisim,

momentum, suhu, arus elektrik dan sebagainya. Setiap kuantiti fizik mesti terdiri daripada
Nilai Berangka (Magnitud) dan Unit. Kuantiti fizik terbahagi pula kepada 2 iaitu Kuantiti
Asas dan Kuantiti Terbitan.

Kuantiti Bukan Fizik ialah sesuatu yang tidak boleh diukur. Contoh kecantikan,
kesetiaan, perasaan dan sebagainya.

1.2.1 Kuantiti asas

Kuantiti asas ialah kuantiti fizik bukan gabungan seperti dalam jadual 1-1.

Jadual 1-1

BIL KUANTITI SIMBOL UNIT UNIT ASAS SIMBOL
UNIT SI
ASAS ASAS (Unit S.I)

1 Panjang l Meter m

2 Jisim m Kilogram kg

3 Masa t Saat s

4 Suhu T Kelvin K

5 Arus Elektrik I Ampere A

1.2.2 Kuantiti terbitan

Kuantiti terbitan ialah yang bukan kuantiti asas seperti jadual 1-2. Suatu kuantiti

terbitan boleh diungkap dalam sebutan kuantiti-kuantiti asas contoh laju ialah kuantiti

terbitan. Ungkapan yang menghubungkan laju kepada kuantiti asas panjang dan masa.

Jadual 1-2

KUANTITI SIMBOL UNIT UNIT-UNIT
BIL ASAS
RUMUS UNIT (Nama Khas) Kg m s-2
TERBITAN Jisim x pecutan
1. Daya N Newton

2. Tenaga Daya x Sesaran J Joule Kg m2 s-2

3. Cas Elektrik Arus x Masa C Coulomb As

4. Kuasa Kerja / Masa W Watt Kg m2 s-3
5. Halaju (v) Jarak / masa - - m s-1

6. Momentum Jisim x Halaju - - Kg m s-1

PH1081-1-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 5

1.2.3 Perbezaan Kuantiti Asas dan Kuantiti Terbitan

Jadual 1-3: perbezaaan kuantiti asas dan terbitan

Kuantiti Asas Kuantiti Terbitan

Tidak boleh ditakrif oleh kuantiti asas yang Diungkapkan daripada kuantiti2 asas secara
lain pendaraban/pembahagian/kedua-duanyA

Unit kuantiti asas dinamai unit asas Unit kuantiti terbitan dinamai unit terbitan

Unit hanya terdiri daripada unit2 asas Unit bukan sahaja terdiri daripada unit asas

sahaja tetapi unit2 yang kompleks dengan nama

khas

1.3 (Unit SI) sistem unit antarabangsa

Penyelarasan unit antarabangsa bermakna bahawa satu sistem unit oleh semua
negara untuk kegunaan sains, perdagangan, dan komunikasi. Pada tahun 1960 dalam
persidangan Berat dan Ukuran Antarabangsa di Paris, negara-negara yang menghadiri
persidangan itu telah mempersetujui bahawa Sistem antarabangsa, SI digunakan sebagai
unit antarabangsa dan antara kelebihan-kelebihan ialah:

i. Untuk memudahkan urusan perdagangan dan perindustrian import-eksport di
antara negara.

ii. Membolehkan pertukaran dan pemindahan teknologi. Contoh teknologi dalam
industri berat di Jepun dan Jerman boleh digunakan di Malaysia.

iii. Membolehkan pertukaran data dan maklumat sains antara badan-badan
penyelidik. Contoh pertukaran formula atau ramuan sesuatu jenis ubat yang
komposisi kandunganya dalam unit tertentu. Kerja atau penyiasatan saintifik
seseorang ahli sains dapat dikongsi oleh ahli-ahli sains yang lain.

iv. Memudahkan komunikasi antarabangsa seperti ketinggian kapal terbang di
langit, pergerakan ombak dan angin, telekomunikasi telefon bimbit dan
gelombang radio.

1.3.1 Unit dan simbol SI
1.3.1.1 Bentuk piawai

PH1081-1-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 6

Nilai berangka sangat besar ditulis dalam bentuk piawai A X 10n dimana 1 A  10
dan n ialah integer positif atau negatif. Penggunaan bentuk piawai adalah untuk mewakili
data supaya kelihatan kemas, ringkas dan mudah dibuat perbandingan. Magnitud kuantiti
fizik biasanya dibundarkan kepada 3 atau 4 angka bererti. Contoh tinggi gunung = 8,848 m
dalam bentuk piawai 8.848 X 103 m. (A=8.848, n=3)

Contoh 1 : Tips 1 :
Angka yang diberi ≥ 10 - Letak titik perpuluhan
7400 = 7.4 x 1000
= 7.4 x 103 selepas angka pertama
dari kiri.
Tips 2 : - Untuk menentukan nombor
- Gerakkan titik perpuluhan ke kuasa bagi angka 10; kira
bilangan angka dalam
kiri, maka nilai n adalah positif nombor tersebut, kemudian
tolak 1.
7400 =7 40 0
= 7.4 x 103

Contoh 2 : Tips 1 :
Angka yang diberi < 1 - Letakkan titik perpuluhan
0.036 = 3.6
100 kepada angka bukan sifar
= 3.6 x 1 yang pertama dari kiri.
100 - Untuk menentukan nombor
= 3.6 x 1 kuasa bagi angka 10, kira
102 bilangan sifar sebelum angka
= 3.6 x 10-2 bukan sifar yang pertama dan
letakkan tanda negatif
Tips 2 : kepada nombor tersebut.
- Gerakkan titik perpuluhan ke

kanan, maka nilai n adalah negatif
0.036 = 0 . 0 3 6
= 3.6 x 10-2

PH1081-1-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 7

1.3.1.2 Imbuhan

Imbuhan digunakan untuk mewakili kuantiti fizik sangat besar atau sangat kecil.
Jadual 1-4 menunjukkan senarai imbuhan dan faktor pendaraban masing-masing. Contoh
1,000 m boleh dinyatakan sebagai 1 km. 1 cm dapat dinyatakan sebagai 0.01 m atau dalam
bentuk piawai 1 X 10-2 m.

Jadual 1-4: Imbuhan dan faktor pendaraban

Imbuhan Simbol Nilai Bentuk Contoh
Piawai

Tera T 1 000 000 000 000 1012 1 Tm = 1 x 1012m

Giga G 1 000 000 000 109 2.2 GW = 2.2 x 109W

Mega M 1 000 000 106 1.6 MJ = 1.6 x 106J

1 Kilo K 1 000 103 5 kg = 5 x 103g
Hekto. h 100 102 4 hg = 4 x 102g
3 da 10 101 3 dag = 3 x 10g
Deka. D 0.1 10-1 2 dm = 2 x 10-1m

Desi2

SentiP C 0.01 10-2 100cm = 1 x 10-2m
0.001 10-3 3.2 mg = 3.2 x 10-3g
e m 0.000 001 10-6 7 µm = 7 x 10-6m
Mili r 0.000 000 001 10-9 8 nm = 8 x 10-9m
0.000 000 000 001 10-12 2 pm = 2 x 10-12m
Mikrot µ
u

Nanok n

Pikora p

a

n unit

Apabila imbuhan ditukar kepada unit asas, faktor pendaraban setara digunakan.

Contoh 3 :
Pertukaran imbuhan kepada unit asas, nyatakan jawapan dalam bentuk piawai
a). 0.07 cm tukar kepada unit (m)
b). 0.43 ns tukar kepada unit (s)

PH1081-1-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 8

Penyelesaian :

Imbuhan x Faktor Pendaraban

a). 0.07 cm = 7 X 10-2 cm b). 0.43 ns = 4.3 X 10-1 ns
= 7 X 10-2 X 10-2 m = 4.3 X 10-1 X 10-9 s
= 7 X 10-2 X 10-2 m = 4.3 X 10-10 s
= 7 X 10-4 m
Unit Asas

Contoh 4 :
Pertukaran unit asas kepada imbuhan, nyatakan jawapan dalam bentuk piawai
(a) 4350 m dalam unit kilometer (km) dan
(b) 79 A dalam unit TA.

Penyelesaian : ÷ Faktor Pendaraban
Unit Asas

a. 4350 m = 4350 ÷ 103 km
= 4350 X 10-3 km
= 4.35 km

Imbuhan

b. 79 A = 79 ÷ 1012 TA
= 7.9 X 10 X 10-12 TA
= 7.9 X 10-11 TA

PH1081-1-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 9

Oleh itu Kesimpulan bagi pertukaran unit :
X Faktor Pendaraban

Imbuhan Asas

÷ Faktor Pendaraban

1.4 Pengukuran
Semua ukuran dalam sains merupakan anggaran nilai yang sebenar. Apabila
menggunakan satu alat pengukur untuk mendapatkan suatu anggaran yang munasabah,
beberapa bacaan diambil.

1.4.1 Pembaris
Apabila pembaris meter digunakan, ralat paralaks dapat dielakan dengan menegakan
pembaris supaya skalanya bersentuhan dengan objek. Pembaris meter adalah lebih peka
daripada satu pita pengukur sebab nilai sengatan terkecil pembaris, 0.1 cm adalah lebih
kecil daripada ilai sengatan terkecil pita pengukur, 0.5 cm. Contoh pembaris seperti Rajah
1-1.

Rajah 1-1: Pembaris

1.4.2 Tolok mikrometer

Mikrometer merupakan alat pengukur jitu, lazimnya digunakan dalam bengkel mesin
kerana ia dapat mengukur ukuran-ukuran yang paling kecil dengan tepat. Mikrometer boleh
didapati dalam unit metrik dan inci. Biasanya ukuran paling kecil yang boleh dibaca oleh

PH1081-1-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 10

mikrometer ialah 1/100 milimeter (0.01 mm). Terdapat juga mikrometer yang dilengkapi
dengan skala vernier dan ia boleh memberikan bacaan yang lebih kecil iaitu 1/1000
milimeter (0.001 mm). Mikrometer inci pula boleh membaca sehingga 1/1000 inci (0.001
inci) dan 1/10 000 inci (0.0001 inci) seperti di Rajah 1-2.

Rajah 1-2: Tolak mikrometer
1.4.3 Angkup Vernier

Angkup Vernier merupakan alat pengukur jitu dan boleh mengukur dengan tepat
sehingga kepada ukuran sama ada 0.05 mm atau 0.02 mm. Alat ini lazimnya digunakan
didalam bengkel mesin. Angkup Vernier mempunyai dua skala utama dan skala Vernier.

PH1081-1-IS (semua bidang) Rajah 1-3:Angkup Vernier 11

WIM/ PH1081/12015/S01

Badannya berbentuk seperti sebilah pembaris keluli yang mempunyai senggatan
dalam unit metrik atau inci. Senggatan ini dinamakan skala utama. Panjang badan ini
menentukan saiz angkup Vernier. Plat vernier mempunyai skala vernier dan boleh digerak-
gerakkan di sepanjang badan. Rahang terdiri daripada rahang tetap dan rahang gelangsar.
Rahang tetap merupakan sebahagian daripada badan yang bengkok, manakala rahang
gelangsar merupakan sebahagian daripada plat vernier yang boleh bergerak bersama-
samanya iaitu selari dengan rahang tetap. Permukaan di antara kedua-dua rahang ini
merupakan muka ukuran bagi angkup vernier. Apabila muka ukuran ini bersentuh,
bacaannya ialah sifar dan angka sifar pada skala vernier sejajar dengan angka sifar pada
skala tetap.

1.4.4 Jam Randek
Jam randek digunakan untuk mengukur selang masa yang singkat. Terdapat

beberapa jenis jam randek, umpamanya jam randek meja, jam randek tangan jenis analog
dengan 30 saat dalam satu pusingan atau 60 saat dalam satu pusingan, dan jam randek
tangan jenis digital. Sebelum menggunakan setiap jenis jam randek, tekan tombol atau tuas
kembali ke sifar untuk memulangkan jarum atau bacaan jam sifar.Jam randek seperti Rajah
1-4.

Rajah 1-4:Jam randek

PH1081-1-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 12

1.4.5 Termometer
Termometer merkuri yang biasanya digunakan dalam makmal sekolah. Ia

menggunakan prinsip pengembangan dan pengecutan merkuri dengan perubahan suhu.
Skalanya adalah daripada -10oC hingga 110oC. Kepekatan termometer ini adalah hingga
1oC. Suatu termometer dapat bertindak balas dengan cepat jika dinding bebuli kaca adalah
nipis. Termometer seperti di Rajah 1-5.

Rajah 1-5: Termometer
1.4.6 Alat penimang

Alat penimbang digunakan untuk menimbang bahan. Alat penimbang terdiri daripada
pelbagai jenis iaitu jenis dacing, scale dan digital. Alat penimbang yang sekarang banyak
digunakan adalah berbentuk digital. Penimbang secara manual jarang digunakan kerana
alat penimbang secara digital lebih tepat bacaannya. Sekarang zaman sains dan teknologi
mempunyai pelbagai jenis alat penimbang. Alat penimbang yang digunakan adalah jenis
digital. Di mana bacaan akan dipaparkan di skrin alat penimbang tersebut. Ianya mudah,
cepat dan tepat dari bacaanya seperti Rajah 1-8.

PH1081-1-IS (semua bidang) Rajah 1-6: Penimbang digital 13

WIM/ PH1081/12015/S01

1.4.7 Multimeter

Meter digunakan sebagai alat ukur dan alat uji. Ia digunakan untuk menyukur
sesuatu kuantiti seperti arus, voltan dan rintangan pada satu-satu litar elektronik. Kuantiti-
kuantiti tersebut diukur dengan menggunakan tiga alat ukur yang berlainan seperti meter
volt, meter ampere dan meter ohm. Terdapat pelbagai jenis meter mengikut kegunaannya:

i. Ohm Meter ( Ω ) - menyukat kerintangan pada perintang
menyukat kuantiti voltan bekalan
ii. Volt Meter (V) - menyukat kuantiti arus yang mengalir pada
sesuatu litar
iii. Ampere Meter / Ammeter (A) -

penunjuk US magnet
kutub ladam
pegas
rambut gegelung yang
membawa arus

teras
besi
lembut

Rajah 1-8 Binaan Asas Meter Gegelung Bergerak

PH1081-1-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 14

LATIHAN
1. Takrifkan Kuantiti Fizik dan Kuantiti Bukan Fizik.
2. Takrifkan Kuantiti Asas dan Kuantiti Terbitan.
3. Nyatakan perbezaan diantara Kuantiti Asas dan Kuantiti Terbitan.
4. Antara ukuran berikut, manakah yang paling panjang ?

(i) 6.91 X 107 mm (ii) 6.91 X 1031 m (iii) 6.91 X 1012 µm (iv) 2.91 X 104 cm

5. Terbitkan unit-unit SI bagi kuantiti terbitan berikut berdasarkan rumus yang diberi

(i) Laju (ii) Pecutan (iii) Momentum (iv) Daya

6. Tukarkan imbuhan berikut : (ii) 13.4 Mg = ___________ mg
(i) 7.52 ms = __________ ks

7. Nyatakan ukuran berikut dalam unit yang ditetapkan ;
i. 5.67 Gm = _________________ m
ii. 39.2 km = _________________ µm
iii. 7.91 ms = _________________ ns
iv. 14.64 Ms = ________________ ds

8. Tukarkan ukuran berikut dalam unit yang dinyatakan
i. 25 km2 = _________________ m2
ii. 440 mm3 = ________________ m3
iii. 37 g cm-3 = ________________ kg m-3
iv. 12 km minit-1= ______________ m s-1

RUJUKAN:
1. Lim Ching Chai, Chia Song Choy, Poh Liong Yong; (Tahun 1999) ; FIZIK SPM SIRI

PELANGI FOKUS JINGGA; Pelangi Sdn. Bhd.

2. Lim Ching Chai, Lim Ching Chai, Toh Kim Kau;(Tahun 2004); FIZIK SPM MASTER
STUDI SASBADI; Sasbadi Sdn. Bhd.

3. Pang Kah Heong ; (Tahun 2005); FIZIK TINGKATAN 4 SIRI PRAKTIS KENDIRI;
Peorsan Malaysia Sdn. Bhd

PH1081-1-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 15

INSTITUSI LATIHAN
JABATAN TENAGA MANUSIA
KEMENTERIAN SUMBER MANUSIA

MALAYSIA

KERTAS PENERANGAN
NAMA KLUSTER SUBJEK UMUM

KOD DAN NAMA PH1081 FIZIK 1
MODUL

PENGALAMAN 2.0 STATIK
PEMBELAJARAN

NO. TUGASAN 2.1 STATIK ZARAH
BERKAITAN 2.2 PADUAN DAYA BAGI STATIK ZARAH

OBJEKTIF FAHAM ASAS STATIK DENGAN MENGGUNAKAN SAINS
PRESTASI KEJURUTERAAN SUPAYAPRINSIP STATIK ZARAH, PADUAN DAN
AKHIRAN (TPO) LERAIAN DAYA DIAPLIKASIKAN.

OBJEKTIF DIAKHIR PEMBELAJARAN PELAJAR MESTI BOLEH :-
MEMBOLEH (EO)
MENGETAHUI KONSEP DAN PRINSIP STATIK ZARAH, PADUAN DAN
LERAIAN DAYA DIAPLIKASIKAN.

PH1081-2-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 16

2.1 STATIK ZARAH

2.1.1 Pengenalan
Statik merupakan cabang sains fizikal yang menerangkan keadaan sesuatu

jasad atau sistem yang berada dalam keadaan keseimbangan atau pegun apabila
dikenakan daya-daya. Sebenarnya statik menyamai kes yang khusus bagi dinamik,
iaitu apabila pecutan sifar. Sesuatu jasad tidak akan mengalami anjakan atau putaran
apabila daya-daya yang bertindak padanya berada dalam keadaan keseimbangan. Ini
bermakna daya-daya luar yang dikenali sebagai daya tindakan, diimbangi daya tindak
balas yang diwujudkan pada sokongan jasad tersebut.

2.1.2 Konsep dan prinsip asas

i) Konsep Asas

a) Panjang ialah ukuran kedudukan satu titik dalam ruang sama ada dua atau tiga
dimensi untuk menerangkan saiz fizikal sistem berkenaan.

b) Masa ialah pengukuran terhadap kejadian-kejadian yang berlaku secara
berturutan.

c) Jisim sesuatu badan dianggap sebagai milik kuantitatif bahan berkenaan yang
digunakan untuk mengukur rintangan bahan terhadap perubahan halaju.

d) Daya ialah tindakan satu badan (menolak atau menarik) ke atas badan lain.
e) Zarah ialah satu badan yang tersangat kecil apabila jisim atau dimensinya tidak

diambil kira dalam analisis sesuatu masalah.
f) Badan tegar merupakan cantuman rangkaian zarah-zarah yang banyak,

apabila semua zarah ini berada pada jarak yang tetap antara satu sama lain
sama ada sebelum atau selepas badan itu dikenakan daya.

ii) Prinsip-prinsip Asas
a) Hukum Pertama : Jika daya paduan yang bertindak pada sesuatu zarah
adalah sifar, zarah tersebut akan berada dalam keadaaan pegun (jika ia
berkeadaan pegun pada asalnya) atau akan bergerak dengan halaju malar
mengikut garis tindakan daya (jika zarah bergerak pada asalnya).

SK 1021-2-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 17

b) Hukum Kedua : Jika daya paduan yang bertindak pada suatu zarah tidak sifar,
jasad tersebut akan mengalami pecutan dan bergerak menngikut arah daya
paduan tersebut. Pecutan ini berkadaran dengan magnitud daya paduan.
Secara ringkasnya, hukum ini dinyatakan sebagai F = ma dimana F ialah daya
paduan yang bertindak keatas zarah, m ialah jisim zarah dan a ialah pecutan
zarah yang sama arah dengan F. Daya ditakrifkan sebagai sebab yang akan
mengakibatkan pergerakan satu jasad yang berkeadaan diam atau perubahan
halaju bagi jasad yang berada dalam pergerakan seragam.

c) Hukum Ketiga : Daya tindakan (daya yang dikenakan) dan daya tindak balas
(iaitu daya yang mengimbangkan daya tindakan) mempunyai magnitud yang
sama, garis tindakan yang sama tetapi bertentangan arah (Rajah 2.1). F dalam
rajah ini ialah daya tindakan dan R ialah daya tindak balasnya.
F

R (F = R)
Rajah 2-1 : Tindakan dan Tindakbalas

2.1.3 Skalar dan vektor
i) Skalar
Skalar terdiri daripada kuantiti–kuantiti yang mempunyai magnitud sahaja. Ia
tidak mempunyai arah.Kesan kuantiti skalar terhadap analisis bersandar kepada
magnitudnya semata-mata. Contoh- contoh kuantiti skalar ialah jisim, masa, isipadu
dan luas.

SK 1021-2-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 18

ii) Vektor
Vektor terdiri daripada kuantiti–kuantiti yang mempunyai magnitud dan arah serta
mematuhi hukum penambahan segiempat selari, secara trigonometri atau melukis
mengikut skala. Contoh-contoh vektor ialah daya, anjakan, momen, halaju dan pecutan.

2.2 PADUAN DAYA BAGI STATIK ZARAH
2.2.1 Pengenalan
2.2.2 Daya ke atas satu zarah
Tindakan daya F pada titik A adalah seperti Rajah 2-4(a) dan (b).

Rajah 2-2

Daya ditakrifkan sebagai sebab yang akan mengakibatkan pergerakan satu jasad
yang berkeadaan diam atau perubahan halaju bagi jasad yang berada dalam
pergerakan seragam. Daya ialah tindakan satu badan (menolak atau menarik) ke atas
badan lain. Daya ialah hasil darab jisim dengan pecutan.

i) Titik tindakan, A
Daya F yang bertindak ke atas satu zarah atau badan ( Rajah 2-2(a)) mempunyai
satu titik tindakan di A.

ii) Magnitud, F
Magnitud menerangkan kuantiti jumlah atau banyaknya daya yang ditindak pada
A. Contohnya daya bermagnitud, F = 10 N ( Rajah 2-2(a) dan (b)).

SK 1021-2-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 19

iii) Arah, θ
Arah daya menerangkan kedudukan atau sudut dari garisan rujukan. Garisan
rujukan tidak semestinya mendatar. Garisan a-a di mana daya bertindak
sepanjangnya dikenali sebagai garisan tindakan seperti dalam Rajah 2-3

Rajah 2-3

2.2.3 Percampuran dan penolakan vektor day

i) Percampuran Daya

Jika terdapat beberapa daya bertindak pada satu zarah pada arah yang sama
sepanjang garis tindakan yang sama, paduan vektor daya, R, yang bertindak ke atas
zarah itu boleh dinyatakan oleh jumlah algebra vektor daya-daya yang bertindak ke
atasnya.

Rajah 2-4 menunjukkan dua daya P dan Q bertindak ke atas satu zarah pada
arah yang sama sepanjang garis tindakan yang sama. Paduan vektor daya R yang
bertindak ke atas zarah tersebut adalah R = P + Q.

Zarah Q Zarah
P

R=P+Q

Rajah 2-4

ii) Penolakan Daya
Jika terdapat beberapa daya berlawanan arah yang bertindak pada satu garis

tindakan yang sama, paduan dua vektor daya, R yang bertindak ke atas zarah itu
dinyatakan oleh perbezaan algebra di antara vektor daya-daya tersebut.

SK 1021-2-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 20

Rajah 2-5 menunjukkan dua daya P dan Q bertindak pada satu zarah dengan
keadaan bertentangan arah di antara satu sama lain. Maka paduan vektor daya ke
atas zarah itu diberikan oleh R = Q – P.

P Zarah Q Zarah R=Q-P


Rajah 2-5

Contoh 1: 15 N
10 N

Zarah

(a) Daya Paduan,
F = 10 N + 15 N = 25 N

12 N 20 N

Zarah

(b) Daya Paduan,
F = (-12 N) + 20 N = 8 N

2.2.4 Paduan daya
Sekiranya lebih daripada satu daya yang bertindak ke atas satu zarah, daya-

daya ini boleh digantikan dengan satu daya yang memberi kesan yang sama ke atas
arah itu. Daya ini dikenali sebagai paduan daya. Oleh kerana, daya ini ialah kuantiti
vektor, maka daya ini merupakan campuran vektor bagi kesemua daya yang bertindak
ke atas sesuatu zarah.

Tiga kaedah yang akan diberikan keutamaan di sini untuk mendapatkan paduan
daya iaitu :

a. Kaedah segi empat selari

SK 1021-2-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 21

b. Kaedah segi tiga
c. Kaedah leraian daya @ komponen daya

(Perhatian : Kaedah a dan b sesuai digunakan untuk masalah
yang melibatkan tiga daya sahaja)
a) Kaedah Segi Empat Selari
Terdapat 2 cara yang boleh digunakan iaitu cara melukis mengikut skala dan
cara pengiraan menggunakan trigonometri. Kita mulakan dengan cara pengiraan.

Cara 1 = pengiraan,
Jika daya ‘P’ dan ‘Q’ pada rajah dibawah diwakili oleh sisi ‘OA’ dan ‘OB’ sebuah

segi empat selari mengikut magnitud dan arahnya, maka daya paduan, ‘R’, diwakili
dalam magnitud dan arah oleh pepenjuru ‘OC’

B C

Q Q R 180˚ - θ
Q O θ
A
β α (b)

P P
(a)

Rajah 2-6 : Kaedah pengiraan

Jika ‘β’ ialah sudut di antara ‘OB’ dan ‘OA’ , maka magnitud bagi daya paduan
‘OC’ boleh didapati dengan menggunakan Hukum Kosinus ke atas segitiga ‘OAC’ = R
iaitu ;

[OC] ² = [OA] ² + [AC] ² - 2 [OA] [AC] kos 180˚ - θ

Diketahui bahawa AC = OB = Q
OA = P
OC = R

Dan kos ( 180˚ - θ ) = -kos θ
= R ² = P ² + Q ² + 2PQ kos θ

.: R = √ P ² + Q ² + 2PQ kos θ

SK 1021-2-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 22

Dengan menggunakan Hukum Sinus ke atas segitiga OAC, maka :-
AC = OC
Sin α Sin ( 180˚ - θ )

AC = OC
Sin α Sin β

Diketahui bahawa AC = Q, dan OC = R ,

.: Q =R

Sin α Sin β

Dengan cara ini magnitud dan arah daya boleh diperolehi dengan menggunakan
persamaan di atas.

Cara 2 = melukis mengikut skala,
i) Lukiskan garis ‘OA’ mengikut skala untuk mewakili daya ‘P’

OA

ii) Dari titik ‘O’, lukis garis ‘ OB’ mengikut skala untuk mewakili daya ‘Q’
B

Q
P

OA

iii) Lengkapkan segi empat selari ‘OACB dengan melukis garis ‘BC’ yang selari

dengan garis ‘OA’ dan garis ‘AC’ yang selari dengan garis ‘BO

B C
Q

P

OA

iv) Lukis pepenjuru ‘OC’. ‘OC’ mewakili daya paduan daya-daya ‘P’ dan ‘Q’.
Magnitud daya paduBan dapat ditentukan dengan menyukat panjang ‘OC’.

Arah daya paduan dapat ditentukan dengan mengukur sudut ‘θ’

SK 1021-2-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 23

RC

θ A

O

Contoh 2 :
Dua orang pelajar menarik sebuah gerabak dengan halaju seragam di atas satu
landasan ufuk. Setiap pelajar mengenakan daya 100 N pada sudut 30° dengan
lintasan yang dilalui oleh gerabak seperti gambarajah dibawah. Dengan menggunakan
kaedah lukisan berkala, tentukan daya paduan yang bertindak ke atas gerabak itu.

100 N

30°
30°

Rajah 2-7

100 N

Penyelesaian :

Cara melukis mengikut skala

Lukiskan berskala dengan skala 1cm : 25 N, mengikut kaedah segi empat selari adalah

seperti gambarajah dibawah. Daya paduan diwakili oleh garis ‘AC’

Panjang ‘AC’ = 6.9 cm

Daya Paduan, ‘R’ = 6.9 x 25 N

= 173 N

SK 1021-2-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 24

4 cm D

6.9 cm C

30°

A

30°

4 cm

B

Rajah 2-8: Cara melukis mengikut skala

b) Kaedah Segitiga Daya.
Kaedah ini juga memerlukan kemahiran dan kefahaman untuk melukis rajah

daya mengikut skala dan cara pengiraan menggunakan penyelesaian trigonometri iaitu
hukum sinus, hukum kosinus dan penggunaa teorem phytogoras.

Cara pengiraan,
Teorem Pythagoras,
Gunakan persamaan ini,

OB ² = AO ² + AB ² B
A

O Rajah 2-9

i) Hukum Sinus,

P γ

α

θ R
Q Rajah 2-10

SK 1021-2-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 25

Dengan itu merujuk Rajah 2-10 ‘P’ , ‘Q’ dan ‘R’ adalah dalam keseimbangan dan

dua arah pada titik O adalah pegun. Keputusan ini dinyatakan sebagai segitiga daya.

Analisis daya bagi segitiga daya boleh dilakukan dengan menggunakan hukum sinus,

iaitu:

R =P =Q

Sin ( 180˚ - α ) Sin ( 180˚ - β ) Sin ( 180˚ - γ )

Atau
R= P = Q

Sin α Sin θ Sin γ

ii) Hukum Kosinus,
Katakan sudut di antara daya R, P dan Q diketahui. Maka persamaan di bawah

boleh dipertimbangkan dengan merujuk Rajah 2-6.

R ² = P ² + Q ² - 2 PQ kos α
Atau
P ² = R ² + Q ² - 2 RQ kos θ
Atau
Q ² = P ² + R ² - 2 PR kos γ

Cara melukis mengikut skala,
Andaikan dua daya F1 dan F2 bertindak ke atas satu zarah A. Magnitud F1 dan F2

serta arahnya diketahui.( Rajah 2-11)

Rajah 2-11

Mulakan dengan mengambil satu daya yang magnitud dan arahnya
diketahui.Rajah 2-12a Diikuti oleh daya yang satu lagi, dimulakan dari kepala anak

SK 1021-2-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 26

panah daya yang pertama tadi. Rajah 2-12b Semua penyambungan mengikut urutan.
Paduan daya adalah sambungan ekor anak panah yang pertama tadi ke kepala anak
panah yang terakhir.Rajah 2-12c Ukur panjang dan sudut untuk mendapatkan sifat
paduan daya ini.

Rajah 2-12
Contoh 3:
Sebuah kapal laut ditunda pada halaju seragam oleh dua buah bot penunda ‘A’ dan ‘B’
yang masing-masing mengenalkan daya 2,400 N dan 3,000 N masing-masing
mengikut arah yang ditunjukkan pada rajah dibawah. Berapakah magnitud dan arah
daya paduan kapal laut itu?

A

2,400 N

Kapal 90 ° B
Laut
3,000 N

Penyelesaian :
Soalan ini dapat diselesaikan sama ada dengan kaedah lukisan berskala atau kaedah
kiraan. Lukisan berskala dengan skala 1 cm : 600 N mengikut kaedah segi tiga adalah
seperti berikut:-

Cara melukis mengikut skala,

Daya paduan diwakili oleh garisan ‘OB’

Panjang ‘OB’ = 6.4 cm

Daya paduan ‘R’ = 6.4 x 600 N

= 3,840 N

SK 1021-2-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 27

A 5 cm B
4 cm 6.4 cm

O
Rajah 2-13 : Cara melukis mengikut skala

Gunakan cara pengiraan,

Mengikut Teorem Pythagoras,

OB ² = AO ² + AB ²
= (2400) ² + (3000) ²
= 5,760,000 + 9,000,000
= 14,760,000

OB = √ 14,760,000
= 3, 841.87 N

3000 N

A B
2400 N

O
Rajah 2-14: Cara pengiraan

2.2.5 Leraian Daya @ Komponen Daya
Sebelum ini, cara untuk mendapatkan satu daya paduan daripada dua daya atau

lebih daya yang dikenakan pada satu zarah. Dengan kaedah ini, satu daya diberikan
dan dikehendaki pula mendapatkan komponen-komponen daya pada paksi-paksi yang

SK 1021-2-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 28

ditentukan. Kebiasaannya paksi menegak, y dan mendatar, x diberi keutamaan. Sila
lihat Rajah 2-15 untuk melihat kaedah leraian yang boleh dipertimbangkan.

Rajah 2-15

Leraian pada paksi x dan paksi y yang boleh digunakan sepertimana Rajah 2-16.
Daya Fx yang diwakili dan garis ‘OA’ disebut komponen mengufuk daya F.
Daya Fy yang diwakili oleh garis ‘OB’ disebut komponen mencancang daya F.

SK 1021-2-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 29

Rajah 2.16
Contoh 4 :
Seorang pekerja menolak sebuah mesin penggelek dengan daya 120 N mengikut arah
pemegang yang membuat satu sudut 30° dengan garis mengufuk seperti Rajah 2-17

F = 120 N

30 ˚

Rajah 2-17

a. Hitungkan komponen daya tolakan yang membolehkan mesin itu bergerak ke
hadapan.

b. Hitungkan komponen daya tolakan yang membantu memampatkan tanah di bawah
mesin itu.

Penyelesaian : Fx
Rajah leraian daya 30°
F = 120 N
Fy

SK 1021-2-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 30

a) Komponen daya tolakan yang menolak mesin ke hadapan ialah komponen mengufuk
daya tolakan itu.
.: komponen mengufuk daya tolakan ialah :-
Fx = F kos θ
= 120 kos 30°
= 103.9N

b) Komponen daya tolakan yang membantu memampatkan tanah di bawah mesin ialah
komponen menegak daya tolakan itu :-
.: komponen menegak daya tolakan ialah :-

Fy = F sin θ
= 120 sin 30°
= 60N

Contoh 5 :
Tali JL dan KL dihubungkan pada satu titik dimana daya yang bertindak adalah 50 N.
Tentukan ketegangan tali JL dan KL.

JK
30° 40°

L
F= 100 N

Rajah 2-17

Penyelesaian :
Dengan menggunakan kaedah leraian daya,

∑ Fx = 0
FKLkos 40 – FJLkos 30 = 0
FKL = ((kos 30/kos 40) FJL
FKL = 1.13 FJL

SK 1021-2-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 31

∑ Fy = 0
FKL sin 40 + FJLsin 30 – 100 N= 0
FJL = 198.54 N
FKL = 1.13 FJL

= 1.13 X 198.54
= 224.35 N

SOALAN :
1. Apakah kaedah yang boleh digunakan dalam mencari paduan daya. Huraikan.
2. Apakah yang membezakan kaedah leraian daya dengan kaedah paduan daya yang

lain.
3. Tentukan magnitud dan arah paduan daya R yang diukur dari paksi x bagi komponen

daya P dan Q.

4. Tentukan magnitud daya Q supaya paduan daya bagi kedua-dua daya P dan Q
bertindak di sepanjang garisan paksi x.

SK 1021-2-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 32

RUJUKAN:

1) Md Nor bin Yusof, Abdul Rahman bin Mohammad. Nota Panduan Politeknik
Malaysia, Sains Kejuruteraan Jentera.. Oktober, 1987.

2) Mohd Imran Ghazali.Mekanik Kejuruteraan: Statik. Teori, Contoh Penyelesaian
dan Masalah. Jilid 1. Penerbit: Universiti Teknologi Malaysia, Skudai

3) Ferdinand P.Beer & E.Russell Johnston,Jr. Mechanics of Engineers- Statics.
McGraw Hill. 1987.

4) Wan Abu Bakar Wan Abas. Mekanik Kejuruteraan Statik . DBP

5) Poh Liong Yong . Fizik Jilid 1 STPM.. Penerbit Pelangi

SK 1021-2-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 33

INSTITUSI LATIHAN
JABATAN TENAGA MANUSIA
KEMENTERIAN SUMBER MANUSIA

MALAYSIA

KERTAS PENERANGAN

NAMA KLUSTER SUBJEK UMUM

KOD DAN NAMA PH1081 FIZIK 1
MODUL

PENGALAMAN 3.0 ASAS ELEKTRIK
PEMBELAJARAN

NO. TUGASAN 3.1 PRINSIP LITAR ELEKTRIK
BERKAITAN 3.2 LITAR ASAS

OBJEKTIF FAHAM ASAS ELEKTRIK DENGAN MENGGUNAKAN SAINS
PRESTASI KEJURUTERAAN SUPAYA PRINSIP LITAR ELEKTRIK DAN LITAR
AKHIRAN (TPO) ASAS DIAPLIKASIKAN

OBJEKTIF DIAKHIR PEMBELAJARAN PELAJAR MESTI BOLEH MENGETAHUI

MEMBOLEH (EO) KONSEP DAN PRINSIP LITAR ELEKTRIK DAN LITAR ASAS

DIAPLIKASIKAN

PH1801-3-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 34

3.1 PRINSIP ELEKTRIK

3.1.1 Pengenalan

i) Dari manakah datangnya elektrik?
Diketahui bahawa setiap jasad terdiri daripada atom-atom. Setiap atom

mempunyai elektron yang bercas negetif (-), proton yang bercas positif (+) dan
neutron yang bersifat neutral. Dalam keadaan biasa, atom mempunyai
bilangan elektron dan proton yang sama, maka ia adalah bersifat neutral.
Apabila sebatang rod politena digosok dengan kain lembut, politena akan
menarik elektron-elektron dari kain lembut tersebut. Bilangan elektron pada rod
politena bertambah, maka rod politena akan bercas negatif manakala kain
lembut akan bercas positif. Apabila sebatang rod perspeks digosok dengan
kain lembut, elektron-elektron pada rod perspeks akan tertarik ke kain lembut
tersebut. Bilangan elektron pada rod perspeks berkurang, maka rod perspeks
akan bercas positif manakala kain lembut pula akan bercas negatif seperti di
Rajah 3-1

Rajah 3-1: Penghasilan cas

Cas-cas pada bahan yang bergeser boleh menjadi positif atau negatif
bergantung kepada bahan yang mana satu yang lebih mudah menerima atau
melepaskan elektron. Bahan yang membina elektrik statik (elektrostatik) ialah
kaca, amber, getah keras, sutera, nilon, kain kapas yang berbulu dan lilin.

ii) Atom
Atom ialah perkataan Yunani yang bermakna tidak boleh dibahagikan.

Suatu atom terdiri daripada tiga zarah asas iaitu elektron, proton dan neutron.

PH1801-3-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 35

a) Struktur atom
Semua bahan sama ada pepejal, cecair atau gas adalah terdiri daripada
zarah-zarah yang dinamai molekul yang terbentuk daripada beberapa
zarah yang dikenali sebagai atom.

b) Setiap atom mengandungi
i. Satu pusat tengah dikenali sebagai Nukleus. Ia mengandungi 2
jenis zarah iaitu proton bercas positif dan neutron yang neutral.

ii. Terdapat zarah-zarah halus dalam orbit yang mengelilingi
nukleus dinamakan elektron. Elektron elektron ini bercas negatif
yang memainkan peranan penting di dalam elektrik.

3.1.2 CAS ELEKTRIK

Tedapat 2 jenis cas elektrik iaitu cas positif dan cas negatif, suatu jasad
dikatakan :

i. Bercas positif apabila cas positif di dalamnya melebihi cas cas negatif
ii. Bercas negatif apabila cas negatif didalamnya melebihi cas positif
iii. Neutral apabila bilangan cas positif dan cas negatif didalamnya sama

Unit bagi cas ialah Coulomb , C
Cas pada satu Elektron = - 1.60 x 10 -19
Cas pada satu Elektron = +1.60 x 10 -19

Daya yang bertindak di antara cas-cas yang sama jenis ialah daya tolakan seperti
Rajah 3-2

__

Rajah 3-2: Daya tolakan

Daya yang bertindak di antara cas-cas berlawanan ialah daya tarikan seperti Rajah
3-3.

+

-
Rajah 3-3: Daya tarikan

PH1801-3-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 36

Contoh 1 :
Cas dalam satu elektron, e ialah -1.6 x 10 -19 C. Tahukah anda berapakah
elektron yang diperlukan untuk menyumbangkan cas 1 C?

Penyelesaian :

1
Cas dalam satu electron, e = 1.6 1019

Anggap bahawa cas untuk n electron = 1 C

ne = 1C

 n = 1/e = 1

1.6 1019

= 6.25 x 1018

Contoh 2 :
Suatu bahan ditambah dengan 1.25 x 1019 elektron. Hitungkan cas bersih yang
berada dalam bahan itu dalam unit coulomb.

Penyelesaian :
Diketahui bahawa 6.25 x 1018 elektron menyumbangkan cas -1C, maka 1.25 x
1019 elektron akan menyumbangkan

Satu electron bercas -1.60 x 10-19 C

cas 1.25 x 1019 elektron

= 1.25 x 1019 x ( -1.60 x 10-19 C )
= - 2C

Contoh 3 :

1.875 x 1019 elektron disingkirkan daripada suatu bahan yang bercas +2C.
Hitungkan cas yang bersih yang berada dalam bahan itu dalam unit coulomb.

PH1801-3-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 37

Penyelesaian :
Satu electron bercas -1.60 x 10-19 C

 cas 1.875 x 1019 elektron

= 1.875 x 1019 x ( -1.60 x 10-19 C )
= - 3C
Oleh itu, cas bersih ialah +2C – (-3C) = +5C

Contoh 4 :
Satu mentol bernyala apabila dibekalkan dengan bekalan arus terus. Jika arus
yang mengalir melalui mentol dalam masa seminit adalah 1.5 A,

a) Berapakah cas elektrik yang telah mengalir dalam tempoh masa seminit
b) Hitungkan bilangan elektron yang mengalir melalui mentol tersebut dalam

tempoh masa seminit

[Diberi magnitud cas satu elektron ialah 1.6 x 10-19C]

Penyelesaian :
a) 1 minit = 60 s

Daripada Q = It
= 1.5 x 60
= 90 C

b) Katakan bilangan elektron yang mengalir melalui mentol dalam masa seminit ialah
ne = 90 C

90
n = 1.6 1019

= 5.625 x 1020 elektron

PH1801-3-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 38

3.1.3 Pengalir, penebat dan separuh pengalir

i) Pengalir
Bahan yang boleh mengalir elektrik. Kebanyakan konduktur elektrik

mempunyai elektron bebas yang akan bergerak mengikut arah tertentu apabila
beza keupayaan dikenakan melintang bahan itu. Digunakan untuk wayar dan
kabel elektrik. Contoh:- Kuprum, perak, dan aluminium (iaitu bahan logam)

ii) Penebat
Bahan yang tidak dapat mengalirkan arus elektrik kerana bahan-bahan ini

tidak mempunyai elektron bebas atau hanya mempunyai mempunyai sedikit
elektron bebas. Digunakan untuk penebat wayar dan kabel elektrik. Contoh:-
Getah, kaca dan mika ( iaitu bahan bukan logam)

iii) Separuh Pengalir
Bahan yang bukan pengkonduksi atau penebat yang baik. Digunakan

untuk komponen-komponen elektronik: transistor dan diod. Contoh:- germanium,
silikon.

3.1.4 Unit elektrik
Arus elektrik iailah kadar pengalir cas. Apabila cas Q mengalir melalui

satu konduktor dalam masa t, arus I yang mengalir di beri rumus berikut:

I=Q/t Q = It

Volt (V) - ialah perbezaan keupayaan elektrik diantara dua titik pengkonduksi
yang membawa arus tetap 1A apabila kuasa dilesapkan diantara titik-titik ini dan
ia adalah sama dengan 1 watt.

Ohm (Ω ) - ialah rintangan diantara dua titik pengkonduksi apabila perbezaan
keupayaan tetap 1 volt dibekalkan di antara titik-titik ini menghasilkan dalam
pengkonduksi arus 1 Ampier.

Coulomb (C) - ialah unit asas bagi kuantiti cas elektrik. Satu coulomb
menggambarkan kuantiti cas elektrik dibawa 6.24 x 1018 elektron. Simbol bagi
cas elektrik ialah Q.

PH1801-3-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 39

3.1.5 Hubungan antara arus dengan beza keupayaan
i) Daya Gerak Elektrik
Suatu arus elektrik tidak boleh mengalir di dalam suatu pengkonduksi sehingga
suatu sumber luar berbentuk tenaga seperti bateri dibekalkan kepada
pengkonduksi. Sumber ini memberikan tenaga kepada elektron-elektron di
dalam pengkonduksi supaya elektron mengalir sepanjang pengkonduksi
tersebut.

Simbol bagi d.g.e ialah E.
Unit bagi d.g.e ialah volt, V.

ii) Beza Upaya
Dalam suatu medan elektrik atau litar elektrik cas akan bergerak (mengalir) dari
suatu titik ke titik yang lain jika terdapat beza keupayaan diantara dua titik itu.
Cas positif akan mengalir dari satu titik ke titik yang berkeupayaan lebih tinggi ke
suatu titik yang berkeupayaan lebih rendah.

Unit bagi perbezaan keupayaan ialah volt
Simbol bagi perbezaan keupayaan ialah V

Perbezaan keupayaan elektrik (V) ditakrifkan sebagai kerja (W) yang dilakukan
untuk menggerakkan 1 coulomb cas (Q) antara dua titik dalam satu medan
elektrik, iaitu

W

V=

Q

Kerja yang dilakukan itu disimpan sebagai tenaga keupayaan elektrik dalam
medan elektrik

iii) Pengukuran Arus
Arus diukur dengan menggunakan jangkampiar yang disambung dalam keadaan
bersiri dengan beban. Jangka ampier mestilah mempunyai rintangan yang
sangat rendah supaya ia tidak mengurangkan arus melalui beban.

PH1801-3-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 40

Jasad bercas positif jasad-bercas negatif
++ -

+ -

+ - -
+ -

+ Keupayaan elektrik
lebih rendah.
Keupayaan elektrik
lebih tinggi

Rajah 3-4: Titik berkeupayaan

Arus ( bercas positif ) mengalir dari titik berkeupayaan elektrik lebih tinggi ke titik
yang berkeupayaan elektrik lebih rendah seperti Rajah 3-4.

Contoh 5 :

Rajah 3-5 menunjukkan arus 0.4 A mengalir melalui satu lampu selama 5 minit
dengan keupayaan elektrik pada titik X dan Y masing-masing ialah 4.5 volt dan
10.5 volt. Kirakan

a) beza keupayaan antara titik X dan Y.
b) Rintangan lampu
c) kuantiti cas yang dipindahkan
d) tenaga elektrik yang dibekalkan

Rajah 3-5

Penyelesaian :

a) Beza keupayaan , V = 10.5 – 4.5

= 6.0V

b) Rintangan lampu, R = V
I
6.0

=

0.4
= 15 

PH1801-3-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 41

c) Kuantiti cas, Q = It
= 0.4 x 5 x 60
= 120C

d) Tenaga elektrik yang dibekalkan = QV
= 120 x 6.0
= 720J

3.1.6 Kuasa Elektrik
Kuasa elektrik, P ditakrifkan sebagai tenaga elektrik yang dibekalkan (atau kerja
yang dibekalkan).

Kuasa = Tenaga elektrik yang dipindahkan
Masa

W

P=

t

Unit SI bagi kuasa elektrik ialah watt, W.
1 W = 1 J s-1.
Unit kilowatt (kW) juga digunakan bagi pengukuran kuasa. 1 kW = 1000 W.

Daripada W = Vlt

P = Vlt
t

P = VI kerana V= IR, P = I2R
Alat elektrik biasanya dilabelkan dengan kadar voltan dan kadar
kuasanya. Apabila alat elektrik itu disambungkan kepada bekalan dengan nilai
voltan yang sama dengan yang ditandakan, kuasa elektrik yang digunakan
adalah sama dengan yang ditandakan.

Contoh aplikasi : Pemanas yang ditandakan 240 Volt. 8 W akan
menggunakan tenaga elektrik pada kadar 80 J sesaat jika disambungkan kepada
bekalan dengan 240 V.

PH1801-3-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 42

Contoh 6 :
Anggapkan mentol dilabelkan dengan 12V, 36 W

i. Apabila mentol ini disambungkan kepada bekalan elektrik 12V, mentol itu
akan menyala dengan kecerahan normal. Kuasa yang digunakan oleh
mentol itu ialah 36W.

ii. Jika mentol itu disambungkan kepada bekalan 9V, mentol itu akan
menggunakan kuasa yang lebih rendah daripada 36 W. Mentol itu mungkin
akan menyala tetapi dengan malapnya.

iii. Jika mentol disambungkan dengan bekalan elektrik 24V, mentol itu akan
menggunakan kuasa yang lebih tinggi daripada 36 W. Mentol itu akan
menyala terlalu cerah sehingga filamennya menjadi terlampau panas dan
mungkin putus dalam masa yang singkat. Oleh itu mentol dikatakan
terbakar.

Contoh 7 :
Sebuah seterika dilabel 240 V, 750 W. Hitungkan:
a) Arus pengendalian normal seterika itu
b) Rintangan “unsure” pemanas
c) Tenaga elektrik yang digunakan jika seterika itu digunakan selama 2 jam
Penyelesaian :

a) P = VI
750 = 240 x I

I = 750 = 3.125A
240

b) R V
=I

= 240 = 76.8 
3.125

c) W = Pt
= 750 x 2 x 60 x 60
= 5.4 x 106

PH1801-3-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 43

Contoh 8 :

P
V

Q
A

Rajah 3-6

Rajah 3-6 menunjukkan perintang P dan Q yang masing-masing bernilai 3  dan 2
 disambung kepada bateri 12V, bacaan voltmeter itu ialah 10V. Hitungkan

a) Arus dalam litar itu
b) Rintangan dalam bateri 12V itu
c) Tenaga elektrik yang dibebaskan oleh P dalam masa 1 minit
d) Kehilangan kuasa dalam bateri 12V

Penyelesaian :

a) Jumlah rintangan perintang = rintangan P + rintangan Q

= 3 + 2 = 5

b) Voltan bekalan pada bateri = 10V

 Arus dalam litar, I = V 10

= = 2A
R5

c) Beza upaya yang hilang dalam bateri, V = 12 – 10 = 2V

d) Tenaga elektrik, W = I 2 Rt = 2 2 x 3 x 1 x 60 = 720J

e) Kehilangan kuasa dalam bateri = I 2 r = 2 2 x 1 = 4W

Contoh 9 :
Sebuah penyaman udara dengan kuasa 1500 W dipasang selama 20 jam.
Berapakah unit elektrik yang digunakan? Jika bayaran sebanyak RM0.23
dikenakan bagi setiap unit elektrik, berapakah kos penggunaan penyaman
udara itu?

Penyelesaian :
Diberi kuasa penyaman udara = 1500W

= 1.5kW

PH1801-3-IS (semua bidang) WIM/ PH1081/12015/S01 44