DWIBAHASA FIZIK Ditulis oleh Panel Guru Pakar dan Guru Cemerlang Mata Pelajaran SBP KSSM 5 TINGKATAN TINGKATAN TINGKATAN 2.0 SEKOLAH BERASRAMA PENUH MODUL & AKTIVITI Video Jawapan Bahan digital KOD QR PdPc Abad Ke-21 Konsep PBD Objektif Pentaksiran Nota Efektif Peta Pemikiran Sudut KBAT Kertas Model SPM
Rekod Pentaksiran Murid iii Objektif Pentaksiran vi Daya dan Gerakan II 1 Force and Motion II 1.1 Daya Paduan 2 Resultant Force 1.2 Leraian Daya 8 Resolution of Forces 1.3 Keseimbangan Daya 11 Forces in Equilibrium 1.4 Kekenyalan 12 Elasticity Praktis Sumatif 17 Tekanan 23 Pressure 2.1 Tekanan Cecair 24 Pressure in Liquids 2.2 Tekanan Atmosfera 31 Atmospheric Pressure 2.3 Tekanan Gas 34 Gas Pressure 2.4 Prinsip Pascal 36 Pascal’s Principle 2.5 Prinsip Archimedes 39 Archimedes’ Principle 2.6 Prinsip Bernoulli 44 Bernoulli’s Principle Praktis Sumatif 46 Elektrik 51 Electricity 3.1 Arus dan Beza Keupayaan 52 Current and Potential Difference 3.2 Rintangan 56 Resistance 3.3 Daya Gerak Elektrik (d.g.e) dan Rintangan Dalam 65 Electromotive Force (e.m.f.) and Internal Resistance 3.4 Tenaga dan Kuasa Elektrik 70 Electrical Energy and Power Praktis Sumatif 73 1 BAB 2 BAB 3 BAB Keelektromagnetan 78 Electromagnetism 4.1 Daya ke atas Konduktor Pembawa Arus dalam suatu Medan Magnet 79 Force on a Current-carrying Conductor in a Magnetic Field 4.2 Aruhan Elektromagnet 83 Electromagnetic Induction 4.3 Transformer 88 Transformer Praktis Sumatif 93 Elektronik 98 Electronics 5.1 Elektron 100 Electron 5.2 Diod Semikonduktor 104 Semiconductor Diode 5.3 Transistor 108 Transistor Praktis Sumatif 112 Fizik Nuklear 117 Nuclear Physics 6.1 Reputan Radioaktif 119 Radioactive Decay 6.2 Tenaga Nuklear 121 Nuclear Energy Praktis Sumatif 128 Fizik Kuantum 133 Quantum Physics 7.1 Teori Kuantum Cahaya 134 Quantum Theory of Light 7.2 Kesan Fotoelektrik 140 Photoelectric Effect 7.3 Teori Fotoelektrik Einstein 142 Einstein’ Photoelectric Theory Praktis Sumatif 147 Kertas Model SPM 153 4 BAB 5 BAB 6 BAB 7 BAB JAWAPAN bit.ly/3WjepZy KANDUNGAN
1 © Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 1 1 BAB Daya dan Gerakan II Force and Motion II 1 Daya paduan/ Resultant force Daya tunggal yang mewakili magnitud dan arah hasil gabungan dua atau lebih daya. The single force that represents the sum of two or more forces acting on an object. 2 Dua kaedah untuk menentukan daya paduan bagi dua daya yang bertindak pada arah tidak berserenjang antara satu sama lain. Two methods to determine the resultant force for two forces acting that are not perpendicular to each other. (a) Kaedah segi empat selari/ Parallelogram method (b) Kaedah segi tiga daya/ Triangle method 3 Daya paduan yang bertindak ke atas objek dalam keadaan gerakan yang berlainan. Resultant force acts on an object in different states of motion. Gerakan objek Motion of object Halaju Velocity Pecutan Acceleration Daya paduan Resultant force Pegun At rest v = 0 a = 0 F = 0 W = R Halaju seragam Uniform velocity Halaju malar Constant velocity a = 0 F = 0 W = R T = f Pecutan seragam Uniform acceleration Halaju bertambah Velocity increases a = 0 F = 0 W = R T > f F = T – f Mekanik Newton Newton Mechanics Tema Theme NOTA EFEKTIF 4 Leraian daya/ Resolution of forces Proses meleraikan satu daya tunggal kepada komponen-komponen daya. Process of resolving a force into two components. 5 Satu daya, F boleh dileraikan kepada dua komponen yang berserenjang: A force, F can be resolved into two components that are perpendicular to each other: (a) Komponen mengufuk/ Horizontal component: Fx = F sin θ (b) Komponen menegak/ Vertical component: FY = F cos θ 6 Keseimbangan daya/ Equilibrium of forces Apabila suatu objek berada dalam keseimbangan daya, daya paduannya ialah sifar. An object is said to be in equilibrium of forces when the force acting on it produce a zero resultant force. 7 Kekenyalan/ Elasticity Sifat bahan yang membolehkan objek kembali kepada panjang atau bentuk asal apabila daya yang dikenakan ke atasnya dikeluarkan. The property of material that enables an object to return to its original shape and size after the force applied on it is removed. 8 Hukum Hooke/ Hooke's law (a) Pemanjangan spring, x adalah berkadar teras dengan daya, F yang dikenakan dengan syarat tidak melebihi had kenyal. The extension x of a spring is directly proportional to the force, F applied on the spring provided the elastic limit of the spring is not exceed. W = Berat Weight R = Tindak balas normal Normal reaction f = Seretan Drag T = Tujah enjin Engine thrust k = Pemalar spring Spring constant FY FY θ θ F = kx F
© Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) 2 Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 1 (b) Graf daya-pemanjangan Graph of force-extension • Kecerunan graf = pemalar spring, k Gradient of graph = spring constant, k • Luas di bawah graf = tenaga keupayaan kenyal Area under the graph = elastic potential energy = 1 2 Fx = 1 2 kx2 Spring susunan sesiri Series arrangement of spring Spring susunan selari Parallel arrangement of spring • Beban setiap spring/ Load on each spring = W • Pemanjangan setiap spring/ Extension of each spring = x • Daya regangan yang dikenakan ke atas spring bertindak pada setiap spring The stretching force applied on the springs acts on each spring • Beban setiap spring/ Load on each spring = 1 2 W • Pemanjangan setiap spring/ Extension of each spring = 1 2 x • Daya regangan yang dikenakan ke atas spring dibahagikan sama rata di antara spring The stretching force applied on the springs is divided equally among the springs F (N) x (cm) 1 Apakah maksud daya paduan? TP 1 OP2 What is the meaning of resultant force? Buku Teks: m.s 2-12 Daya Paduan Resultant Force 1.1 2 Dua daya bertindak ke atas satu objek pada arah yang sama. TP 2 OP2 Two forces acting on an object in the same direction. (a) Hitung daya paduan. Arah manakah objek itu bergerak? Calculate the resultant force. Which direction does the object move? F1 F F2 Daya paduan/ Resultant force, F = F1 + F2 5 N 12 N Objek Object
3 © Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 1 (b) Seekor kuda menarik beban dengan daya 500 N dan dibantu oleh seorang peladang yang menolak beban tersebut dengan daya 200 N. Berapakah daya paduan pada beban itu? A horse pulls a load with a force of 500 N and a farmer helped the horse by pushing the load with 200 N force. What is the resultant force on the load? 3 Dua daya bertindak ke atas satu objek pada arah yang bertentangan. TP 2 OP2 Two forces acting on an object in the opposite direction. F F1 F2 Daya paduan/ Resultant force, F = F1 – F2 (a) Hitung daya paduan. Arah manakah objek itu bergerak? Calculate the resultant force. Which direction does the object move? (b) Seekor kuda menarik beban dengan daya 500 N manakala seorang peladang menarik beban yang sama dengan daya 200 N tetapi pada arah yang bertentangan. Berapakah daya paduan pada beban itu? A horse pulled a load with 500 N force while a farmer pulled the same load with 200 N force but in opposite direction. What is the resultant force on the load? 4 Dua daya bertindak ke atas satu objek pada arah berserenjang antara satu sama lain. TP 3 OP2 Two forces that act on an object perpendicular to each other. (a) Kaedah segi empat selari/ Parallelogram method (i) Tentukan skala. Set a scale. (ii) Dengan menggunakan pembaris dan protaktor, lukis dua daya F1 dan F2 bermula dari titik O. Using a ruler and protractor, draw the two forces, F1 and F2 from a point O. (iii) Lengkapkan rajah segi empat selari. Lukis pepenjuru bagi segi empat selari. Pepenjuru mewakili daya paduan, F. Complete the parallelogram. Draw the diagonal of the parallelogram. The diagonal represents the resultant force, F. 5 N 12 N 12 N 5 N 60° SUPERB SBP FIZIK SPM TINGKATAN 5 - BATCSB1-4 SB2-1 SB2-3 SUPERB SBP FIZIK SPM TINGKATAN 5 - BATCSB1-4 SB2-1 Objek Object
© Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) 4 Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 1 (b) Kaedah segi tiga daya/ Triangle method (i) Tentukan skala. Set a scale. (ii) Dengan menggunakan pembaris dan protaktor, lukis daya F1 dari titik O. Lukis daya yang kedua, F2 dari hujung atas F1 . Using a ruler and protractor, draw the force, F1 from a point O. Draw the second force, F2 from the head of F1 . (iii) Lengkapkan segi tiga daya dengan melukis garisan dari pangkal F1 ke hujung F2 . Sisi ketiga mewakili daya paduan, F. Complete the triangle by drawing a line from the tail of F2 to the head of F2 . The third side represents the resultant force, F. 5 Rajah menunjukkan pandangan udara dua bot menarik sebuah kapal. Daya-daya yang bertindak adalah F1 = 4 000 N dan F2 = 3 000 N serta sudut antara kabel ialah 50°. Tentukan magnitud daya paduan ke atas kapal. Ke arah manakah kapal itu akan bergerak? TP 3 OP2 The figure shows an aerial view of two boats are pulling a ship. The forces exerted are F1 = 4 000 N and F2 = 3 000 N with the angle between the two cables is 50°. Determine the magnitude of the resultant force on the ship. In which direction the ship moves? 6 Gambar rajah jasad bebas suatu objek ialah A free body diagram of an object is F1 F2 50° Kapal Ship Bot Boat Bot Boat
© Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) 6 Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 1 9 Seorang lelaki berjisim 50 kg berada di dalam sebuah lif. TP 3 OP3 A man of mass 50 kg is inside a lift. (a) Lakarkan gambar rajah jasad bebas menggunakan simbol W untuk berat lelaki dan simbol R untuk tindak balas normal daripada lantai lif. Sketch the free body diagram using the symbol W for the weight of the man and R for the normal reaction of the lift. [Pecutan graviti, g = 9.81 m s–2] [Gravitational acceleration, g = 9.81 m s–2] (b) Hitungkan magnitud tindak balas normal, R apabila lif: Calculate the magnitude of the normal reaction force, R when the lift is: (i) dalam keadaan pegun. in stationary state. (ii) bergerak ke atas dengan pecutan 2.0 m s–2. moving upward with an acceleration of 2.0 m s–2. (iii) bergerak ke bawah dengan halaju seragam 4.0 m s–1. moving downward with uniform velocity of 4.0 m s–1.
9 © Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 1 4 Sebuah kereta ditarik oleh satu kabel yang mempunyai daya 1 500 N. TP 3 OP3 A car is being towed by a cable which has a force of 1 500 N. (a) Pada rajah di atas, tanda dan label daya, F, daya mengufuk, FX dan daya menegak, FY . On the diagram above, indicate and label the force, F, the horizontal force, FX and the vertical force, FY . (b) Cari/ Find: (i) daya mengufuk kabel, FX yang menggerakkan kereta ke depan. the horizontal force of the cable which moves the car forward. (ii) daya menegak kabel, FY . the vertical force of the cable. 5 Seorang lelaki menolak mesin rumput dengan daya 100 N. TP 3 OP3 A man pushes a lawnmower with a force of 100 N. 100 N 30° (a) Pada rajah di atas, tanda dan label daya mengufuk, FX, dan daya menegak, FY . On the diagram above, indicate and label the horizontal force, FX and the vertical force FY . (b) Cari/ Find: (i) daya mengufuk, FX. the horizontal force, FX. (ii) daya menegak, FY . the vertical force, FY . (c) Apakah fungsi setiap komponen? What is the function of each component? FX : FY : F = 1 500 N 60°
11 © Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 1 θ Buku Teks: m.s 18-23 Keseimbangan Daya Force in Equilibrium 1.3 1 Apakah maksud keseimbangan daya? TP 1 OP2 What is the meaning of force in equilibrium? 2 Lukis segi tiga daya untuk menunjukkan keseimbangan daya dalam situasi berikut. TP 2 OP2 Draw the triangle of forces to show the forces in equilibrium in the following situations. R TA TB 50° 30° R f W 30° 3 Satu kotak berat 60 N berada pegun di atas satu satah condong bersudut θ = 40°. TP 3 OP3 A box of weight 60 N is in (a) Lukis gambar rajah jasad bebas bagi kotak dengan menunjukkan berat kotak, W, tindak balas normal, R dan daya geseran, f. Draw a free body diagram of the box showing the weight of the box, W, normal reaction, R and the frictional force, f. FREELANCER - M ZAIDEE SB1-3 SB1-5 SB1-6 W T2 T 30° 1 15 kg stationary on an inclined plane. The angle θ = 40°.
© Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) 12 Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 1 (b) Dengan menggunakan segi tiga daya berskala, tentukan magnitud R dan f. By using the scaled triangle of forces diagram, determine the magnitude of R and f. 4 Satu poster digantung pada dinding dengan tali dan paku. Berat poster ialah 15 N dengan sudut θ = 45°. A poster hanging on the wall with a string and a nail. The weight of the poster is 15 N. The angle θ = 45°. TP 3 OP3 (a) Lukis segi tiga daya untuk berat, W poster dan tegangan, T tali dalam ruang di atas. Draw the triangle of forces for the weight, W of the poster and the tension, T in the string in the space above. (b) Hitung nilai T. Calculate the value of T. Buku Teks: m.s 24-32 Kekenyalan Elasticity 1.4 1 Apakah maksud kekenyalan? TP 1 OP2 What is the meaning of elasticity? T T W 45° 45°
19 © Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 1 1 Rajah 1.1 menunjukkan susunan radas bagi satu eksperimen untuk mengkaji hubungan antara pemanjangan, x suatu spring T dengan berat, W pemberat berslot. Hubungan antara x dengan W ditunjukkan dalam graf pada Rajah 1.2. Diagram 1 shows the arrangement of an apparatus in an experiment to determine the relationship between the extension, x of a spring T with weight, W of slotted weight. The relationship of x with W is shown in the graph in Diagram 1.2. (a) Suatu hukum menyatakan bahawa pemanjangan suatu spring berkadar terus dengan daya yang dikenakan jika had kenyal itu tidak dilepasi. OP2 A law states that the extension of a spring is directly proportional to the force applied if the elastic limit of the spring is not exceeded. (i) Namakan hukum ini. Name the law. [1 markah/mark] (ii) Pada Rajah 1.2, tandakan (✗) pada kedudukan had kenyal spring itu. On Diagram 1.2, mark (✗) at the elastic limit of the spring. [1 markah/mark] (b) Berdasarkan graf, tentukan pemalar spring, k. OP3 Based on the graph, determine the spring constant, k. [1 markah/mark] Bahagian A KERTAS 2 Rajah 1.2 Diagram 1.2 Rajah 1.1 Diagram 1.1 Spring T Pemberat berslot Slotted weight 0 1 2 4 6 8 10 12 14 W / N x / cm 2 3 4 5 6 7
© Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) 20 Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 1 (c) Tenaga tersimpan dalam spring semasa spring itu diregangkan. Hitungkan tenaga yang tersimpan dalam spring itu apabila diregang sebanyak 4 cm. OP3 The spring stores energy when it is extended. Calculate the energy stored in the spring when it is extended by 4 cm. [2 markah/marks] (d) Rajah 1.3 menunjukkan satu spring yang sama dengan spring T ditambahkan kepada susunan radas dalam Rajah 1.1. Eksperimen itu diulangi. OP4 KBAT Diagram 1.3 shows another spring that identical to spring T is added to the arrangement in Diagram 1.1. The experiment is then repeated. Rajah 1.4 Diagram 1.4 Pada Rajah 1.2, lakarkan graf W melawan x bagi eksperimen ini. On Diagram 1.2, sketch a graph of W against x for this experiment. [3 markah/marks]
21 © Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 1 Bahagian B 2 Rajah 2.1 dan Rajah 2.2 menunjukkan seorang budak lelaki berjisim 40 kg meluncur turun di dalam dua terowong luncur yang sama dalam dua keadaan berbeza. Diagram 2.1 and Diagram 2.2 show a boy of mass 40 kg sliding in two identical flumes in two diferent states. WC = Komponen berat yang selari dengan cerun Component of weight parallel to slope Rajah 2.1 menunjukkan budak lelaki itu meluncur turun terowong apabila terowong luncur dicondongkan 30.0° dari ufuk. Rajah 2.2 menunjukkan budak lelaki itu berada dalam keadaan pegun apabila terowong luncur dicondongkan 17.5° dari ufuk. Daya geseran yang bertindak pada budak itu dalam kedua-dua terowong luncur ialah 120 N. Diagram 2.1 shows the boy sliding down the flume, which is inclined at 30.0° to the horizontal. Diagram 2.2 shows the boy stationary in the flume when the flume is inclined at 17.5° to the horizontal. The frictional force acting on the boy in both flumes is 120 N. (a) Apakah maksud daya geseran? OP2 What is the meaning of frictional force? [1 markah/mark] (b) Berdasarkan Rajah 2.1, hitung: OP3 Based on Diagram 2.1, calculate: (i) komponen berat yang selari dengan cerun terowong luncur, WC. the component of the weight parallel to the slope of the flume, WC. (ii) daya paduan yang bertindak pada budak lelaki. the resultant force acting on the boy. (iii) pecutan budak lelaki itu. the acceleration of the boy. [5 markah/marks] (c) Dengan menggunakan konsep daya, terangkan mengapa budak lelaki itu meluncur turun terowong luncur apabila sudut kecondongan 30.0° dan berada dalam keadaan pegun apabila sudut kecondongan 17.5°. OP3 Using the concept of force, explain why the boy slides down the flume when the angle of inclination is 30.0° and remains stationary when the angle of inclination is 17.5°. [4 markah/marks] SB1-5 SB1-6 SB2-2 SB1-4 SB1-5 SB1-6 SB2-2 B2-3 SB2-4 Rajah 1.1 Diagram 1.1 Rajah 2.2 Diagram 2.2 120 N 120 N R R W W WC WC 30° 17.5°
© Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) 22 Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 1 (d) Rajah 2.3 menunjukkan empat buah mesin rumput, J, K, L dan M dengan spesifikasi yang berbeza. Anda dikehendaki untuk menentukan mesin rumput yang paling sesuai untuk memotong rumput dengan berkesan. OP5 KBAT Diagram 2.3 shows four lawnmowers, J, K, L and M with different specifications. You are required to determine the most suitable lawnmower to cut grass effectively. J K L M Kaji spesifikasi keempat-empat mesin rumput berdasarkan aspek-aspek berikut: Study the specifications of the four lawnmowers based on the following aspects: (i) Kaedah menggerakkan mesin rumput Method of moving the lawnmower (ii) Jisim mesin rumput Mass of the lawnmower (iii) Saiz bilah pemotong Size of the cutter blade (iv) Sudut di antara pemegang dengan garis ufuk The angle between the handle and the horizontal line Terangkan kesesuaian setiap aspek dan seterusnya tentukan mesin rumput yang paling sesuai. Beri sebab untuk pilihan anda. Explain the suitability of each aspect and then determine the most suitable lawnmower. Give reasons for your choice. [10 markah/marks] Tolak Push Pemegang Handle Mass = 5 kg Jisim Bilah kecil Small blade Tarik Pull Pemegang Mass = 10 kg Handle Jisim Bilah besar Large blade Tarik Pull Pemegang Handle Mass = 5 kg Jisim Bilah kecil Small blade Tolak Push Pemegang Handle Mass = 10 kg Jisim Bilah besar Large blade 35° 35° 20° 20°
© Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) 78 Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 4 4 BAB Keelektromagnetan Electromagnetism 1 Medan lastik: Medan magnet paduan yang terhasil daripada medan magnet konduktor pembawa arus dengan medan magnet kekal. Catapult field: A resultant magnetic field produced by the magnetic field of current-carrying conductor and the magnetic field of a permanent magnet. 2 Arah daya pada konduktor pembawa arus ditentukan oleh petua tangan kiri Fleming. The direction of the force on the current-carrying conductor is determined by Fleming’s left-hand rule. Ibu jari/ Thumb Daya/ Force Jari telunjuk/ Fore finger Medan magnet/ Magnetic field Jari tengah/ Middle finger Arus/ Current 3 Aruhan elektromagnet/ Electromagnetic induction Penghasilan d.g.e aruhan merentasi suatu konduktor apabila terdapat gerakan relatif antara konduktor itu dengan suatu medan magnet atau apabila konduktor itu berada di dalam medan magnet yang berubah. The production of an induced e.m.f. in a conductor when there is relative motion between the conductor and a magnetic field or when the conductor is in a changing magnetic field. 4 Hukum Faraday/ Faraday’s Law Magnitude d.g.e. aruhan berkadar terus dengan kadar pemotongan fluks. The magnitude of induced e.m.f. is directly proportional to the rate of cutting of magnetic flux. 5 Arus aruhan/ Induced current Arus yang terhasil jika terdapat perubahan medan/ fluks magnet. The current produced when there is the change in magnetic flux/ field. • Arah aruhan dalam dawai lurus ditentukan menggunakan petua tangan kanan Fleming. The direction of the induced current in straight wire is determined by using Fleming’s right-hand rule. Elektrik dan Keelektromagnetan Electricity and Electromagnetism Tema Theme NOTA EFEKTIF Gerakan dawai Motion of wire Medan magnet Magnetic field Arus aruhan Induced current • Arah aruhan dalam solenoid ditentukan oleh Hukum Lenz. The direction of the induced current in solenoid is determined by Lenz’s law. 6 Hukum Lenz/ Lenz’s Law Arus aruhan sentiasa mengalir pada arah yang menetang perubahan fluks magnet yang menyebabkannya. The induced current always flows in a direction that opposes the change of magnetic flux that causes it. Arus aruhan menghasilkan kutub utara di P untuk menolak magnet daripada mendekati solenoid Induced current produces a north pole at P to repel the magnet moving towards the solenoid Arus aruhan menghasilkan kutub selatan di P untuk menarik kutub utara masuk ke dalam solenoid semula Induced current produces a south pole at P to attract the magnet moving away from the solenoid N Kutub utara bergerak menjauhi solenoid North pole is pulled away from solenoid Tarikan Attraction S N S P Kutub utara ditolak ke arah solenoid North pole is pushed towards solenoid Tolakan Repel S N N S P
79 © Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 4 Transformer/ Transformer Peranti elektrik yang menaikkan atau menurunkan beza keupayaan output arus ulang-alik berdasarkan prinsip aruhan elektromagnet. An electrical device which increases or decreases an alternating output voltage based on the principle of electromagnetic induction. • Bekalan kuasa a.u menghasilkan arus ulang-alik dalam gegelung primer. A.c power supply produces an alternating current in the primary coil. • Arus ulang-alik menghasilkan medan magnet yang berubah-ubah dari segi magnitud dan arah. The alternating current produces a magnetic field that changes in magnitude and direction. • Fluks magnet daripada gegelung primer dipautkan kepada gegelung sekunder melalui teras besi lembut. The magnetic flux from the primary coil is linked to the secondary coil through the soft iron core. • Medan magnet yang berubah-ubah mengaruh voltan ulang-alik merentasi gegelung sekunder. Arus aruhan mengalir melalui gegelung sekunder. The changing magnetic field induces an alternating voltage across the secondary coil. Induced current flows through the secondary coil. VP NP = Vs Ns Gegelung primer Primary coil Gegelung sekunder Secondary coil Buku Teks: m.s 136-148 Daya ke atas Konduktor Pembawa Arus dalam suatu Medan Magnet Force on Current-carrying Conductor in a Magnetic Field 4.1 1 Mengkaji kesan konduktor pembawa arus. To study the effect of current-carrying conductor. Magnet kekal Permanent magnet Rod kuprum Dawai kuprum tanpa penebat Copper rod Insulated copper wire S N (a) Apabila suis dihidupkan, pemerhatian dibuat berdasarkan situasi berikut: TP 2 OP2 When the switch is turned on, the observation can be made based on the following situation: Situasi Situation Arah gerakan dawai kuprum Direction of copper wire (i) Arus dialirkan dalam litar Current flows in the circuit (ii) Kutub magnet disongsangkan Reverse polarity of magnet (iii) Arah medan magnet selari dengan arah arus Direction of magnetic field parallel with current
© Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) 80 Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 4 (b) Petua yang menghubungkan arah daya, arus dan medan magnet. TP 2 OP2 Rule that relates direction of force, current and magnetic field. (i) Petua rule (c) Lukis kombinasi dua medan magnet. TP 2 OP3 Draw combination of two magnetic fields. S N (d) Apakah medan lastik? TP 1 OP2 What is catapult field? (e) Lukis medan lastik pada rajah di bawah. Tandakan arah daya paduan. TP 2 OP3 Draw catapult field on the diagram below. Mark the direction of resultant force. N S (ii) (iii) (iv)
© Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) 84 Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 4 2 Aruhan elektromagnet pada dawai lurus TP 2 OP2 Electromagnetic induction in a straight wire (a) Lengkapkan pemerhatian terhadap pesongan galvanometer. Complete the observation on the deflection of galvanometer. Tindakan pada rod kuprum Action on the copper rod Pesongan pada galvanometer Deflection of galvanometer (i) Pegang pegun Held stationary (ii) Gerakan ke atas Moving up (iii) Gerakan ke bawah Moving down (iv) Gerakan sebelah Moving sideways (v) Gerakan dengan lebih laju Moving with higher speed (b) Berdasarkan keputusan di 2 (a), bagaimanakah arus aruhan dihasilkan? Based on the result in 2 (a), how does the induction current produced? 3 Aruhan elektromagnet dalam solenoid TP 2 OP2 Electromagnetic induction in a solenoid Galvanometer Dawai penyambung Connecting wire Rod kuprum Copper rod Magnet kekal Permanent magnet S N Solenoid Magnet Magnet
© Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) 90 Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 4 (c) Hubungan kuasa input dan kuasa output bagi transformer unggul. The relationship between input power and output power for ideal transformer. 4 Punca kehilangan tenaga Causes of energy loss Kesan kehilangan tenaga Effects of energy loss Cara mengurangkan kehilangan tenaga Ways to reduce energy loss (a) • Apabila arus mengalir dalam gegelung yang berintangan, pemanasan dawai berlaku. When current flows through the copper wires with resistance, R, heating of the wires occurs • Haba dibebaskan ke sekeliling Heat is released to the surroundings (b) • Medan magnet yang berubah-ubah mengaruh arus pusar dalam teras besi The changing magnetic field induces eddy current in the iron core • Arus pusat memanaskan teras besi dan hasilkan haba The eddy current heat up the iron core • Haba dibebaskan ke sekeliling Heat is released to the surroundings (c) • Teras besi dimagnetkan dan dinyahmagnetkan secara berterusan oleh medan magnet berubah-ubah The iron core is magnetised and demagnetised continuously by the changing magnetic field • Sebahagian daripada tenaga input dipindahkan kepada molekulmolekul teras besi dalam bentuk tenaga kinetik Some of input energy are transferred to the iron core in the form of kinetic energy (d) • Teras besi dipanaskan The iron core is heated up • Fluks magnet yang dihasilkan oleh arus primer tidak dipautkan sepenuhnya kepada gegelung sekunder The magnetic flux produced by the primary current is not fully linked to the secondary coil
© Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) 92 Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 4 6 Menyelesaikan masalah melibatkan transformer. TP 3 OP3 Solve problems involving transformer. (a) Satu transformer diperlukan untuk menurunkan beza keupayaan primer 240 V untuk memberikan bekalan kuasa 12 V kepada kereta mainan elektrik. Jika gegelung primer dengan 1 000 lilitan, hitung bilangan lilitan untuk gegelung sekunder. A transformer is required to step down the mains voltage of 240 V provide a 12 V supply for an electric toy’s car. If the primary coil is wound with 1 000 turns of wire, calculate the number of turns required for the secondary coil. (b) Satu transformer injak naik mempunyai 10 000 bilangan lilitan untuk gegelung sekunder dan 100 bilangan lilitan untuk gegelung primer. Arus ulang alik 5.0 A mengalir melalui gegelung primer apabila disambung ke bekalan 12 V a.u. Hitung: A step-up transformer has 10 000 turns on its secondary coil and 100 turns on its primary coil. An alternating current of 5.0 A flows in the primary coil when it is connected to a 12 V a.c supply. Calculate: (i) Kuasa input transformer. The input power to the transformer. (ii) Beza keupayaan merentasi gegelung sekunder. The potential difference across the secondary coil. (iii) Apakah arus maksimum yang mengalir dalam gegelung sekunder jika kecekapan transformer 100%? What is the maximum current that could flow in a circuit connected to the secondary coil if the transformer is 100% efficient?
97 © Penerbit Mahir Sdn. Bhd. (183897-P) Super SBP Fizik Tingkatan 5 Bab 4 Rajah 2.1 Diagram 2.1 Rajah 2.2 Diagram 2.2 (a) Berdasarkan Rajah 2.1 dan Rajah 2.2, Based on Diagram 2.1 and Diagram 2.2, (i) banding dan bezakan arah gerakan, bilangan lilitan dawai dan gegelung serta magnitud pesongan penunjuk galvanometer. OP4 compare and contrast the direction of motion, the number of turns of wire and coil, and the magnitude of deflection of the galvanometer pointer. [4 markah/marks] (ii) hubung kait magnitud pesongan penunjuk galvanometer dengan bilangan lilitan untuk membuat satu kesimpulan berkaitan hubungan antara arus yang diaruhkan dengan bilangan lilitan dawai. Namakan konsep fizik yang terlibat. OP4 relate the magnitude of deflection of the galvanometer pointer with the number of turns to make a deduction regarding the relationship between the current induced and the number of turns of wire. Name the physics concept involved. [6 markah/marks] (b) Rajah 2.3 menunjukkan struktur sebuah penjana arus terus. Diagram 2.3 shows the structure of a direct current generator. Rajah 2.3 Diagram 2.3 Penjana itu menghasilkan arus terus yang kecil. Cadangkan pengubasuaian yang boleh dibuat kepada struktur penjana pada Rajah 2.3, supaya boleh menghasilkan arus ulang-alik (a.u) yang tinggi. Nyatakan dan terangkan pengubahsuaian itu berdasarkan ciri-ciri magnet dan dawai serta jenis gelang. OP7 KBAT The generator produces a small direct current. Suggest modifications that can be made to the structure of the generator in Diagram 2.3, so that it can produce a high alternating current (a.c). State and explain the modifications based on the characteristics of the magnet and wire, and the type of ring. [10 markah/marks] N S N S Garis medan magnet Magnetic field magnet Arus aruhan Induced current Galvanometer berpusat sifar Zero centered galvanometer Dawai Wire Arah gerakan Direction of motion Garis medan magnet Magnetic field magnet Arus aruhan Induced current Galvanometer berpusat sifar Zero centered galvanometer Dawai Wire Arah gerakan Direction of motion N S Berus karbon Carbon brush Komutator Commutator Gegelung Coils
9 Semenanjung Malaysia (WM) Sabah & Sarawak (EM) : RM13.90 : RM14.90 MODUL & AKTIVITI SUPERB 2.0 SBP FIZIK TINGKATAN 5 Siri SUPERB 2.0 SBP (Sekolah Berasrama Penuh) ialah buku yang berformatkan modul dan aktiviti yang digubal oleh kumpulan Panel Guru Pakar dan Guru Cemerlang mata pelajaran SBP. Kandungan modul ini ditulis selaras dengan hasrat Kementerian Pendidikan Malaysia yang ingin memperkasakan Pentaksiran Berasaskan Sekolah (PBS) melalui kaedah Pentaksiran Bilik Darjah (PBD). Latihan dan aktiviti yang dihasilkan selaras dengan buku teks dan Dokumen Standard Kurikulum dan Pentaksiran (DSKP) yang mengandungi Kemahiran Berfikir Aras Tinggi (KBAT), Pembelajaran dan Pemudahcaraan (PdPc) Abad Ke-21, peta pemikiran dan Sains, Teknologi, Kejuruteraan & Matematik (STEM). Semua elemen ini bertujuan meningkatkan tahap kemahiran murid menguasai setiap topik yang dipelajari. Kandungan modul ini turut dilengkapi dengan bahan-bahan yang dimuat naik dalam kod QR seperti video, audio, bahan interaktif serta jawapan. Siri ini dapat memberikan manfaat kepada murid sebagai pemangkin kecemerlangan pada masa hadapan. 2.0 SEKOLAH BERASRAMA PENUH MODUL & AKTIVITI SUBJEK TINGKATAN TINGKATAN Judul-judul dalam siri ini: Bahasa Melayu English Matematik Sejarah Pendidikan Islam Fizik Kimia Biologi DWIBAHASA FIZIK 9 786294 710825 ISBN 978-629-471-082-5