Softcopy for Teachers buku kerja + nota Nilam Publications

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Latihan / Exercise

1 Arus elektrik diukur menggunakan ammeter dan ia mesti disambungkan secara bersiri dengan
komponen.
Electric current is measured by an ammeter and it must be connected in series with the component.

atau / or

2 Beza keupayaan diukur menggunakan voltmeter dan ia mesti disambungkan secara selari dengan
komponen.
Potential difference is measured by a voltmeter and it must be connected in parallel with the component.


atau / or


3 Arus 8.0 A yang mengalir melalui pemanas elektrik selama 50 minit menukar 5.76 × 10 J tenaga elektrik kepada tenaga haba.
6
Hitung
A current of 8.0 A flowing through an electric heater for 50 minutes converts 5.76 × 10 J of electrical energy into heat energy.
6
Calculate
(a) jumlah cas yang mengalir melalui pemanas. / the total charge circulated through the heater. UNIT 2
(b) beza keupayaan yang merentasi pemanas. / the potential difference across the heater.
Penyelesaian / Solution E
UNIT 2
(a) Cas / Charge, Q = It (b) Beza keupayaan, V = Q

= 8.0 A × (50 × 60 s) Potential difference,
6
= 8.0 C s × 3 000 s = 5.76 × 10 J
-1
= 24 000 C 24 000 C
= 240 V
4 Dalam suatu litar tertutup, 6 V bateri digunakan untuk menggerakkan 40 C cas elektrik melalui mentol. Berapakah kerja yang
dilakukan untuk menggerakkan cas melalui mentol?
In a closed circuit, a 6 V battery is used to drive 40 C of electric charge through a light bulb. How much work is done to drive the
charges through the bulb?
Penyelesaian / Solution
Diberi / Given V = 6 V, Q = 40 C
Kerja dilakukan / Work done, E = VQ
= 6 V × 40 C
J
= 6 C × 40 C
= 240 J

5 Litar di bawah digunakan untuk mencari rintangan pada konduktor.
The circuit below is used to find the resistance of a conductor.
Sel kering / Dry cell


A Konduktor / Conductor, P



V
Bacaan pada ammeter ialah 5.0 A dan bacaan pada voltmeter ialah 12 V. Berapakah rintangan
konduktor P?
The reading of the ammeter is 5.0 A and the reading of the voltmeter is 12 V. What is the resistance of Maklumat tambahan:
conductor P? Additional information:
Penyelesaian / Solution
V = IR
V 12 V
R = = = 2.4 Ω
I 5.0 A



© Nilam Publication Sdn. Bhd. 52

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


Jenis graf dan ciri-ciri setiap graf
Types of graphs and their characteristics

Jenis / Type Graf / Graph Penerangan / Explanation
V V Konduktor yang mematuhi hukum Ohm
dipanggil konduktor ohm.
Conductors which obey Ohm’s law is called
Konduktor Ohmic conductors.
ohm
Ohmic 0 I 0 I
conductors Konduktor logam Kuprum sulfat dengan
(wayar konstantan) elektrod kuprum
Metal conductor Copper sulphate with
(constantan wire) copper electrodes
V V Konduktor yang tidak mematuhi
hukum Ohm dipanggil konduktor bukan
Ohm.
Conductors which do not obey Ohm’s law
0 I 0 I are called non-Ohmic conductors.
Mentol lampu suluh Termistor UNIT 2
Konduktor Torch light bulb Thermistor
bukan Ohm I I I I
UNIT 2
Non-ohmic
conductors

V V V V
0 0
Elektrod karbon dengan asid Diod semikonduktor
sulfurik cair Semiconductor diode
Dilute sulphuric acid with
carbon electrodes
V Bahan penebat yang baik seperti getah
Nikrom/Nichrome mempunyai rintangan yang tinggi. Bahan
Jenis Konstantan konduktor yang baik seperti argentum
bahan bagi Constantan Kuprum/Copper dan kuprum mempunyai rintangan yang
konduktor
Types of rendah .
materials for Argentum/Silver A good insulating material such as rubber has
conductors high resistance. Good conducting materials
0 I such as silver and copper have low
resistance.

R R Bagi konduktor logam seperti kuprum dan besi,
rintangannya meningkat secara linear dengan
suhu. Bagi bahan aloi seperti konstantan dan
Aloi nikrom, suhu tidak mempengaruhi rintangan.
Konduktor logam Alloy Untuk bahan semikonduktor seperti silikon dan
Metal conductor
germanium, rintangannya berkurang
0 0 apabila suhu meningkat.
Suhu Suhu, Suhu, For metal conductors such as cooper and iron, the
Temperature, θ
Temperature, θ
resistance increases linearly with the temperature.
Temperature For alloys such as constantan and nichrome, the
R
temperature does not affect the resistance.
For semiconductor materials such silicon and
germanium, the resistance decreases
Semikonduktor
Semiconductor when its temperature rises.
0 Suhu,
Temperature, θ

53 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Eksperimen Untuk menentukan beza keupayaan dan rintangan bagi konduktor logam
Experiment To determine the potential difference and resistance of a metal conductor


Beza keupayaan bagi konduktor logam Rintangan bagi konduktor logam
Potential difference of metal conductor Resistance of metal conductor

Beza keupayaan yang merentasi konduktor Rintangan pada konduktor logam bergantung
logam bergantung kepada arus yang mengalir kepada panjang wayar.

Inferens melalui konduktor logam. The resistance of metal conductor depends on the length
Inference The potential difference across a metal conductor of the wire.
depends on the current flowing through the metal

conductor.
Beza keupayaan yang merentasi konduktor Rintangan pada konduktor logam meningkat

logam meningkat apabila arus yang mengalir apabila panjang dawai meningkat.
Hipotesis melalui konduktor logam meningkat. The resistance of metal conductor increases as the length
Hypothesis The potential difference across a metal conductor of wire increases. UNIT 2

increases as the current flowing through the metal
UNIT 2
conductor increases.

Untuk mengkaji hubungan antara beza Untuk mengkaji hubungan antara rintangan dan
keupayaan, V, dan arus, I, dalam konduktor panjang konduktor logam.
Tujuan
eksperimen logam. To investigate the relationship between the
Aim of the To investigate the relationship between the resistance and the length of a metal conductor.
experiment
potential difference, V, and current, I, in a metal
conductor.

Pemboleh ubah dimanipulasikan: Pemboleh ubah dimanipulasikan:
Manipulated variable: Manipulated variable:
Arus / Current Panjang konduktor logam
Length of the metal conductor
Pemboleh ubah bergerak balas:
Pemboleh ubah Responding variable: Pemboleh ubah bergerak balas: / Responding variable:
Variables Beza keupayaan / Potential difference Rintangan / Resistance
Pemboleh ubah dimalarkan: Pemboleh ubah dimalarkan: / Constant variable:
Constant variable: Suhu wayar, luas keratan rentas
Suhu wayar / Temperature of wire
Temperature of wire, cross-sectional area
Senarai radas dan Ammeter, voltmeter, reostat, wayar konduktor, wayar Ammeter, voltmeter, wayar konduktor, wayar
bahan penyambung, sel kering dan suis. penyambung, sel kering, pembaris dan suis.
List of apparatus Ammeter, voltmeter, rheostat, conductor wire, connecting Ammeter, voltmeter, conductor wire, connecting wires,
and materials wires, dry cell and switch. dry cell, metre rule and switch.


A A
Reostat Konduktor logam Wayar konduktor
Susunan radas Rheostat Metal conductor Conductor wire
Arrangment of the
apparatus
V V





© Nilam Publication Sdn. Bhd. 54

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



1 Litar dihidupkan. 1 Dengan menggunakan pembaris meter, ukur
The circuit is switched on. panjang wayar konduktor, ℓ = 20.0 cm

2 Reostat dilaraskan sehingga ammeter memberikan By using a meter ruler, measure the length of the

bacaan 0.2 A. Bacaan voltmeter, V, dicatatkan. conductor, ℓ = 20.0 cm
The rheostat is adjusted until the ammeter gives a 2 Litar dihidupkan.
reading of 0.2 A. The reading of the voltmeter, V, The circuit is switched on.

is recorded. 3 Bacaan voltmeter dan bacaan ammeter
3 Eksperimen diulangi dengan nilai arus yang dicatatkan.

berbeza, I = 0.3 A, 0.4 A, 0.5 A, 0.6 A dan 0.7 A The readings of the voltmeter, V, and ammeter, I,
dengan melaraskan reostat. are recorded.

Prosedur The experiment is repeated with different values 4 Rintangan dikira dengan menggunakan
Procedure
of current, I = 0.3 A, 0.4 A, 0.5 A, 0.6 A and rumus, R = V / I

0.7 A by adjusting the rheostat. The resistance is calculated using the formula, UNIT 2
UNIT 2
R = V / I
5 Eksperimen diulangi dengan menggunakan
panjang wayar yang berbeza, ℓ = 20.0 cm,

40.0 cm, 60.0 cm, 80.0 cm, 100.0 cm
dan 120.0 cm.

The experiment is repeated with different lengths of
the wire, ℓ = 20.0 cm, 40.0 cm, 60.0 cm, 80.0 cm

100.0 cm and 120.0 cm.


I / A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 ℓ / cm 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0

Menjadualkan V / V I / A
data
Tabulation of data V / V

R / Ω



Beza keupayaan, Rintangan,
Potential Difference, V / V Resistance, R / Ω

Menganalisis data
Analysis of the data


Arus, Panjang,
0 Current, I / A 0 Length, ℓ / cm








55 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Eksperimen (1) Hubungan antara rintangan dan luas keratan rentas dawai
Experiment Relationship between the resistance and the cross-sectional area of the wire

(2) Hubungan antara rintangan dan jenis dawai
Relationship between the resistance and the type of wire


Luas keratan rentas dawai mempengaruhi Jenis bahan dawai mempengaruhi rintangannya.
Inferens rintangannya. The type of material wire affect its resistance.
Inference Cross- sectional area of wire affect its resistance.

Apabila luas keratan rentas bertambah, rintangannya Apabila jenis bahan dawai berubah, rintangannya
Hipotesis berkurangan. turut berubah.
Hypothesis When the cross-sectional area of wire increases, its When the type of material of the wire changes, its
resistance decreases. resistance also changes.


Untuk mengkaji hubungan antara luas keratan rentas Untuk mengkaji hubungan antara jenis bahan dawai
Tujuan dawai dan rintangannya. dan rintangannya.
Aim To investigate the relationship between the cross-sectional To investigate the relationship between the type of
area of wire and its resistance. material of the wire and its resistance. UNIT 2


Pemboleh ubah dimanipulasikan: Pemboleh ubah dimanipulasikan:
UNIT 2
Manipulated variable: Manipulated variable:
Luas keratan rentas dawai, A Jenis bahan dawai
Cross-sectional of wire, A Type of material of the wire
Pemboleh ubah
Variables Pemboleh ubah bergerak balas: / Responding variable: Pemboleh ubah bergerak balas: / Responding variable:
Rintangan, R / Resistance, R Rintangan, R / Resistance, R
Pemboleh ubah yang dimalarkan: / Constant variable: Pemboleh ubah yang dimalarkan: / Constant variable:
Panjang, jenis dawai dan suhu dawai Ketebalan, panjang dawai dan suhu dawai
Length, wire’s material and temperature of the wire Thickness, length of the wire and temperature of the wire

Dawai constantan sepanjang 30 cm dengan luas 50 cm dawai nikrom, 50 cm dawai konstantan,
keratan rentas 0.02 mm , 0.04 mm , 0.06 mm , 50 cm dawai kuprum, ammeter, voltmeter, dawai
2
2
2
2
2
Senarai radas 0.08 mm , 0.10 mm , ammeter, voltmeter, dawai penyambung, sel kering, suis dan reostat.
dan bahan penyambung, sel kering, suis dan reostat. 50 cm nichrome wire, 50 cm constantan wire, 50 cm
List of apparatus Constantan wire of length 30 cm with cross-sectional copper wire, ammeter, voltmeter, connecting wires, dry
and materials area of 0.02 mm , 0.04 mm , 0.06 mm , 0.08 mm , cells, a switch and rheostat.
2
2
2
2
0.10 mm , ammeter, voltmeter, connecting wires, dry
2
cells, a switch and rheostat.
Sel kering Suis Sel kering Suis
Dry cell Switch Dry cell Switch

Susunan radas A Ammeter Reostat A Ammeter Reostat
Ammeter
Ammeter
Arrangement of the Rheostat Rheostat
apparatus Dawai konstantan Dawai nikrom
Nichrome wire
Constantan wire
P Q P Q
V V
Voltmeter Voltmeter
Voltmeter Voltmeter





© Nilam Publication Sdn. Bhd. 56

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



1 Litar elektrik disusun seperti yang ditunjukkan. 1 Litar elektrik disusun seperti yang ditunjukkan.
The electric curcuit is set up as shown. The electric curcuit is set up as shown.
2 Dawai konstantan dengan luas keratan rentas 2 Dawai nikrom 50 cm disambung merentasi
0.02 mm disambung merentasi terminal P dan Q. terminal P dan Q.
2
Constantan wire with cross-sectional area of 50 cm nichrome wire is connected across the terminal
2
0.02 mm is connected across the terminal P and Q. P and Q.
3 Suis dihidupkan dan reostat dilaraskan 3 Suis dihidupkan dan reostat dilaraskan
sehingga bacaan ammeter ialah 0.5 A. Rekod sehingga bacaan ammeter ialah 0.5 A.
bacaan voltmeter. Bacaan voltmeter direkodkan.
The switch is turned on and the rheostat is adjusted The switch is on and the rheostat is adjusted until the
until the reading of ammeter is 0.5 A. The voltmeter reading of ammeter is 0.5 A. The voltmeter reading is
Prosedur
Procedure reading is recorded. recorded.
4 Langkah 2 dan 3 diulang dengan menggunakan 4 Langkah 2 dan 3 diulang dengan menggunakan
dawai konstantan dengan uas keratan rentas dawai konstantan 50 cm dan dawai kuprum 50 cm.
0.04 mm , l0.06 mm , 0.08 mm , 0.10 mm . Step 2 and 3 are repeated by using 50 cm constantan
2
2
2
2
Step 2 and 3 are repeated by using constantan wire and 50 cm copper wire.
2
2
wire of cross-sectional area 0.04 mm , 0.06 mm , 5 Semua keputusan direkodkan.
2
2
0.08 mm , 0.10 mm . All the results are recorded.
5 Semua keputusan direkodkan. UNIT 2
All the results are recorded.
UNIT 2




V Jenis bahan dawai V
A (mm ) I (A) V (V) R = I (Ω) Type of material wire I (A) V (V) R = I (Ω)
2
0.02 0.5 Nikrom 0.5
Penjadualan data Nichrome
Tabulation of the data 0.04 0.5
Konstantan 0.5
0.06 0.5 Constantan
Kuprum
0.08 0.5 0.5
Copper
0.10 0.5









R (Ω) V (V)
Nikrom / Nichrome
Konstantan / Constantan
Menganalisis data
Analysis of the data Kuprum / Copper
2
0 A (mm ) 0 I (A)










57 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


Jenis perintang:
Litar Bersiri dan Litar Selari Types of resistor:
2.3 Series Circuits and Parallel Circuits
Perintang tetap: / Fixed resistor:
Litar bersiri Litar selari Bahan yang digunakan dalam
Series circuit Parallel circuit perintang tetap ialah aloi; contohnya,
nikrom dan konstantan. / Common
I materials used in fixed resistors
1 R are alloys such as nichrome and
I V 1 constantan.
R R R I 2 R 1
1 2 3 2
Jenis litar V V V V Reostat: / Rheostat:
Type of circuit 1 2 3 I 3 R 2 3 Ia terdiri daripada wayar perintang
yang dililitkan pada tiub seramik.
I I V 3 Sesentuh gelongsor boleh digerakkan
V ke mana-mana kedudukan sepanjang
T
I I gegelung. Ini menyebabkan perubahan
V pada panjang wayar dan hasilnya
T
rintangannya berubah.
This has a coil resistance wire round a
1 Dua atau lebih perintang 1 Perintang disusun selari dalam dua ceramic tube. A sliding contact can be
disusun bersiri dalam satu atau lebih barisan. moved to any position along the coil.
baris. / Two or more resistors are Resistors are arranged in parallel in This changes the length of the wire
arranged in series in one line. two or more rows. and as a result the resistance changes. UNIT 2

UNIT 2
2 Arus, I mengalir melalui 2 Arus yang mengalir melalui setiap
setiap perintang adalah perintang adalah berkadar songsang
sama . dengan rintangan perintang. / The Meter keupayaan: / Potentiometer:
Sebagai pembahagi voltan, apabila
The current, I passing through current passing through each resistor is panjang bertambah, rintangan
inversely proportional to the resistance of
each resistor is the same . the resistor. meningkat dan hasilnya beza
keupayaan meningkat.
3 Beza keupayaan, V yang 3 Beza keupayaan, V yang merentasi As a voltage divider, when the length
increases, the resistance increases and
merentasi perintang setiap perintang adalah sama as the result the potential differences
berkadar langsung dengan dengan V . (voltage) increases.
T
rintangan perintang (R). The potential difference, V, across each
The potential difference, V, resistor is the same as V .
across each resistor is directly V = V = V = V T Termistor: / Thermistor:
Termistor ialah perintang yang
proportional to the resistance T 1 2 3 rintangannya berubah dengan suhu.
of the resistor (R). 4 Rintangan berkesan, R T Rintangannya berkurang jika suhu
Ciri-ciri Effective resistance, R T meningkat.
Characteristics 4 Rintangan berkesan, R T 1 1 1 1 A thermistor is a resistor whose
Effective resistance, R = + + resistance changes with temperature.
T R R R R It decrease in resistance as the
R = R + R + R 3 T 1 2 3 temperature rises.
2
T
1
5 Arus, I, diungkapkan sebagai
5 Hasil tambah beza keupayaan The current, I, is given by
yang merentasi setiap perintang
adalah sama dengan jumlah I = I + I + I 3 Perintang peka cahaya (PPC):
2
1
beza keupayaan bagi sumber. 6 Apabila mentol dalam litar selari Light dependent resistor (LDR):
The sum of the potential Rintangan PPC bergantung kepada
differences across each resistor terbakar, mentol yang lain kecerahan cahaya yang jatuh ke
is equal to the total potential masih akan menyala. atasnya. Apabila kecerahan cahaya
difference of the source. When a bulb blows up, the other bulbs yang jatuh ke atasnya meningkat,
maka rintangan juga meningkat.
V = V + V + V would still be able to light up. The resistance of an LDR depends on
T 1 2 3
Kecerahan setiap mentol dalam litar the brightness of light falling on it.
6 Apabila mentol dalam litar selari lebih cerah daripada mentol As the brightness of light falling on it
bersiri terbakar, mentol yang dalam litar bersiri dengan jumlah increases, the resistance decreases.
lain tidak akan menyala . mentol yang sama.
When a bulb blows up, the other The brightness of each bulb in parallel
bulbs would not be able to circuit is brighter than those in series
circuit with the same number of bulbs.
light up .


© Nilam Publication Sdn. Bhd. 58

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Latihan / Exercise
1 Tentukan rintangan berkesan merentasi PQ bagi setiap litar berikut:
Determine the effective resistance across PQ for each of the following circuits:
(a) 20 Ω 10 Ω 5 Ω (c) 8 Ω
P Q 10 Ω 20 Ω
P Y 8 Ω Q
KBAT
(b) 8 Ω (d) 8 Ω 8 Ω
8 Ω 8 Ω
KBAT
P 8 Ω Q P 4 Ω 4 Ω Q
Penyelesaian / Solution

(a) R = 20 Ω + 10 Ω + 5 Ω (c) 1 1 1 (d) 1 1 1 1
PQ = + = + +
= 35 Ω R YQ 8 Ω 8 Ω R PQ 16 Ω 8 Ω 8 Ω
1 2 1 1 + 2 + 2
(b) 1 1 1 1 R = 8 Ω R = 16 Ω
= + + YQ PQ
R PQ 8 Ω 8 Ω 8 Ω 1 5
1 3 \ R = 4 Ω = UNIT 2
YQ
= R PQ 16 Ω
R PQ 8 Ω \ R = 10 Ω + 20 Ω + R 16 Ω
UNIT 2
8 Ω PQ YQ \ R =
\ R = = 10 Ω + 20 Ω + 4 Ω PQ 5
PQ 3 = 34 Ω = 3.2 Ω
= 2.67 Ω
2 Tentukan bacaan ammeter bagi litar berikut apabila suis dihidupkan.
Determine the ammeter reading for following circuit when the switch is turned on.
(a) 8 Ω (b) (c)
KBAT 4.5 V 24 V
X 8 Ω Y Z S S
8 Ω
2 Ω 6 Ω
A 8 Ω A R2 8 Ω I2 A 2.5 Ω
R1 2 Ω 2 Ω
S X Y R3 Z U X Y Z
Penyelesaian 20 V I3
Solution
I 2 Ω
(a) V = IR XZ (b) V = I R XZ 2 A
XZ
XZ
XZ
1 = 1 + 1 1 = 1 + 1 I R 2
R YZ 8 Ω 8 Ω R YZ 2 Ω 2 Ω Y 2 Ω Z
1 2 1 2
= = I
R YZ 8 Ω R YZ 2 Ω 3 R 3
\ R = 4 Ω \ R = 1 Ω
YZ YZ Dari bahagian litar yang merentasi YZ,
\ R = R + R \ R = R + R From the section of the circuit across YZ,
XZ XY YZ XZ XY YZ
= 8 Ω + 4 Ω = 8 Ω + 1 Ω I = I XZ
= 12 Ω = 9 Ω = 0.5 A


\ I = V \ I = V XZ Tetapi / But
R XZ XZ R
20 V XZ I = I 3
2
= 12 Ω = 4.5 V (Kerana R = R )
9 Ω
3
2
= 1.67 A = 0.5 A \ 2 I = I
2
2 I = 0.5 A
2
I = 0.25 A
2
\ Bacaan ammeter
Ammeter reading = 0.25 A
59 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


(c) V = I R UZ \ I = V UZ Dari bahagian litar yang merentasi XY,
UZ
UZ
1 = 1 + 1 UZ R UZ From the section of the circuit across XY,
R XY 6 Ω 2 Ω 24 V I = V XY
1 4 = 12 Ω 2 6 Ω
=
R XY 6 Ω = 2.0 A = 3.0 V
\ R = 6 Ω Dari litar, / From the circuit, 6 Ω
XY 4 = 0.5 A
\ R = 1.5 Ω V = I R
XY XY XY XY
\ R = R + R + R = I UZ (1.5 Ω) \ Bacaan ammeter = 0.5 A
UZ UX XY YZ (Kerana I = I ) Ammeter reading
= 8 Ω + 1.5 Ω + 2.5 Ω XY UZ
= 12 Ω = 2.0 A × 1.5 Ω
= 3.0 V




3 Tentukan bacaan voltmeter bagi litar berikut apabila suis dihidupkan.
Determine the ammeter reading for the following circuit when the switch is turned on.
(a) (b) 6 V
24 V
KBAT S S UNIT 2

12 Ω
UNIT 2
X 8 Ω Y 4 Ω K L 9 Ω
Z 4 Ω M
V V
Penyelesaian
Solution
(a) Pertama, kirakan nilai bagi I (b) Kira nilai bagi I KM terlebih dahulu.
Firstly, calculate value of I Calculate the value of I first.
KM
V = I R XZ 1 = 1 + 1
XZ
XZ
\ 24 V = (I ) × (12 Ω) R 12 Ω 4 Ω
XZ KL
I = 24 V 1 = 4
XZ
12 Ω
= 2 A R KL 12 Ω
Arus yang melalui setiap \ R = 12 Ω
perintang adalah sama. KL 4
Oleh itu, beza keupayaan bagi = 3 Ω
8 Ω ialah
The current passing through each \ R KM = 3 Ω + 9 Ω
of the resistors is the same. So
the potential difference of the 8 Ω = 12 Ω
resistor is V KM = I KM R KM \ V = I R
V = I R XY V KL KL KL
XY
XY
= 2 A × 8 Ω \ I KM = R KM Tetapi / But
= 16 V KM I KL = I KM
6 V
= = 0.5 A
12 Ω \ V = 0.5 A × 3 Ω
Video = 0.5 A KL
= 1.5 V





Litar Bersiri dan Selari
Series and Parallel Circuit
https://goo.gl/DggpLp

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 60

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


Kaedah melukis litar / How to draw a circuit
KBAT
Penyediaan litar / Circuit set-up Rajah litar / Circuit diagram

Sel kering
Dry cell – Sel kering
+ Dry cell



1
Suis
Switch
Mentol Suis
Mentol Bulb Switch
Bulb


Sel kering Voltmeter
Dry cell – Voltmeter V
+
Ammeter
Ammeter Sel kering
2 Dry cell UNIT 2

A
UNIT 2
Suis Mentol
Switch Bulb
Suis Mentol
Switch Bulb
Sel kering –
Dry cell V
+

Sel kering
3 Suis Dry cells
Switch
Voltmeter
Voltmeter A
Mentol Suis
Ammeter Bulb Switch
Mentol Ammeter
Bulb

Diod
Reostat Diode
Rheostat
Bulb Diod
– Diode
Mentol
4 Bulb Sel kering
+ Dry cells
A
Sel kering Suis
Ammeter Dry cell Switch
Ammeter Suis
Switch
Sel kering –
Dry cell Suis / Switch
+
Suis geganti
Relay switch

5 Suis
Switch
Suis / Switch
Bekalan kuasa a.u
Suis geganti a.c. Supply
Relay switch Penghawa dingin
Air conditioner Bekalan kuasa a.u. Penghawa dingin
a.c supply Air conditioner


61 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Teknik Menjawab [Format Kertas 2 : Perbandingan]
Answering Technique [Paper 2 Format : Comparison]


Rajah (a) dan Rajah (b) menunjukkan dua buah litar elektrik yang terdiri daripada sel kering dan mentol yang sama. Voltan bagi
setiap bateri ialah 1.5 V dan rintangan setiap mentol ialah 5 Ω.
Diagram (a) and Diagram (b) show two electric circuits consisting of identical dry cells and bulbs. The voltage of each battery is 1.5 V
and the resistance of each bulb is 5 Ω.


Sel kering
Dry cells






Mentol
Bulb
Rajah (a) / Diagram (a) Rajah (b) / Diagram (b)

(a) Lengkapkan jadual di bawah dengan membandingkan aspek-aspek berikut: UNIT 2
Complete the table below by comparing the following aspects:
UNIT 2
Aspek Rajah (a) Rajah (b)
Aspect Diagram (a) Diagram (b)
Jenis sambungan mentol-mentol Selari / Parallel Bersiri / Series
Connection type bulbs

Keadaan nyalaan mentol-mentol Malap / Dim
Lighting condition of bulbs Cerah / Bright


Rintangan berkesan Kurang / Less Lebih / More
Effective resistance

Jumlah arus yang mengalir di dalam litar Lebih / More
The amount of current flowing in the circuit Kurang / Less

Beza keupayaan merentasi mentol-mentol
The potential difference across the bulbs Sama / Same


(b) Seterusnya, hubung kaitkan: / Hence, relate:
(i) Jenis sambungan mentol dan rintangan berkesan. / Bulbs connection type and effective resistance.
Mentol-mentol sambungan selari menghasilkan rintangan berkesan yang lebih kecil ATAU
Mentol-mentol sambungan bersiri menghasilkan rintangan berkesan yang lebih besar.

Bulbs in parallel connection produces a smaller effective resistance OR
Bulbs in series connection produces a larger effective resistance.


(ii) Rintangan berkesan dan jumlah arus di dalam litar.
Effective resistance and the amount of current in the circuit.
Semakin berkurang rintangan berkesan, semakin bertambah jumlah arus di dalam litar.

As the effective resistance decreases, amount of current in the circuit increases.





© Nilam Publication Sdn. Bhd. 62

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


Memahami teori melalui pendekatan matematik: / Understanding the theory through the mathematical approach:
V [malar / constant]
I [#] = R [$]
V adalah malar / V is constant
I bergantung pada R / I depends on R
R semakin berkurang, I semakin bertambah atau sebaliknya / As R decreases, I increases or vice versa
I berkadar songsang dengan R / I is inversely proportional to R
I α 1
R
Untuk kombinasi sambungan beberapa buah perintang atau alat elektrik, R = rintangan berkesan
Maklumat tambahan:
For combinations of several connection or electrical resistors, R = effective resistance Additional information:
Pemboleh ubah / Variables :
Dimanipulasikan / Manipulated : Rintangan berkesan, R / Effective resistance, R
Bergerak balas / Responding : Jumlah arus di dalam litar, I / Amount of current in circuit, I.
Dimalarkan / Constant : Beza keupayaan, V / Potential difference, V.




Daya Gerak Elektrik dan Rintangan Dalam
2.4 Electromotive Force and Internal Resistance

Perbandingan antara daya gerak elektrik dan beza keupayaan UNIT 2
Comparison between electromotive force and potential difference
UNIT 2
D.g.e. (Daya gerak elektrik) Beza keupayaan
E.m.f. (Electromotive force) Potential difference

Bacaan voltmeter = d.g.e. = E Bacaan voltmeter = V
The reading of the voltmeter = e.m.f. = E The reading of the voltmeter = V
V V
1.5 V
Sel kering
Dry cell

Sel kering
Dry cell Arus mengalir
Tiada arus mengalir Current flowing
No current flow
V < E
• Dalam litar terbuka , tiada arus yang mengalir. • Dalam litar tertutup, terdapat arus yang mengalir. Beza
Beza keupayaan yang merentasi sel ialah nilai keupayaan yang melalui sel adalah lebih kecil
daya gerak elektrik (d.g.e) . daripada daya gerak elektrik (d.g.e) sel.

In the open circuit, there is no current flow. In a closed circuit, there is a current flows. The potential
The potential difference, V, across the cell is equal to the difference, V, across the cell is smaller than the e.m.f. of
electromotive force (e.m.f.) . the cell.
• Susutan dalam beza keupayaan merentasi sel ini disebabkan
• Bacaan voltmeter ialah 1.5 V. oleh rintangan dalam sel.
The voltmeter reading is 1.5 V. This drop in potential difference across the cell is caused by the
internal resistance of the cell.
• Daya gerak elektrik adalah sama dengan bacaan voltmeter
yang disambungkan terus melalui terminal sel dalam litar • Jika bacaan voltmeter ialah 1.2 V, beza keupayaan yang
terbuka. merentasi lampu ialah 1.2 V.
The e.m.f. is equal to the reading of the voltmeter which is If the voltmeter reading is 1.2 V, the potential difference across the
connected directly across the terminal of the cell in an open lamp = 1.2 V.
circuit.

• Daya gerak elektrik (d.g.e.) = 1.5 V • V < E
Electromotive force (e.m.f.) = 1.5 V



63 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Daya gerak elektrik (d.g.e) / Electromotive Force (e.m.f)
Jumlah tenaga elektrik yang dibekalkan kepada satu coulomb cas yang mengalir melalui sel.
Simbolnya ialah E. Unitnya ialah V.
The total electrical energy given to one coulomb of charge flowing through the cell.
The symbol is E. The unit is V.







Rintangan dalam, r / Internal resistance, r Beza keupayaan, V
Rintangan dalam sel disebabkan oleh rintangan bahan kimia di dalam sel. Potential difference, V
The internal resistance of a cell is due to the resistance of the chemicals in the cell.


Ia menyebabkan / It causes

• "Kehilangan" tenaga haba dalam sel. Beza keupayaan Beza keupayaan
"Loss" of heat energy in the cell. merentasi sel Beza keupayaan merentasi
apabila tiada merentasi rintangan dalam
• Beza keupayaan yang merentasi terminal adalah arus mengalir = rintangan luar + Potential UNIT 2
kurang daripada d.g.e. Potential Potential difference
UNIT 2
difference across
Potential difference across the terminals of the cell to be difference across external resistance across internal
cell when no
less than the e.m.f. current flows V resistance
Ir
E
E = V + Ir atau / or E = IR + Ir







Rintangan dalam, r, boleh ditentukan
daripada kecerunan graf Kecerunan graf yang
E – V = Beza keupayaan yang V / V The internal resistance, r can be negatif menunjukkan V



hilang, gradient sentiasa kurang daripada E
Oleh itu, kehilangan beza determined from the disebabkan oleh nilai Ir.
keupayaan = Ir. Kehilangan E of the graph The gradient of the graph
beza keupayaan disebabkan oleh is negative showing that V


rintangan dalam. is always less than E by the
E – V = Potential drop, E – V value of Ir.
Hence, potential difference drop = Ir.
Drop in potential difference is due to
internal resistance. V
I / A
0


Graf menunjukkan garis lurus. Garis lurus boleh dijelaskan oleh persamaan:
The graph shows a straight line. The straight line can be represented by the equation:

V = –r I + E


Jika garis lurus diekstrapolasikan sehingga ia menemui paksi tegak, V, nilai I = 0 dan V = E diperoleh. Ini menunjukkan apabila
tiada cas yang mengalir, beza keupayaan yang melalui sel ialah daya gerak elektrik.
If the straight line is extrapolated until it meets the vertical axis V, the values of I = 0 and V = E are obtained. This shows that when no
charges flow, the potential difference across the cell is the electromotive force (E).



© Nilam Publication Sdn. Bhd. 64

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Eksperimen Untuk menentukan d.g.e sel kering
Experiment To determine the e.m.f. of a dry cell



Apabila arus, I meningkat, pengurangan tenaga semakin bertambah dan menyebabkan beza keupayaan, V,
Hipotesis menurun. / When the current, I, increases, the energy being dissipated increases and causes the potential difference,
Hypothesis
V, to decrease.

Tujuan Untuk menentukan daya gerak elektrik dan rintangan dalam sel.
Aim To determine the electromotive force and the internal resistance of a cell.

Pemboleh ubah dimanipulasikan / Manipulated variable:
Arus yang mengalir melalui sel, I / Current flowing through the cell, I
Pemboleh ubah Pemboleh ubah bergerak balas / Responding variable:
Variables
Beza keupayaan merentasi sel, V / Potential difference across the cell, V

Pemboleh ubah dimalarkan / Constant variable: Suhu wayar / Temperature of wire
Senarai bahan UNIT 2
dan radas Sel kering, suis, voltmeter, ammeter, reostat dan wayar penyambung
UNIT 2
List of materials Dry cell, switch, voltmeter, ammeter, rheostat and connecting wires
and apparatus




Susunan radas V Reostat
Arrangement of the Rheostat
apparatus
R
A

1 Litar elektrik disediakan seperti dalam rajah.
The electric circuit is set up as shown in diagram.

2 Suis ditutup dan bacaan ammeter, I = 0.2 A dan voltmeter, V dicatatkan dengan melaraskan reostat.

Prosedur The switch is closed and the reading of the ammeter, I = 0.2 A and voltmeter, V is recorded by
Procedure adjusting the rheostat.

3 Eksperimen diulangi dengan nilai I yang berbeza iaitu I = 0.3 A, 0.4 A, 0.5 A, 0.6 A dengan

melaraskan reostat.
The experiment is repeated with different values of I = 0.3 A, 0.4 A, 0.5 A, 0.6 A, by adjusting the rheostat.


Menjadualkan Arus melalui sel / Current flowing through cell, I / A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
data Beza keupayaan merentasi sel, V / V
Tabulation of data Potential difference across cell, V / V


V / V

Menganalisis data
Analysis of the data

0 I / A



65 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Dari graf di atas, dan dari V = -rI + E, iaitu
From the graph above, and from V = -rI + E, that is

Apabila / When I = 0 A,
Pengiraan V = E (dalam Volt / in Volt)
Calculations Maklumat tambahan:
Kecerunan graf / Gradient of the graph = – r Additional information:
\ r = – kecerunan graf (dalam Ω)
r = – gradient of the graph (in Ω)


Latihan / Exercise

1 Rajah menunjukkan satu litar elektrik. Apakah rintangan dalam bateri?
The diagram shows an electrical circuit. What is the internal resistance of the battery?
Penyelesaian / Solution
S
Diberi / given E = 1.5 V, V = 1.0 V, R = 5 Ω
V R V
Arus / Current, I = R
1.0 V UNIT 2
A = 5 Ω = 0.2 A
UNIT 2
Apabila suis S dibuka, bacaan voltmeter ialah
1.5 V. Apabila suis S ditutup bacaan voltmeter dan ammeter E = V + Ir
ialah 1.35 V dan 0.3 A masing-masing. 1.5 V = 1.0 V + (0.2 A) r
When the switch S is open, the reading of the voltmeter is r = (1.5 – 1.0) V
1.5 V. When the switch S is closed the reading of the voltmeter 0.2 A
and ammeter are 1.35 V and 0.3 A respectively. = 2.5 Ω
Tentukan / Determine
(a) daya gerak elektrik pada sel 3 Graf menunjukkan perubahan beza keupayaan dengan
the e.m.f. of the cell arus bagi sebuah bateri.
(b) rintangan dalam sel The graph shows the variation of potential difference with
the internal resistance of the cell KBAT current of the battery.
(c) rintangan R V / V
the resistance R
Penyelesaian / Solution
3.0
(a) E = 1.5 V (c) V = IR
(b) E = V + Ir 1.35 V = (0.3 A)R 1.7
1.5 V = 1.35 V + (0.3 A)r 1.35 V
(0.3 A) r = (1.5 – 1.35)V R = 0.3 A I / A
0.15 V R = 4.5 Ω 0 0.74
r =
0.3 A
= 0.5 Ω Berdasarkan graf, tentukan rintangan dalam pada bateri.
From the graph, determine the internal resistance of the
2 Daya gerak elektrik, E, pada bateri ialah 1.5 V. Bateri ini battery.
disambungkan kepada perintang 5 Ω. Apabila litar ditutup, Penyelesaian / Solution
bacaan voltmeter ialah 1.0 V. Apabila nilai I = 0, didapati V = E.
KBAT
The e.m.f., E of a battery is 1.5 V. This battery is connected When the value of I = 0, V = E is obtained.
to a 5 Ω resistor. When the circuit is closed, the reading
of the voltmeter is 1.0 V. Daripada graf, E = 3.0 V
From the graph, E = 3.0 V
V Maka, rintangan dalam, r
E = 1.5 V Hence, the internal resistance, r = E – V
I
(3.0 – 1.7) V
= 0.74 A
R = 5 Ω
= 1.76 Ω



© Nilam Publication Sdn. Bhd. 66

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


4 Sebuah akumulator menghasilkan arus 4 A apabila ia disambungkan ke perintang 2 Ω. Apabila akumulator yang
sama disambungkan ke perintang 3 Ω, ia menghasilkan arus 3 A. Tentukan daya gerak elektrik dan rintangan dalam bagi
akumulator itu.
KBAT An accumulator produces a current of 4 A when it is connected to a 2 Ω resistor. When the same accumulator is connected to a 3 Ω
resistor, the current produced is 3 A. Determine the electromotive force and the internal resistance of the accumulator.
Penyelesaian
Solution
Apabila akumulator disambungkan kepada perintang 2 Ω, Persamaan (i) = Persamaan (ii),
When the accumulator is connected to the 2 Ω resistor, Equation (i) = Equation (ii),
E = V + Ir 8 V + (4 A)r = 9 V + (3 A)r
= IR + Ir r A = 1 V
= (4 A)(2 Ω) + (4 A)r 1 V
E = 8 V + (4 A)r (i) r = A
. . r . = 1 Ω

Apabila akumulator disambungkan kepada perintang 3 Ω, Dari (i), / From (i),
When the accumulator is connected to the 3 Ω resistor, E = 8 V + (4 A)(1 Ω)
E = V + Ir = IR + Ir = 12 V
= (3 A)(3 Ω) + (3 A)r
.
E = 9 V + (3 A)r (ii) . . UNIT 2
e.m.f. = 12 V
UNIT 2








5 Satu eksperimen dijalankan untuk menentukan daya gerak elektrik, E dan rintangan dalam, r, pada sel kering.
An experiment is carried out to determine the electromotive force, E, and the internal resistance, r, of a dry cell.

KBAT
V / V

1.5



1.0



0.5



I / A
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2


Tentukan / Determine
(a) Berdasarkan graf di atas, / Based on the graph above,
(i) apakah yang berlaku apabila I meningkat? / what happens when I increases?
(ii) tentukan nilai beza keupayaan, V, apabila arus, I = 0.0 A. Tunjukkan pada graf, bagaimana anda menentukan nilai V.
determine the value of the potential difference, V, when the current, I = 0.0 A. Show on the graph, how you determine V.
(iii) namakan kuantiti fizik yang ditunjukkan oleh (a)(ii). / name the physical quantity that is shown in (a)(ii).
(b) Diberi rintangan dalam, r, pada sel kering ialah r = –m, di mana m ialah kecerunan bagi graf. Kirakan nilai r.
The internal resistance, r, of the dry cell is given by r = –m, where m is the gradient of the graph. Calculate the value of r.
(c) (i) Daripada graf, nyatakan nilai V, apabila I = 0.80 A. Tunjukkan pada graf, bagaimana anda menentukan nilai V.
From the graph, state the value of V, when I = 0.80 A. Show on the graph how you determine the value of V.


67 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


V
(ii) Rintangan R ditentukan oleh R = I . Kira nilai R apabila I = 0.80 A.
V
The resistance R is given by R = . Calculate the value of R when I = 0.80 A.
I
(d) Nyatakan satu langkah berjaga-jaga yang perlu diambil semasa eksperimen ini dijalankan.
State one precaution that should be taken during this experiment.
Penyelesaian
Solution
(a) (i) Apabila I meningkat, V berkurang. V / V
When I increases, V decreases.
1.5



1.0




0.5
UNIT 2


I / A
UNIT 2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2


(ii) Berdasarkan ekstrapolasi pada graf, apabila I = 0.0 A, V = 1.5 V
Based on extrapolation of the graph, when I = 0.0 A, V = 1.5 V

(iii) Daya gerak elektrik, E / Electromotive force, E
(b) r = –m
= – 1.5 V – 1.0 V
(0 – 1.0) A
= 0.5 Ω
(c) (i) Daripada graf, apabila I = 0.8 A,V = 1.1 V / From the graph, when I = 0.8 A, V = 1.1 V
1.1 V
(ii) R =
0.8 A
= 1.38 Ω

(d) Betulkan ralat sifar bagi voltmeter dan ammeter
Correct zero errors in the voltmeter and ammeter

atau / or
Elakkan ralat paralaks semasa mengambil bacaan voltmeter dan ammeter
Avoid parallax errors when taking the voltmeter and ammeter readings




















© Nilam Publication Sdn. Bhd. 68

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Tenaga Elektrik dan Kuasa
2.5 Electrical Energy and Power

Terminologi Definisi Formula
Terminology Definition Formula
Hasil darab cas dan beza keupayaan E = QV
Tenaga elektrik, E Is the product of charge and potential difference
Electrical energy, E atau / or E = Pt
Hasil darab kuasa elektrik dan masa / Is the product of electrical power and time
Hasil darab arus yang mengalir dan beza keupayaan P = IV
Kuasa elektrik, P Is the product of current flows and potential difference
Electrical power, P atau / or P = E
Kadar tenaga elektrik yang dibekalkan / Is the rate of electrical energy supply t


Tenaga elektrik / Electrical energy Kuasa elektrik / Electrical power
1 Jumlah tenaga yang dibekalkan oleh sumber seperti sel • Ialah jumlah tenaga yang dipindahkan dalam 1 saat
kering atau bateri kepada semua komponen elektrik yang Is the amount of energy transferred in 1 second
disambungkan di dalam litar.
Is the total energy supplied by the source such as dry cell or • Kuasa, P = Tenaga dipindahkan UNIT 2
battery to all the electrical components connected in the circuit. Masa diambil
Energy transferred
UNIT 2
Power, P =
2 Ia selalunya ditukarkan kepada tenaga haba, tenaga cahaya, Time taken
tenaga kinetik dan tenaga bunyi . • Unit = Watt (W) / Unit = Watt (W)
Usually converted to heat energy, light energy, kinetic energy and
• 1 watt ialah kuasa dari alat elektrik yang boleh
sound energy . menghasilkan jumlah tenaga sebanyak 1 J dalam 1 saat.
1 watt is the power of an electrical appliance which can
3 Unit = Joule (J) / Unit = Joule (J) produce a total energy of 1 J in 1 second.
1 joule ialah tenaga elektrik dihasilkan antara dua titik
dengan beza keupayaan 1 V, apabila arus tetap 1 A mengalir
melaluinya selama 1 saat.
1 joule is the electrical energy produced between two points
of potential difference 1 V when a steady current of 1 A flows E = QV = (It)V Kos penggunaan P = IV
2
through them for 1 second. = (It)(IR) = I Rt elektrik = I R
2
E = ItV = V tV Cost of using P = V 2
4 1 kWj ialah tenaga yang digunakan oleh peralatan elektrik V t R electricity R
2
berkuasa 1 kW selama 1 jam. / 1 kWh is the energy used by a \E = R
1 kW electrical appliance for 1 hour.

Kecekapan peralatan elektrik / Efficiency of electrical appliances

Kuasa output Power output
Kecekapan = × 100% / Efficiency = × 100%
Kuasa input Power input
1 Jika kuasa output = kuasa input, kecekapan tenaga elektrik ialah 100 % tetapi kecekapan semua peralatan elektrik adalah kurang
daripada 100 %. Ini disebabkan oleh kuasa input yang hilang ditukar kepada tenaga haba.
If power output = power input, the efficiency of the electrical appliances is 100 % but the efficiency of all electrical appliances is less
than 100 %. This is caused by the loss of useful input power as heat.

2 Perkadaran kuasa / Power rating
(a) Perkadaran kuasa bagi peralatan elektrik dinyatakan sebagai kadar ia menggunakan tenaga elektrik. Sebagai contoh, mesin
basuh 200 W menggunakan tenaga elektrik 200 joule setiap saat.
The power rating of an appliance denotes the rate at which it consumes electrical energy. For example, a 200 W washing machine
uses 200 joules of electrical energy per second.
(b) Sebuah mentol yang dilabel '240 V, 60 W' bermaksud ia menghasilkan kuasa sebanyak 60 W apabila disambungkan kepada
bekalan voltan 240 V.
A bulb labelled '240 V, 60 W' means that it produces a power of 60 W when a voltage of 240 V is applied.



69 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Kaedah menambah kecekapan tenaga / Ways of increasing energy efficiency
1 Mengekalkan peralatan elektrik agar berada dalam keadaan yang baik.
Contohnya: Sentiasa membersih dan membuang habuk daripada penapis udara pada alat penghawa dingin dan bilah pada kipas
elektrik. Selalu menggantikan beg penapis pada pembersih vakum dengan beg penapis baru.
Maintaining the electrical appliances in good working condition.
For example: Regularly cleaning and removing dust from the air filters of air conditioners and blades of electric fans. Replacing filter
bags of vacuum cleaners regularly with new filter bags.
2 Mengendalikan peralatan dengan betul. / Operating the appliances correctly.
Contohnya: menutup suis peralatan apabila tidak digunakan. / For example: turn off the appliance when not in use.
3 Gunakan muatan yang penuh ketika membasuh menggunakan mesin basuh.
Use full loads when washing in a washing machine.
4 Gunakan angin dan cahaya matahari sebagai pengganti kepada mesin pengering sekiranya boleh.
Use free wind and sunshine instead of a tumble-dryer whenever possible.
5 Tidak meletakkan makanan yang panas ke dalam peti sejuk.
Do not put warm food into a refrigerator.
6 Tidak mengisi air di dalam cerek lebih daripada yang anda perlukan.
Do not put more water in a kettle than you need.
7 Memadamkan semua lampu yang tidak digunakan, gunakan lampu yang menggunakan kuasa yang rendah dan memasang lampu
pendarfluor di tempat yang sesuai.
Switch off all unnecessary lights; use low-power lamps and install fluorescent lighting where it is suitable.
8 Menggunakan tenaga sepenuhnya untuk memanaskan oven dengan memasak beberapa jenis makanan dalam masa yang sama. UNIT 2
Make full use of energy needed to heat an oven by cooking several things at the same time.
UNIT 2


Latihan / Exercise

1 Arus elektrik 5 A dialirkan di dalam unsur pemanas selama Penyelesaian
10 minit. Jika beza keupayaan yang merentasi alat itu ialah Solution
240 V, kira tenaga elektrik yang digunakan oleh bahan Pertama, kira rintangan berkesan R
tersebut. Firstly, calculate the effective resistance, R
XY
A current of 5 A flows in a heating element for 10 minutes. If XY
the potential difference across the element is 240 V, calculate 1 = 1 + 1
the electrical energy used by the element. R XY 2 Ω 6 Ω
Penyelesaian 1 4
Solution R XY = 6 Ω
6 Ω
Diberi / Given V = 240 V, I = 5 A, t = 10 × 60 s \ R = 4
XY
E = Pt = 1.5 Ω
= (VI)t \ R = 8 Ω + 1.5 Ω + 2.5 Ω
= 240 V × 5 A × (10 × 60 s) UZ
= 720 000 J = 12 Ω
Dari / From
V = IR
2 Berdasarkan rajah di bawah, kira tenaga yang dihasilkan di V
dalam litar itu, apabila suis S ditutup selama 5 minit. I =
Based on the diagram below, calculate the energy produced R UZ
KBAT in the circuit, when the switch S is closed for 5 minutes. 24 V
=
24 V 12 Ω
S = 2 A

Kemudian, gunakan rumus tenaga elektrik
2 Ω Then, using formula of electrical energy
8 Ω 2.5 Ω
6 Ω E = VIt
U X Y Z = 24 V × 2 A × (5 × 60 s)
= 14 400 J






© Nilam Publication Sdn. Bhd. 70

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


3 Sebuah cerek elektrik dilabel 3 kW, 240 V. / An electric kettle is labelled 3 kW, 240 V.
(a) Berapakah arus yang mengalir melalui cerek itu?
What is the current that flows through the kettle?
KBAT (b) Tentukan rintangan pada unsur pemanas di dalam cerek itu.
Determine the resistance of the heating element in the kettle.
Penyelesaian / Solution
(a) P = IV (b) P = IV = I(IR)
3 000 W = I(240 V) P = I R
2
3 000 W 3 000 W = (12.5 A) R
2
I =
240 V R = 3 000 W
= 12.5 A 156.25 A 2
= 19.2 Ω

Mengira kos tenaga elektrik
Calculating the cost of electrial energy
Jadual di bawah menunjukkan kadar tarif Pengguna Domestik TNB mulai 1 Januari 2014:
The table below shows the rates of TNB Domestic User since January 1, 2014:
Kategori tarif Kadar UNIT 2
Category of tariff Rate
UNIT 2
Untuk 200 kWj yang pertama (1 – 200 kWj) sebulan 21.80 sen / kWj
For the first 200 kWh (1-200 kWh) per month 21.80 cents / kWh
Untuk 100 kWj yang berikutnya (201 – 300 kWj) sebulan 33.40 sen / kWj
For the next 100 kWh (201-300 kWh) per month 33.40 cents / kWh

Untuk 300 kWj yang berikutnya (301 – 600 kWj) sebulan 51.60 sen / kWj
For the next 300 kWh (301-600 kWh) per month 51.60 cents / kWh

Untuk 300 kWj yang berikutnya (601 – 900 kWj) sebulan 54.60 sen / kWj
For the next 300 kWh (601-900 kWh) per month 54.60 cents / kWh
Untuk kWj yang berikutnya (901 kWj ke atas) sebulan 57.10 sen / kWj
For the next kWh (901 kWh and above) per month 57.10 cents / kWh
Bayaran bulanan minimum ialah RM3.00
The minimum monthly fee is RM3.00

Jadual di bawah menunjukkan senarai penggunaan elektrik oleh seorang pengguna dalam bulan Ogos 2018:
The table below shows a list of electricity consumption by one user in August 2018:

Alat elektrik Kuantiti Kuasa / Power Bilangan jam penggunaan sebulan
Electrical appliance Quantity (W) The number of hours of use per month
Penyaman udara / Air conditioner 3 1 000 180

Pemanas air / Water heater 2 1 000 60
Lampu / Lamps 6 40 200

Pengisar makanan / Food blenders 1 60 30
Kipas angin / Fan 5 60 100

Dengan menggunakan maklumat dalam jadual-jadual di atas, hitung bayaran bil elektrik yang perlu dibuat oleh pengguna itu untuk
bulan Ogos 2018. / Using the information in the tables above, calculate the electricity bill payments to be made by the user for the month
of August 2018.

Tenaga = Kuasa × Masa
[kWj/kWh] [j/h]
Energy = Power × Time
[kW]

71 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


Penyelesaian / Solution

Alat elektrik / Electrical appliance Penggunaan tenaga (kWj) / Energy consumption (kWh)
Penyaman udara / Air conditioner 3 × 1 kW × 180 j = 540 kWj
Pemanas air / Water heater 2 × 1 kW × 60 j = 120 kWj
Lampu / Lamps 6 × 0.04 kW × 200 j = 48 kWj
Pengisar makanan / Food blender 1 × 0.06 kW × 30 j = 1.8 kWj
Kipas angin / Fan 5 × 0.06 kW × 100 j = 30 kWj

Jumlah penggunaan elektrik / Total electricity consumption = 739.8 kWj / kWh

Untuk 200 kWj yang pertama: / For the first 200 kWh:
200 × 0.2180 = RM43.60

Untuk 100 kWj yang berikutnya: / For the next 100 kWh: Bayaran bil untuk bulan Ogos 2018:
100 × 0.3340 = RM33.40 Bill payment for month of August 2018:
RM43.60 + RM33.40 + RM134.06 +
Untuk 300 kWj yang berikutnya: / For the next 300 kWh: RM76.33 = RM287.39
300 × 0.5160 = RM154.80 UNIT 2

UNIT 2
Untuk 300 kWj yang berikutnya: / For the next 300 kWh:
Maklumat tambahan:
139.8 × 0.5460 = RM76.33 Additional information:




Kecekapan peralatan elektrik
Efficiency of electrical appliances

P P
Kecekapan = Output × 100% Efficiency = Output × 100%
P P Input
Input

1 Sebuah motor elektrik digunakan untuk mengangkat beban berjisim 2 kg sehingga ketinggian 3 m dalam masa 2.5 s. Jika
bekalan voltan yang dibekalkan ialah 12 V dan arus yang mengalir dalam motor itu ialah 5.0 A, kirakan: / An electric motor is
used to lift a load of mass 2 kg to a height of 3 m in 2.5 s. If the supply voltage is 12 V and the flow of current in the motor is 5.0 A,
KBAT calculate
(a) tenaga input motor / input energy to the motor
(b) tenaga output motor / output energy of the motor
(c) kecekapan motor / efficiency of the motor
Penyelesaian / Solution
(a) E input = VIt (c) \P = 150 J
= 12 V × 5.0 A × 2.5 s input 2.5 s
= 150 J = 60 W
(b) E output = Tenaga keupayaan graviti 60 J
Potential gravitational energy P output = 2.5 s
= mgh = 24 W
= 2 kg × 10 m s × 3 m
-2
= 60 J \Kecekapan motor / Efficiency of the motor
P
= output × 100%
P input
24 W
= × 100%
60 W
= 40%




© Nilam Publication Sdn. Bhd. 72

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Latihan / Exercise

1 Sebuah cerek elektrik digunakan untuk mendidihkan air. Cerek itu mempunyai kuasa 3 kW, dan diisi dengan 0.5 kg air paip
bersuhu 20 °C. Ia mengambil masa satu minit setengah untuk mendidih. Berapakah kecekapan cerek itu? [Muatan haba tentu
air = 4 200 J kg °C ]
–1
–1
KBAT An electric kettle is used to boil some water. The kettle has a power rating of 3 kW, and is filled with 0.5 kg of tap water at 20 ºC.
It takes one and a half minutes to boil. How efficient is this kettle? [Specific heat capacity of water = 4 200 J kg ºC ]
–1
–1
Penyelesaian
Solution
Kecekapan cerek elektrik P
Kuasa / Power = P = 3 000 W = output × 100%
input input input The efficiency of the kettle P input
E output = mcθ 1866.67 W
= 0.5 kg × 4 200 J kg ºC × (100 – 20)ºC = 3 000 W × 100%
-1
--1
= 168 000 J = 62.22%
\ Kuasa / Power = P
output output output
168 000 J
= = 1866.67 W
90 s
UNIT 2
2 Rajah menunjukkan motor elektrik yang digunakan untuk mengangkat beban.
The diagram shows an electric motor used to lift a load.
UNIT 2
Motor elektrik / Electric motor
KBAT




V 6 V

Beban
Load A
(a) Nyatakan perubahan tenaga yang berlaku apabila suis ditutup.
State the energy transformations that take place when the switch is closed.
(b) Jisim beban ialah 0.8 kg dan dinaikkan setinggi 1.5 m dalam 4.0 saat. Bacaan ammeter dan voltmeter yang sepadan ialah
1.2 A dan 5.0 V. Kirakan
The mass of the load is 0.8 kg and is lifted to a height of 1.5 m in 4.0 seconds. The reading of the ammeter and voltmeter are
1.2 A and 5.0 V respectively. Calculate
(i) tenaga output pada motor. / useful energy output of the motor.
(ii) tenaga input pada motor. / energy input to the motor.
(iii) kecekapan motor. / the efficiency of the motor.
(c) Apabila beban dialihkan dan suis ditutup, apakah yang akan berlaku pada
When the load is removed and the switch is closed, what will happen to
(i) bacaan ammeter? / the reading of the ammeter?
(ii) kuasa motor? / the power of the motor?
Penyelesaian
Solution
(a) Tenaga elektrik ditukarkan ke tenaga keupayaan graviti (iii) Kecekapan = 12 J × 100%
Electrical energy is changed to to gravitational potential energy Efficiency 24 J
(b) (i) E output = mgh = 50%
= 0.8 kg × 10 m s × 1.5 m
-2
= 12 J (c) (i) Bertambah / Increase
(ii) E input = VIt (ii) Bertambah / Increase
= 5.0 V × 1.2 A × 4.0 s
= 24 J






73 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


3 Arus elektrik 3.0 A mengalir melalui pemanas 6 Sebuah motor elektrik 12 V digunakan untuk mengangkat
elektrik apabila disambungkan pada bekalan kuasa beban 60 N sehingga ketinggian 2 m dalam 4 saat. Andaikan
240 V. Berapa banyak tenaga haba yang dibebaskan selepas kecekapan motor ialah 100%, berapakah purata arus dalam
2 minit? / A current of 3.0 A flows through an electric heater KBAT motor? / A 12 V electric motor is used to lift a load of 60 N
when it is connected to a 240 V main supply. How much heat through a height of 2 m in 4 seconds. Assuming the motor to
energy is released after 2 minutes? be 100% efficient, what is the average current in the motor?
Penyelesaian / Solution Penyelesaian / Solution
Tenaga elektrik yang dibekalkan = Tenaga haba yang Diberi / Given, F = mg = 60 N
dibebaskan Jika tenaga elektrik digunakan = tenaga keupayaan graviti
Electrical energy supplied = Heat energy released yang diperoleh
E = VIt Since electrical energy used = gravitational potential energy
= 240 V × 3.0 A × (2 × 60 s) gained
Oleh itu, tenaga haba VIt = mgh
So, heat energy = 86 400 J I = mgh
Vt
= 60 N × 2 m
12 V × 4 s
4 Sebuah cerek elektrik 240 V, 1 500 W disambungkan ke = 2.5 A
bekalan kuasa. Kira arus untuk kegunaan biasa.
A 240 V, 1 500 W electric kettle is connected to a power supply.
Calculate the current at normal usage. UNIT 2
Penyelesaian / Solution 7 Jika tarif penggunaan tenaga elektrik ialah 22 sen setiap
unit, apakah kos penggunaan penyaman udara berkuasa
UNIT 2
Dari formula, P = IV, kita dapat I = P KBAT 800 W yang digunakan 8 jam sehari selama 30 hari?
V
P If the electric energy consumption tariff is 22 cents per
From the formula, P = IV, we get I = unit, what is the cost of using an 800 W air conditioner
V
Dalam kegunaan biasa, P = 1 500 W dan V = 240 V 8 hours a day for 30 days?
At normal usage, P = 1 500 W and V = 240 V Penyelesaian / Solution
I = 1 500 W [1 kWj = 1 unit tenaga elektrik]
240 V [1 kWh = 1 unit of electrical energy]
Oleh itu, / So, I = 6.25 A
Jumlah tenaga yang digunakan
= 0.8 kW × 8 j × 30 = 192 kWj
5 Litar menunjukkan perintang, R, disambungkan kepada Oleh itu, kos elektrik yang digunakan
bateri. Apabila 8 coulomb cas mengalir melalui perintang, = 192 unit × RM0.22 = RM42.24
tenaga elektrik yang dibekalkan ialah 64 J. unit
The circuit shows a resistor, R, connected to a battery. When Total energy used = 0.8 kW × 8 j × 30 = 192 kWh
8 C of charge passes through the resistor, the electrical energy Hence, the cost of using electricity
supplied is 64 J. = 192 units × RM0.22 = RM42.24
unit

R 8 Lampu berpendarfluor berkuasa 40 W menukarkan
60% tenaga elektrik kepada tenaga cahaya. Berapa
V banyakkah tenaga cahaya yang dihasilkan dalam
Hitung beza keupayaan yang melalui perintang R. 7 minit? / A 40 W fluorescent lamp transfers 60% of the
Calculate the potential difference across resistor R. electrical energy to light energy. How much light energy does
Penyelesaian / Solution it release in 7 minutes?
Penyelesaian / Solution
Dari formula, / From the formula, E = QV 60% daripada tenaga elektrik = tenaga cahaya

V = E 60% of the electrical energy = light energy
Q 60 % × E = tenaga cahaya / light energy
= 64 J 60
8 C × Pt = tenaga cahaya / light energy
= 8 V 6 100
]
[ Perhatian / Note : 1 V = 1 10 × 40 W × (7 × 60 s) = tenaga cahaya / light energy
J
C
Oleh itu, tenaga cahaya / Hence, light energy = 10 080 J



© Nilam Publication Sdn. Bhd. 74

MODUL • Fizik TINGKATAN 5

L atihan Pengukuhan / Enrichment Exercise


1 Rajah 1 menunjukkan satu bola polistirena yang bersalut 3 Rajah 3 menunjukkan litar dengan dua perintang yang
dengan bahan konduktor dalam satu medan elektrik yang berbeza, R 1 dan R 2. Arus yang mengalir melalui R 1 ialah I 1
kuat. / Diagram 1 shows a polystyrene ball coated with dan melalui R 2 ialah I 2.
conducting material in strong electric field. Diagram 3 shows a circuit with two different resistor, R 1 and
R 2. The current flows through R 1 is I 1 and through R 2 is I 2.
Plat logam Plat logam
Metal plate Metal plate
P Q

A
Bola polistirena
Polystyrene ball
+ _ I 1 I 2
VLT / EHT
R 1 R 2
Rajah 1 / Diagram 1
Bola polisterina digerakkan ke arah plat logam positif, Rajah 3 / Diagram 3
P dan kemudian dilepaskan. Apakah yang akan berlaku Perbandingan manakah yang betul?
kepada bola itu? Which comparison is correct?
The polystyrene ball is moved towards the positive metal A I 1 = I 2 UNIT 2
plate, P and is then let go. What will happens to the ball? B I 1 < I 2
A Kekal di P. C I 1 > I 2
UNIT 2
Remain at P.
B Bergerak ke P dan kekal di P. 4 Litar elektrik yang manakah semua mentol menyala
Moves toward P and remain at P. dengan kecerahan yang sama?
C Bergerak ke Q dan kekal di Q. Which electric circuit has all bulbs lighted up with the same
Moves toward Q and remain at Q. brightness?
D Bergerak berterusan antara P dan Q. 6 V
Moves continuously between P and Q. A C 6 V

2 Rajah 2 menunjukkan suatu litar elektrik. 3 V 3 V 6 V
Diagram 2 shows an electrical circuit.
3 V 3 V


Dawai 3 V
A
Wire
B 6 V D 6 V
Rajah 2 / Diagram 2
Perubahan manakah pada dawai yang akan menghasilkan 3 V 3 V
bacaan tertinggi pada ammeter? 6 V
Which changes to the wire will produce the greatest reading
on the ammeter? 3 V 3 V 3 V
Panjang dawai Diameter dawai
Length of wire Diameter of wire 5 Sebuah mentol bertanda 240 V, 60 W. Mentol itu

A Lebih panjang Lebih besar menghasilkan tenaga cahaya pada kadar 45 Joule per
Longer Bigger saat. Kecekapan mentol ini ialah / A bulb is labelled 240 V,
60 W. The bulb produces light energy at a rate of 45 Joules
B Lebih panjang Lebih kecil per second. The efficiency of this mentol is
Longer Smaller
A 45%
C Lebih pendek Lebih besar B 60%
Shorter Bigger C 75%
D Lebih pendek Lebih kecil D 100%
Shorter Smaller






75 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


6 Tiga perintang yang berbeza disambung secara bersiri, 9 Rajah 9 menunjukkan sebuah cerek elektrik. Rintangan
pernyataan manakah yang betul? gegelung dalam cerek ini ialah 8.0 Ω. Arus yang mengalir
Three different resistors are connected in series, which melalui cerek ini ialah 12.0 A.
statement is correct? Diagram 9 shows an electric kettle. The resistance of the coil
A Beza keupayaan yang merentasi setiap perintang in the kettle is 8.0 Ω. The current which flows through the
adalah sama. kettle is 12.0 A.
Potential difference across each resistor is the same.
B Kehilangan kuasa oleh setiap perintang adalah sama.
Power dissipated by each resistor is the same.
C Rintangan berkesan lebih kecil daripada rintangan
individu.
Effective resistance is smaller than individual resistance.
D Arus yang melalui setiap perintang adalah sama.
The current passing through each resistor is the same.
Rajah 9 / Diagram 9
Kuasa yang dihasilkan oleh cerek ini ialah
7 Jadual 1 menunjukkan tarif penggunaan tenaga elektrik. The power produced by the kettle is
Table 1 shows the electrical energy consumption tariff.
A 1.5 W
Unit elektrik Kos seunit B 96.0 W
Electrical units Cost per unit C 768.0 W
kWJ / kWh sen / cents D 1 152.0 W UNIT 2
300 unit yang pertama 20
UNIT 2
First 300 units 10 Graf manakah yang menunjukkan hubungan antara
2
500 unit yang berikut kuasa, P, dan kuasa dua arus, I , bagi suatu dawai dengan
Next 500 units 25 rintangan tetap?
Which of the following graphs shows the relationship between
Jadual 1 / Table 1 the power, P, and the square of the current, I , for a wire with
2
Hitung kos, dalam RM, untuk menggunakan sebuah fixed resistance?
penghawa dingin yang berkuasa 2.5 kW untuk sejumlah A P
300 jam.
Calculate the cost, in RM, of using a 2.5 kW air-conditioner
for a total of 300 hours.
A RM150.00
B RM172.50
C RM187.50 0 I 2
D RM750.00
B P
8 Apabila suatu sel disambungkan kepada satu perintang
luar, beza keupayaannya ialah 1.1 V. Diberi rintangan
dalam sel itu ialah 0.5 Ω dan arus dalam litar ialah 0.6 A,
berapakah nilai d.g.e. sel ini?
When a cell is connected to an external resistor, the potential 0 I 2
difference is 1.1 V. Given that the internal resistance of the P
cell is 0.5 Ω and the current in the circuit is 0.6 A, what is the C
value of the e.m.f. of the cell?
A 1.1 V
B 1.4 V
C 1.5 V
D 2.0 V 0 I 2

D P






0 I 2






© Nilam Publication Sdn. Bhd. 76

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


S oalan Struktur / Structure Questions



1 Rajah 1(a) dan Rajah 1(b) menunjukkan tiga mentol filamen yang serupa berlabel 6 V, 12 W disusun dengan dua cara berbeza
dan disambungkan kepada bateri 6 V. / Diagram 1(a) and Diagram 1(b) shows three identical filament bulbs labelled 6 V, 12 W
arranged in two different ways and connected to a battery of 6 V.





6 V 6 V
Rajah 1(a) / Diagram 1(a) Rajah 1(b) / Diagram 1(b)

(a) Apakah yang dimaksudkan dengan 6 V, 12 W? / What is meant by 6 V, 12 W ?
Apabila beza keupayaan yang dibekalkan ialah 6 V, kuasa yang dihasilkan ialah 12 W.

When the voltage supplied is 6 V, the power produced is 12 W.
(b) Nyatakan jenis sambungan litar dalam Rajah 1(a) dan Rajah 1(b). / State the type of circuit in Diagram 1(a) and Diagram 1(b).

Rajah 1(a) / Diagram 1(a) : Bersiri / Series UNIT 2
Rajah 1(b) / Diagram 1(b) : Selari / Parallel
UNIT 2
(c) Mentol-mentol dalam Rajah 1(b) lebih cerah daripada mentol dalam Rajah 1(a). Terangkan jawapan anda.
The bulbs in Diagram 1(b) are brighter than the bulbs in Diagram 1(a). Explain your answer.
Voltan untuk setiap mentol dalam Rajah 1(b) lebih daripada Rajah 1(a). Jumlah rintangan dalam Rajah 1(b)

kurang daripada Rajah 1(a). Arus mengalir dalam setiap mentol dalam Rajah 1(b) lebih daripada Rajah 1(a).
Voltage for each bulb in Diagram 1(b) is more than Diagram 1(a). The total resistance in Diagram 1(b) is less than

Diagram 1(a). Current flow in each bulb in Diagram 1(b) is more than that in Diagram 1(a).
(d) Rintangan setiap mentol dalam Rajah 1(a) dan Rajah 1(b) adalah 4 Ω. Tentukan arus yang mengalir dalam setiap mentol.
The resistance of each bulb in Diagram 1(a) and Diagram 1(b) is 4 Ω. Determine the current flow in each bulb.
(i) Rajah 1(a) / Diagram 1(a) (ii) Rajah 1(b) / Diagram 1(b)
R = 4 + 4 + 4 — — — — —
1
1
3
1
1
1
= 12 Ω R = 4 + 4 + 4 = 4 ,
4
V
6.0
I = — = —— R = — = 1.33 Ω
3
R
12
T
V
6.0
= 0.5 A I = — = ——– = 4.5 A
R
1.33
T
T
Arus mengalir dalam setiap mentol ——
4.5
Current flow in each bulb = 3 = 1.5 A
(e) Seorang pelajar hendak mereka bentuk sebuah inkubator. Mentol digunakan untuk memanaskan inkubator itu.
A student wants to design an incubator. Bulbs are used to heat up the incubator.
(i) Antara litar dalam Rajah 1(a) dan Rajah 1(b), litar yang manakah paling sesuai digunakan oleh pelajar untuk
memanaskan inkubator? / Between the circuit in Diagram 1(a) and in Diagram 1(b), which circuit is the most suitable to
be used by the student to heat up the incubator?
Rajah 1(b) / Diagram 1(b)
(ii) Berikan dua sebab bagi jawapan anda di 1(e)(i). / Give two reasons for your answer in 1(e)(i).
• Jika satu daripada mentol terbakar, mentol yang lain masih berfungsi.
If one bulb blow, another bulb can still function.
• Rintangan berkesan kurang // lebih banyak arus mengalir.
Less effective resistance // more current flow.
77 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Teknik Menjawab [Format Kertas 2 : Bahagian B]
Answering Technique [Paper 2 Format : Part B]


1 Rajah di bawah menunjukkan sebuah reostat boleh laras dengan rintangan maksimum 10 Ω.
The diagram below shows an adjustable rheostat with a maximum resistance of 10 Ω.

Terminal
Teminal
Pelaras Cadang dan terangkan pengubahsuaian yang perlu dibuat supaya
Slider rintangan maksimum reostat itu lebih besar daripada 10 Ω dan
boleh berfungsi secara lebih berkesan. / Suggest and explain
modifications that should be made so that the maximum resistance
rheostat is greater than 10 Ω and can function more effectively.
[10 markah / marks]
Dawai
Wire




Cadangan / Suggestion Sebab / Reason
Sifat kekonduksian bahan pelaras: / The conductivity of the material for adjuster: UNIT 2
UNIT 2
Kekonduksian yang lebih baik Boleh mengalirkan arus
Good conductivity [M1] Can conduct current [M2]


Jenis bahan untuk gegelung dawai: / Type of material for coil wire:
Nikrom Rintangan lebih tinggi
Nichrome [M3] Higher resistance [M4]

Luas keratan rentas dawai yang digunakan sebagai gegelung: / The cross sectional area of coil wire:
Lebih kecil Rintangan lebih tinggi

Smaller [M5] Higher resistance [M6]

Panjang dawai wayar: / The length of coil wire:
Lebih panjang Rintangan lebih tinggi

Longer [M7] Higher resistance [M8]
Bilangan lilitan gegelung dawai: / Number of turns of coil:

Lebih banyak Rintangan lebih tinggi
More [M9] Higher resistance [M10]









Maklumat tambahan:
Additional information:









© Nilam Publication Sdn. Bhd. 78

MODUL • Fizik TINGKATAN 5
Keelektromagnetan
3

Electromagnetism






Objektif pembelajaran / Learning objective

• Menganalisis kesan magnet bagi konduktor yang membawa arus.
Analysing the magnetic effect of a current-carrying conductor.
• Memahami daya terhadap konduktor yang membawa arus dalam medan magnet.
Understanding the force on a current-carrying conductor in a magnetic field.
• Menganalisis aruhan elektromagnet.
Analysing electromagnetic induction.
• Menganalisis transformer.
Analysing transformer.
• Memahami penjanaan dan penghantaran elektrik.
Understanding the generation and transmission of electricity.





Kesan Magnet bagi Konduktor yang Membawa Arus
3.1 The Magnetic Effect of a Current-carrying Conductor

1 Perbandingan antara teras besi lembut dan teras keluli. UNIT 3
Comparison between soft iron core and steel core.
UNIT 3
Teras besi lembut Teras keluli
Soft iron core Steel core


Mudah dimagnetkan dan dinyahmagnetkan Susah dimagnetkan dan dinyahmagnetkan
Easily magnetised and demagnetised Difficult to be magnetised and demagnetised


Sesuai untuk menjadi magnet kekal
Sesuai untuk menjadi magnet sementara
Suitable to be a temporary magnet (electromagnet) Suitable to be a permanent magnet




2 Terminologi Penerangan
Terminology Explanation


Medan magnet Kawasan di mana bahan magnet mengalami daya
Magnetic field A region in which a magnetic material experiences a force



Elektromagnet Magnet sementara yang diperbuat daripada gegelung wayar yang mengelilingi teras besi lembut
Electromagnet A temporary magnet made by a coil of wire round a soft iron core











79 © Nilam Publication Sdn. Bhd.



03-Physic F5 2018.indd 79 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


3 Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan medan magnet suatu elektromagnet.
Factors affecting the strength of the magnetic field of an electromagnet.
Faktor Penerangan
Factor Explanation
(a) Arus elektrik Apabila arus bertambah , kekuatan medan magnet bertambah.
Electric current When the current increases , the strength of the magnetic field increases.

(b) Bilangan lilitan wayar Apabila bilangan lilitan wayar bertambah , maka kekuatan medan magnet bertambah.
Number of turns of wire When the number of turns of wire increases , the strength of the magnetic field increases.

(c) Jenis teras Teras yang berbeza mempunyai kekuatan medan magnet yang berbeza. Teras besi lembut
Type of material of core paling kuat
mempunyai medan magnet yang . Teras besi lembut boleh menumpukan
garisan medan magnet yang melaluinya.
Different materials of the core have different strengths of magnetic field. Soft iron core has the
strongest magnetic field. A soft iron core is able to concentrate magnetic field lines
through it.

(d) Bentuk teras besi Teras besi berbentuk U mempunyai medan magnet yang lebih kuat daripada
The shape of the iron core teras besi yang lurus kerana teras besi berbentuk-U mempunyai dua kutub yang bertentangan
bersebelahan antara satu sama lain dan hasilnya garis medan magnet tertumpu dalam ruang di
antara dua kutub.
A U-shaped iron core has a stronger magnetic field than the straight iron core because
U-shaped iron core has two opposite poles adjacent to each other and as a result the magnetic field
lines are concentrated in space between the poles. UNIT 3


UNIT 3



Menentukan kutub hujung solenoid
Determining the poles of a solenoid
Lihat arah arus dari setiap hujung solenoid.
Jika arah arus mengikut arah jam, hujung solenoid itu ialah kutub selatan.
Jika arah arus mengikut arah lawan jam, hujungnya ialah kutub utara.
Look at the direction of the current from each end of the solenoid.
If the direction of the current is clockwise, the viewed end of the solenoid is the south pole.
If the direction of the current is anticlockwise, the viewed end is the north pole.


Arah ikut jam Arah lawan jam
Clockwise Anticlockwise









Kutub selatan Kutub utara
South pole North pole














© Nilam Publication Sdn. Bhd. 80



03-Physic F5 2018.indd 80 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


4 Melukis corak medan magnet yang disebabkan oleh:
Draw the pattern of the magnetic field due to:

(a) Arus dalam wayar lurus Penyelesaian
Current in a straight wire Solution

























(b) Arus dalam gegelung tunggal Penyelesaian
Current in a single coil Solution


UNIT 3



UNIT 3















(c) Arus dalam solenoid Penyelesaian
Current in a solenoid Solution







N S


















81 © Nilam Publication Sdn. Bhd.



03-Physic F5 2018.indd 81 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



dengan arah aliran arus, arah putarannya menentukan
Peraturan skru Maxwell / Maxwell’s screw rule
direction of rotation gives the direction of the magnetic
forwards in the same direction as a electric current, its
Arah medan magnet yang mengelilingi wayar boleh ditentukan dengan
The direction of the magnetic field around a wire can be determined using
Jika skru diputarkan, arah gerakannya sama arah
If a right-handed screws is turned so that it moves
Arah medan magnet Magnetic field direction Arah arus Direction of current Peraturan genggaman tangan kanan Arah medan magnet Magnetic field direction Jika wayar yang membawa arus digenggam oleh tangan kanan maka ibu jari menghala sepanjang dawai menunjukkan arah arus dan jari yang lain menunjuk ke arah medan magnet di sekeliling dawai. If a wire carrying a current is gripped with the right hand, the thumb points along the wire in the direction of the current and the other





arah medan magnet. field due to the current. The right-hand grip rule Arah arus Direction of current the magnetic field around the wire.












Note / Nota: dua kaedah: two rules: Gegelung Coil



Gegelung Coil - + Hukum genggaman tangan kanan – untuk menentukan arah medan magnet Right-hand grip rule – to determine the direction of magnetic field at both sides UNIT 3





UNIT 3
Arah arus Direction of current di kedua-dua gegelung of the coil








Medan magnet Magnetic field Arus / Current masuk / in Solenoid Solenoid Kadbod ditaburkan dengan serbuk besi Cardboard sprinkled with iron filings N Bekalan voltan rendah Low-voltage S supply Hukum genggaman tangan kanan – untuk menentukan kutub Right-hand grip rule – to determine the poles of a solenoid Ibu jari menunjukkan kutub utara The thumb points to N pole Putaran jari mengikut arah arus Fingers curl in the direction of the current



Produced by / Dihasilkan oleh Kompas memplot Solenoid Solenoid solenoid














Wayar lurus Straight wire Kadbod tebal ditaburkan dengan serbuk besi Thick cardboard sprinkled with iron filings Plotting compass Garis medan Arus magnet Current Magnetic field lines Hukum genggaman tangan kanan – untuk menentukan arah medan magnet yang dihasilkan oleh arus dalam wayar Right-hand grip rule – to determine the direction of the magnetic field produced by a current in a straight wire Garis medan magnet Arah arus Direction of current (conventional) Direction






Low voltage






© Nilam Publication Sdn. Bhd. Bekalan voltan rendah 82 supply lurus



03-Physic F5 2018.indd 82 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5






+
Arus mengalir masuk ke dalam kertas Current flows into the paper Apabila dua wayar membawa arus yang sama dan dalam arah yang sama, kekuatan medan magnet paduan yang dihasilkan adalah dua kali ganda dan When two wires are carrying the same current and in the same direction, the strength of the resultant magnetic field produced is doubled and the pattern is bilangan lilitan gegelung Arah medan magnet dan kompas memplot The direction of the magnetic field and the plotting compass - Arah jar















Arus mengalir keluar dari kertas Current flows out of the paper corak yang dihasilkan adalah sama. Kekuatan medan magnet bertambah dengan The strength of the magnetic field is increased by: menggunakan arus yang lebih besar dalam gegelung. using a bigger current through the coil. menambahkan the number of turns in the coil Aplikasi elektromagnet Applications of electromagnetism Geganti elektromagnet Electromagnetic relay Cuping telinga telefon Telephone ear-piece













UNIT 3
(a) the same. (i) (ii) increasing • Loceng elektrik • Electric Bell • Pemutus litar • Circuit breaker


UNIT 3

Solenoid digabungkan dengan teras besi lembut. Ia dipanggil: Combined with soft iron core. It is called: Teras besi Iron core Dawai kuprum bertebat Insulated copper wire . .





Elektromagnet An Electromagnet Suis ditutup Closed switch Apabila arus mengalir melalui gegelung, teras besi elektromagnet When a current flows through the coil, the soft iron an electromagnet (b) Apabila arus dalam gegelung dihentikan, teras besi When the current in the coil is switched off, the soft Kekuatan elektromagnet ini bergantung kepada: The strength of the electromagnet depends on: Magnitud arus yang mengalir Magnitude of current flow Bilangan lilitan Number of turns Jenis t





Bekalan kuasa a.t. d.c. power supply Pin lukisan Drawing pin lembut hilang kemagnetannya. iron core loses its magnetism.
lembut menjadi core becomes






(a) . (c) (i) (ii) (iii) (iv)



Corak medan magnet yang dihasilkan oleh konduktor yang membawa arus bergantung kepada bentuk The pattern of magnetic field produced by a current- carrying conductor depends on the shape of the conductor (b) Garis medan magnet yang lebih padat antara satu sama lain menunjukkan medan magnet yang lebih kuat. The magnetic field lines which are closer to one another represent a stronger magnetic Garis medan magnet di tengah adalah lebih padat antara satu sama lain disebabkan berhampiran a











(a) konduktor. used. field. (c) dengan nearer to



83 © Nilam Publication Sdn. Bhd.



03-Physic F5 2018.indd 83 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Eksperimen Untuk menentukan kekuatan elektromagnet
Experiment
To determine the strength of an electromagnet

Mengkaji hubungan antara kekuatan Mengkaji hubungan antara kekuatan elektromagnet
elektromagnet dengan arus dengan bilangan lilitan solenoid
To investigate the relationship between the strength of To investigate the relationship between the strength of an
an electromagnet and the current electromagnet and the number of turns of the solenoid
Kekuatan elektromagnet bergantung kepada Kekuatan elektromagnet bergantung pada bilangan lilitan
Inferens magnitud arus elektrik. solenoid.
Inference The strength of an electromagnet depends on the The strength of an electromagnet depends on the number of
magnitude of the current. turns of solenoid.

Kekuatan elektromagnet (berdasarkan bilangan Kekuatan elektormagnet (berdasarkan bilangan paku yang
paku yang terlekat kepada elektromagnet) terlekat kepada elektromagnet) bertambah apabila bilangan

Hipotesis bertambah apabila arus elektrik bertambah. lilitan solenoid bertambah.
Hypothesis The strength of an electromagnet (indicated by the The strength of an electromagnet (indicated by the number
number of nails attached to the electromagnet) of the nails attached to the electromagnet) increases as the
increases as the current increases. number of turns of solenoid increases.

Untuk mengkaji hubungan antara kekuatan Untuk mengkaji hubungan antara kekuatan elektromagnet
Tujuan elektromagnet dan arus. dan bilangan lilitan solenoid.
Aim To investigate the relationship between the strength of To investigate the relationship between the strength of an UNIT 3
an electromagnet and the current. electromagnet and the number of turns of solenoid.
UNIT 3
Pemboleh ubah dimanipulasi: / Manipulated variable: Pemboleh ubah dimanipulasi: / Manipulated variable:
Arus / Current Bilangan lilitan solenoid / The number of turns of solenoid

Pemboleh ubah bergerak balas: / Responding variable: Pemboleh ubah bergerak balas: / Responding variable:
Pemboleh Bilangan paku yang terlekat kepada elektromagnet Bilangan paku yang terlekat kepada elektromagnet
ubah
Variables The number of nails attached to the electromagnet The number of nails attached to the electromagnet
Pemboleh ubah dimalarkan: / Constant variable: Pemboleh ubah dimalarkan: / Constant variable:
Bilangan lilitan solenoid, jenis teras Arus, jenis teras / Current, type of core
The number of turns of solenoid, type of the core

Ammeter, wayar penyambung, reostat, kaki retort, Ammeter, wayar penyambung, reostat, kaki retort, suis,
Senarai bahan suis, bekalan kuasa a.t., teras besi lembut, solenoid, bekalan kuasa a.t., teras besi lembut, solenoid, paku besi
dan radas
List of paku besi kecil dan bekas plastik. kecil dan bekas plastik.
Ammeter, connection wires, rheostat, retort stand, switch, d.c.
Ammeter, connection wires, rheostat, retort stand, switch,
materials and
apparatus d.c. supply, soft iron core, solenoid, small iron nails and supply, soft iron core, solenoid, small iron nails and plastic
plastic container. container.

Solenoid Solenoid
Solenoid Solenoid
Teras besi Teras besi
Susunan lembut lembut
Soft iron
Soft iron
radas core core
Arrangement
of the Paku besi Paku besi
apparatus kecil } H Bekas kecil } H Bekas
Small iron plastik Small iron plastik
nails Plastic nails Plastic
container container





© Nilam Publication Sdn. Bhd. 84



03-Physic F5 2018.indd 84 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



1. Suis ditutup. 1. Bilangan lilitan solenoid direkodkan, M = 5
The switch is closed. The number of turns of solenoid is recorded, M = 5
2. Bacaan ammeter direkodkan, l = 0.1 A 2. Hujung bawah solenoid ditetapkan pada jarak,

The reading of the ammeter is recorded, I = 0.1 A. H, dari bekas yang mengandungi paku besi.
3. Hujung bawah solenoid ditetapkan pada jarak, The lower end of the solenoid is fixed at a height, H,

H, dari bekas plastik yang mengandungi paku from the container full of small iron nails.
besi kecil. 3. Bekas plastik dialihkan dan bilangan paku yang

The lower end of the solenoid is fixed at a height, H, tertarik kepada elektromagnet, N dikira dan dicatat.
from the plastic container full of small iron nails. The plastic container is removed and the number of

4. Bekas plastik dialihkan dan bilangan paku nails attached to the electromagnet, N is counted and
yang terlekat kepada elektromagnet, N dikira recorded.
Prosedur
Procedure dan dicatatkan. 4. Eksperimen diulang dengan bilangan lilitan
The plastic container is removed and the number solenoid yang berbeza, M = 10, 15, 20, 25

of nails attached to the electromagnet, N are The experiment is repeated with different values of the
counted and recorded. number of turns of solenoid, M = 10, 15, 20, 25

5. Eksperimen diulang dengan nilai arus, yang UNIT 3
berbeza, I = 0.2 A, 0.3 A, 0.4 A dan 0.5 A
UNIT 3
dengan melaraskan reostat.
The experiment is repeated with different values

of current, I = 0.2 A, 0.3 A, 0.4 A and 0.5 A by
adjusting the rheostat.



Arus, / Current, I / A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Bilangan lilitan, 5 10 15 20 25

Penjadualan Bilangan paku besi Number of turns, M
data yang terlekat kepada Bilangan paku besi
Tabulation of elektromagnet yang terlekat kepada
data Number of iron elektromagnet
nails attached to the Number of iron nails attached
electromagnet, N to the electromagnet, N


Bilangan paku besi terlekat, N Bilangan paku besi terlekat, N
Number of iron nails attached, N Number of iron nails attached, N


Analisis data
Analysis of
the data



Arus, I / A Bilangan lilitan, M
0 Current, I / A 0 Number of turns, M





85 © Nilam Publication Sdn. Bhd.



03-Physic F5 2018.indd 85 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5




The soft iron armature restores to its original position and the circuit re-completed.
Angker besi lembut kembali ke kedudukan asal dan litar dilengkapkan semula.
(iii) Angker besi lembut ditarik oleh teras besi lembut dan pengetuk mengetuk
The soft iron armature is pulled by a soft iron core and hammer hit the bell.
Skru penyelaras sesentuh Contact adjusting screw Armatur besi lembut
The process is repeated continuously as long as the switch is pressed.
(vi) Proses ini berulang secara berterusan selagi suis masih ditekan.

The circuit is cut off, then the soft iron core is demagnetised.
Switch is pressed, the current flows through the coil wire.
Spring Springs Sesentuh Contacts Soft iron armature Penukul / Hammer


Suis tekan Push switch S N



2 Loceng elektrik / Electric bell Cara kerja / Ways it works : Suis ditekan, arus mengalir melalui gegelung dawai. Teras besi lembut dimagnetkan. The soft iron core is magnetised. loceng. (iv) Litar terputus, teras besi lembut dinyah-magnetkan. Bateri Battery Kepingan besi lembut Soft iron yoke Teras besi lembut Soft iron core Loceng / Bell








APLIKASI ELEKTROMAGNET APPLICATIONS OF ELECTROMAGNETS (i) (ii) (v) UNIT 3






UNIT 3





Fungsi: Menghidupkan atau memutuskan litar sekunder yang mempunyai arus
Function: To switch on or switch off the secondary circuit that has a large current.








Pivot / Pivot Armatur besi lembut bentuk L L-shaped soft iron armature Y Spring sesentuh Spring contacts Litar sekunder Secondary circuit Motor 'pemula' Starter motor



1 Suis Geganti / Electromagnetic Relay Cara kerja / Ways it works : Suis dihidupkan, arus mengalir melalui gegelung dawai. The switch is on, current flows through the coil wire. Teras besi lembut dimagnetkan. Soft iron core magnetised. (iii) Angker besi lembut ditarik oleh teras besi lembut. Soft iron armature is pulled by a soft iron core. (iv) Sesentuh bersentuhan. The contact touches. Litar sekunder dihidupkan. Secondary circuit is switched on. Bekalan voltan rendah Low voltage supply X Lit















yang besar.





© Nilam Publication Sdn. Bhd. (i) (ii) 86 (v)



03-Physic F5 2018.indd 86 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Function: To disconnect the power supply when there is too large current flowing through
When the contact switch disconnected and the circuit is switched off, the current stop
Kekuatan elektromagnet bertambah sehingga mencukupi untuk menarik angker
(iii) Apabila sentuhan di sesentuh terpisah dan litar terputus, arus berhenti mengalir.
The strength of electromagnet increases until it is sufficient to pull the soft iron
Fungsi: Memutuskan bekalan kuasa apabila arus besar mengalir melalui litar.
Elektromagnet Electromagnet Wayar hidup


During the short circuit occurs, the current increases suddenly.
Semasa berlaku litar pintas, arus bertambah secara tiba-tiba.
N Live Wire

Angker besi lembut Soft iron armature Pangsi berspring, P Pivot with spring, P Spring, Q Butang reset Reset button






4 Pemutus litar / Circuit breaker a circuit. Cara kerja / Ways it works : (i) (ii) besi lembut. armature. flowing. Sesentuh Contacts S Ke litar rumah To household circuit UNIT 3
















UNIT 3


















3 Cuping telinga telefon / Telephone ear-piece










Cara kerja / Ways it works : Semasa bercakap melalui mikrofon, tenaga bunyi ditukar kepada tenaga elektrik. While talking through the microphone, the sound energy is converted into electrical energy. Arus elektrik yang berubah-ubah mengalir melalui gegelung dawai di cuping telinga. The varying current flowing through the coil wire at the earpiece. (iii) Teras besi lembut dimagnetkan dengan kekuatan yang berubah-ubah. The soft iron core is magnetised with varies strength. (iv) Diafragma ditarik oleh teras









(v)
(ii)
(i)





87 © Nilam Publication Sdn. Bhd.
03-Physic F5 2018.indd 87 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


Teknik Menjawab [Format Kertas 2 : Bahagian B]
Answering Technique [Paper 2 Format : Part B]

Rajah menunjukkan satu loceng elektrik. Apabila suis dihidupkan, loceng berdering berterusan tetapi menghasilkan bunyi yang
lemah. / Diagram shows an electric bell. When the switch is on, the bell rings continuously but produces weak sound.

Suis Bateri 12 V
Switch 12 V Battery


Cadang dan terangkan pengubahsuaian yang perlu dibuat untuk
Lilitan / Turns Spring / Spring menghasilkan satu loceng elektrik yang bunyinya kuat.
Suggest and explain modifications that should be made to produce
Teras / Core
a loud electric bell.
Sesentuh / Contacts [10 markah / marks]

Penukul / Hammer
Gong / Gong



Cadangan / Suggestion Sebab / Reason

Jenis bahan gegelung dawai: / Type of material of coil wire:
Kuprum Rintangan lebih rendah
UNIT 3
Copper [M1] Lower resistance [M2]

Bilangan lilitan gegelung dawai: / Number of turns of coil wire:
UNIT 3
Lebih banyak Daya elektromagnet lebih besar

More [M3] Larger electomagnetic force [M4]

Diameter gegelung dawai: / Diameter of coil wire:
Lebih besar Rintangan lebih rendah
Larger [M5] Lower resistance [M6]


Saiz gong: / Size of gong:
Lebih besar • Memindahkan lebih banyak tenaga / More energy transferred
Larger [M7] • Bilangan molekul udara lebih banyak / More number of air molecules [M8]

Pemalar spring: / Spring constant:
Lebih besar Spring lebih kenyal untuk memukul gong dengan daya yang kuat

Larger [M9] Spring is more elastic to hit the gong with bigger force [M10]

Reka bentuk teras: / Design of the core:
Bentuk U (atau tunjuk dengan lukisan) Daya elektromagnet lebih kuat
U-shaped (or shows the drawing) [M11] Larger electromagnetic force [M12]












© Nilam Publication Sdn. Bhd. 88



03-Physic F5 2018.indd 88 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


Latihan / Exercise

1 Rajah (a) dan Rajah (b) menunjukkan susunan radas bagi mengkaji hubungan antara bilangan lilitan gegelung dawai dengan
kekuatan medan magnet di sekeliling dawai. / Diagram (a) and Diagram (b) show the set-up of the apparatus to study the relationship
between the numbers of turns of the wire coil with the strength of the magnetic field around the wire.

Gegelung dawai Gegelung dawai
Wire coil Wire coil
Kadbod Kadbod
Cardboard Cardboard


Corak serbuk
besi
Iron powder
pattern




Ammeter Ammeter
Ammeter Ammeter

Ke bekalan kuasa a.t Ke bekalan kuasa a.t
To d.c power supply To d.c power supply
Rajah (a) / Diagram (a) Rajah (b) / Diagram (b)

(a) Perhatikan Rajah (a) dan Rajah (b) dengan teliti. Lengkapkan jadual di bawah dengan membandingkan aspek-aspek yang
dinyatakan. / Observe the Diagram (a) and Diagram (b) carefully. Complete the table below by comparing the aspects mentioned. UNIT 3

Aspek / Aspect Rajah (a) / Diagram (a) Rajah (b) / Diagram (b)
UNIT 3
Bacaan ammeter Sama / Same Sama / Same
The reading of ammeter
Magnitud arus Sama / Same Sama / Same
The magnitude of current
Bilangan lilitan gegelung dawai Banyak / More Kurang / Less
The number of turns of coil wire

Susunan corak serbuk besi Lebih rapat / Closer Kurang rapat / Less closer
The arrangement pattern of iron powder
Kekuatan medan magnet di sekeliling gegelung dawai Lebih kuat / Stronger Kurang kuat / Less stronger
The strength of the magnetic field around the coil wire


(b) Seterusnya, hubung kaitkan bilangan lilitan gegelung dawai dan kekuatan medan magnet di sekeliling dawai.
Hence, relate the number of turns of coil wire and the strength of magnetic field around the wire.

Bilangan lilitan gegelung dawai semakin bertambah, kekuatan medan magnet di sekeliling dawai semakin bertambah.
As the number of turns of coil wire increases, the strength of magnetic field around the wire increases.

(c) Seterusnya, deduksikan konsep fizik yang dapat menerangkan pembentukan susunan corak serbuk besi di Rajah (a) dan
Rajah (b). / Hence, deduce the physics concept to explain the formation of the arrangement pattern of iron filings in Diagram
(a) and Diagram (b).
Elektromagnet / Electromagnet


(d) Pemboleh ubah / Variables:
(i) Dimanipulasikan / Manipulated : Bilangan lilitan gegelung dawai / Number of turns of coil wire
(ii) Bergerak balas / Responding : Kekuatan medan elektromagnet / Strength of electromagnet
(iii) Dimalarkan / Constant : Arus elektrik / Current


89 © Nilam Publication Sdn. Bhd.



03-Physic F5 2018.indd 89 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


2 Rajah (a) dan Rajah (b) menunjukkan susunan radas bagi mengkaji hubungan antara bilangan lilitan gegelung dawai dengan
kekuatan medan magnet di sekeliling dawai. / Diagram (a) and Diagram (b) show the set-up of the apparatus to study the relationship
between the numbers of turns of the wire coil with the strength of the magnetic field around the wire.

50 kg besi buruk dinaikkan 100 kg besi buruk dinaikkan
50 kg scrap metal is lifted 100 kg scrap metal is lifted
Kabel
Kabel Cable
Cable Kren 120 A
Kren 70 A Crane
Crane
Solenoid
Solenoid
Besi buruk
Besi buruk Scrap metal
Scrap metal




Rajah (a) / Diagram (a) Rajah (b) / Diagram (b)

(a) Perhatikan Rajah (a) dan Rajah (b) dengan teliti. Lengkapkan jadual di bawah dengan membandingkan aspek-aspek yang
dinyatakan. / Observe the Diagram (a) and Diagram (b) carefully. Complete the table below by comparing the aspects mentioned.

Aspek / Aspect Rajah (a) / Diagram (a) Rajah (b) / Diagram (b)
Jisim besi buruk yang dinaikkan Kurang / Less Lebih / More
The mass of scrap metal lifted
Kekuatan medan elektromagnet yang terhasil Kurang / Less Lebih / More UNIT 3
The strength of electromagnetic field produced
UNIT 3
Arus elektrik yang mengalir melalui kabel Kurang / Less Lebih / More
Current flowing throught the cable

(b) Seterusnya, hubung kaitkan: / Hence, relate:
(i) arus elektrik yang mengalir melalui kabel dan jisim besi buruk yang dinaikkan.
the current flowing through the cable and the mass of scrap metal lifted.
Arus elektrik yang mengalir melalui kabel semakin bertambah, jisim besi buruk yang dinaikkan semakin
bertambah atau sebaliknya.
As the current flowing through the cable increases, the mass of scrap metal lifted increases or vice versa.

(ii) arus elektrik yang mengalir melalui kabel dan kekuatan medan magnet yang terhasil.
the current flowing through the cable and the strength of magnetic field produced.
Arus elektrik yang mengalir melalui kabel semakin bertambah, kekuatan medan magnet yang terhasil
semakin bertambah atau sebaliknya
As the current flowing through the cable increases, the strength of magnetic field produced increases or vice versa.

(c) Seterusnya, deduksikan konsep fizik yang dapat menerangkan situasi-situasi di Rajah (a) dan Rajah (b).
Hence, deduce the physics concept to explain the situations di Diagram (a) and Diagram (b).
Elektromagnet / Electromagnet

(d) Pemboleh ubah / Variables:
(i) Dimanipulasikan / Manipulated: Arus elektrik / Current
(ii) Bergerak balas / Responding: Kekuatan medan elektromagnet / Strength of electromagnet
(iii) Dimalarkan / Constant : Bilangan lilitan gegelung dawai pada teras besi lembut

The number of turns of wire coil on the soft iron core

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 90



03-Physic F5 2018.indd 90 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


Daya pada Konduktor Pembawa Arus dalam Satu Medan Magnet
3.2 The Force on a Current-Carrying Conductor in a Magnetic Field

Daya magnet
Magnetic force Nota/Note:
Arah daya magnet boleh
Apabila berlaku saling tindakan When there is interaction ditentukan menggunakan
antara dua medan magnet between the two magnetic fields peraturan tangan kiri Fleming.
Direction of the magnetic force can
be determined by using Fleming’s
left-hand rule.
Medan magnet dihasilkan Menghasilkan Medan magnet oleh
oleh konduktor yang Produced magnet kekal Arah daya, F
membawa arus Magnetic field of the Direction of Force, F
Magnetic field produced by Medan magnet paduan permanent magnets
current carrying conductor dipanggil medan lastik Arah medan
Resultant magnetic field is S magnet, B
called catapult field Direction
of Magnetic
Daya yang dihasilkan Medan field, B
menolak wayar ke magnet
kanan disebabkan Arah arus, I
Force produced pushes oleh magnet N Direction of
the wire to the right magnadur Current, I
S Magnetic
field due to
Medan magnadur
Corak medan magnet: kuat F magnets
Pattern of magnetic field: Strong
field
(a) bulatan sepusat N UNIT 3
concentric circles Magnet magnadur (kutub selatan)
(b) garis medan magnet Magnadur magnet (south pole)
UNIT 3
yang berdekatan Corak medan magnet:
dengan konduktor Besi Wayar kuprum Pattern of magnetic field:
bentuk
Copper wire
rapat antara satu sama U Bekalan kuasa (a) medan magnet seragam di bahagian tengah
lain Iron F voltan rendah, Uniform magnetic field in the middle
magnetic field lines yoke B arus tinggi (b) medan magnet yang tidak seragam di tepi
Low-voltage
nearer to the conductor N high-current Non-uniform magnetic field at the side
are closer to one Kayu power supply
penahan
another Wooden
Magnet magnadur support
Magnadur magnet
Kekuatan medan magnet Wayar kuprum / Copper wire
bergantung pada: / The strength (a) Saling tindakan di antara medan magnet yang dihasilkan oleh arus elektrik
of the magnetic field depends on: dan medan magnet oleh magnet magnadur menghasilkan daya magnet.
Nilai arus yang mengalir The interaction between the magnetic field produced by the current and the
magnetic field of the magnadur magnet produces a magnetic force.
Magnitude of the current (b) Daya magnet bertindak ke atas wayar kuprum.
The magnetic force exerts on the copper wire.
Arus boleh ditingkatkan dengan: (c) Wayar kuprum bergerak ke kanan.
The current can be increased by: The copper wire moves to the right.
(a) menambahkan d.g.e bekalan kuasa.
increasing the e.m.f. of the power Kekuatan medan magnet boleh ditingkatkan dengan:
supply. A stronger magnetic field can be produced by:
(b) menggunakan wayar sama panjang
yang lebih tebal. (a) menggunakan magnet yang lebih kuat. / using more powerful magnets.
using a thicker wire of the same (b) menggunakan dua kepingan magnet dengan kutub yang sama bersebelahan.
length. using two pairs of magnets with like poles side by side.
(c) menggunakan wayar yang (c) meletakkan magnet berdekatan antara satu sama lain untuk mengurangkan jarak
lebih pendek. antara kedua-dua kutub magnet itu. / placing the magnets closer to each other to
using a shorter wire. narrow the gap between the poles of the magnet.




91 © Nilam Publication Sdn. Bhd.



03-Physic F5 2018.indd 91 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


Terminologi Penerangan
Terminology Explanation
Daya magnet Satu daya yang dikenakan ke atas konduktor yang
Magnetic force membawa arus dalam medan magnet.
A force exerted on a conductor that carries a current in
a magnetic field. Video

Medan lastik Medan magnet paduan yang dihasilkan oleh saling
(Medan magnet paduan) tindakan antara medan magnet yang dihasilkan oleh
Catapult Field arus dan medan magnet oleh magnet kekal.
(Resultant magnetic field) Is the resultant magnetic field produced by interaction
between the magnetic field produced by current and Elektromagnet
magnetic field of the permanent magnet. Electromagnetic
https://goo.gl/GiJsmA






Eksperimen (1) Eksperimen untuk menentukan magnitud daya saling tindakan atas konduktor pembawa
Experiment arus dalam medan magnet kekal / An experiment to determine the magnitude of the catapult
force on a current-carrying conductor in a permanent magnetic field
(2) Hubungan antara magnitud arus yang mengalir dalam konduktor dan magnitud daya
yang bertindak ke atasnya / Relationship between magnitude of the current flowing in the
conductor and the magnitude of the force acting on it
UNIT 3

Magnitud daya pada konduktor membawa arus dalam Magnitud daya yang bertindak ke atas suatu
UNIT 3
medan magnet bergantung kepada magnitud arus konduktor bergantung kepada magnitud arus yang
Inferens yang mengalir. mengalir dalam konduktor.
Inference The magnitude of the force on a current-carrying Magnitude of the force acting on a conductor depends
conductor in a magnetic field depends on the magnitude on the magnitude of the current flowing in the
of the current. conductor.


Magnitud daya pada konduktor yang membawa Apabila arus yang mengalir dalam konduktor
arus dalam medan magnet bertambah (ditentukan meningkat, magnitud daya yang bertindak
oleh jarak gerakan wayar kuprum pendek) apabila meningkat.
magnitud arus yang mengalir bertambah (ditentukan When the current flowing in the conductor is increases,
Hipotesis oleh magnitud beza keupayaan, V). the magnitude of the force acting on it increases.
Hypothesis The magnitude of the force on a current-carrying
conductor in a magnetic field (indicated by the distance
of movement of short copper wire) increases as the
magnitude of the current increases (indicated by
magnitude of potential difference, V).

Mengkaji hubungan antara magnitud daya pada Untuk mengkaji hubungan antara arus yang mengalir
konduktor yang membawa arus dalam medan magnet dalam konduktor dan daya yang bertindak ke atas
Tujuan dengan magnitud arus yang mengalir. konduktor.
Aim
To investigate the relationship between the magnitude of To investigate the relationship between the current
the force on a current-carrying conductor in a magnetic flowing in the conductor and the force acting on the
field with the magnitude of the current. conductor.




© Nilam Publication Sdn. Bhd. 92



03-Physic F5 2018.indd 92 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Pemboleh ubah dimanipulasikan: Pemboleh ubah dimanipulasikan:
Manipulated variable: Manipulated variable:
Magnitud beza keupayaan, V. Arus yang mengalir dalam konduktor
Magnitude of the potential difference, V. Current flowing in the conductor
Pemboleh ubah bergerak balas: Pemboleh ubah bergerak balas: / Responding variable:
Responding variable: Magnitud daya yang bertindak ke atas konduktor
Pemboleh ubah Jarak gerakan wayar kuprum pendek, L.
Variables (ditentukan oleh kelajuan gerakan konduktor)
Distance of movement of short wire, L. Magnitude of the force acting on the conductor (indicated
Pemboleh ubah yang dimalarkan:
Constant variable: by the speed of movement of the thin copper wire)
Pemboleh ubah yang dimalarkan: / Constant variable:
Kekuatan medan magnet kekal
Kekuatan medan magnet
The strength of the permanent magnetic field
The strength of the magnetic field
Magnet magnadur, dening besi berbentuk U, blok
Magnet magnadur, dening besi berbentuk U, wayar
Senarai radas kuprum yang tebal, wayar kuprum pendek, bekalan kayu, pita pelekat, reostat, bekalan kuasa a.t, rod
dan bahan kuprum nipis, wayar kuprum dan ammeter.
List of apparatus kuasa a.t. (arus terus) dan pembaris Magnadur magnet, U-shaped iron yoke, wooden block,
and materials Magnadur magnets, U-shaped iron yoke, thick copper adhesive tape, rheostat, d.c. power supply, thin copper
wire, short copper wire, d.c. supply and ruler rod, copper wire and ammeter.


Dening besi Wayar kuprum Dening besi
berbentuk U pendek Iron yoke
U-shaped Short copper wire Magnet magnadur Bekalan kuasa a.t UNIT 3
iron yoke Magnadur magnet a.c power supply
Wayar kuprum tebal Pita pelekat
UNIT 3
Thick copper wire Adhesive tape
Susunan radas Ammeter
Arrangement of the Ammeter
apparatus Rod kuprum nipis A
Thin copper rod Reostat
Blok kayu Rheostate
Wooden block Wayar kuprum
Magnet magnadur Bekalan kuasa a.t. Copper wire
Magnadur magnet d.c. power supply

1 Voltan bekalan kuasa a.t. yang digunakan 1 Radas disediakan seperti yang ditunjukkan dalam
dicatatkan; V = 1.5 V. Bekalan kuasa a.t. rajah di atas.
dihidupkan. The apparatus is set up as shown in the diagram
The voltage of the d.c. power supply used is recorded; above.
V = 1.5 V. The d.c. power supply is switched on. 2 Dua magnet magnadur diletakkan pada dening
2 Jarak gerakan wayar kuprum pendek di atas besi berbentuk U dengan kutub bertentangan
wayar kuprum tebal diukur dengan pembaris = L. menghadap satu sama lain.
The distance of movement of short copper wire on the Two magnadur magnets are placed on the U shaped
thick copper wire is measured by a ruler = L. iron yoke with opposite poles facing each other.
Prosedur
Procedure 3 Eksperimen diulangi dengan bekalan beza 3 Arus dihidupkan dan reostat dilaraskan kepada
keupayaan, V = 2.0 V, 2.5 V, 3.0 V dan 3.5 V. arus rendah 0.1 A.
The experiment is repeated with different voltages of The current is switched on and the rheostat is
d.c. power supply, V = 2.0 V, 2.5 V, 3.0 V and 3.5 V. adjusted to the low current 0.1 A.
4 Pergerakan rod kuprum nipis diperhatikan.
The movement of the thin copper rod is observed.



93 © Nilam Publication Sdn. Bhd.



03-Physic F5 2018.indd 93 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


5 Langkah 3 dan langkah 4 diulang dengan
melaraskan rheostat pada arus 0.2 A, 0.3 A
dan 0.4 A.
Step 3 and step 4 are repeated with current 0.2 A,
0.3 A and 0.4 A by adjusting the rheostat.
6 Semua keputusan dicatatkan.
All the results are recorded.


Beza keupayaan Jarak gerakan wayar
Potential difference, Distance of movement, I (A) Pergerakan rod kuprum nipis
Movement of thin copper rod
V / V L / cm
Penjadualan data 1.5 0.1
Tabulation of the 2.0 0.2
data
2.5 0.3
3.0 0.4

3.5


Jarak gerakan, Jarak gerakan,
Distance of movement, Distance of movement,
L / cm L / cm UNIT 3

UNIT 3
Menganalisis data
Analysis of the data




Beza keupayaan,
Potential difference, I / A
0 0
V / V


Aplikasi daya saling tindakan pada konduktor yang membawa arus dalam satu medan magnet kekal
Applications of a force on a current-carrying conductor in a permanent magnetic field


Jenis Motor arus terus Meter gegelung bergerak (ammeter atau voltmeter)
Type Direct current motor Moving-coil meters (ammeter or voltmeter)

Gegelung
Coil Penunjuk Skala
Pointer Scale
Magnet kekal
Permanent Magnet Spring pengawal
magnet kekal Control spring
Permanent Arus
Rajah magnet keluar
Diagram Berus karbon Current out
Carbon brush Arus
Gegelung
Komutator kuprum Silinder masuk
Commutator Copper coil besi Bearing Current
in
Berus karbon lembut Bearing
Bateri Carbon brush Soft iron
Battery cylinder




© Nilam Publication Sdn. Bhd. 94



03-Physic F5 2018.indd 94 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5




Kawasan medan magnet lemah Kawasan medan magnet kuat
Weak magnetic field region Strong magnetic field region

Bentuk
medan lastik
Pattern of
catapult field






(a) Saling tindakan antara medan magnet yang dihasilkan oleh (a) Ia terdiri daripada gegelung kuprum segi
arus dan medan magnet oleh magnet kekal menghasilkan empat tepat dengan banyak lilitan, di
medan magnet paduan (medan lastik). dalam medan magnet bagi magnet kekal.
The interaction between the magnetic field of the current and It consists of a rectangular copper coil of
the magnetic field of the permanent magnet produces a resultant many turns pivoted in the magnetic field of
magnetic field (catapult field). a permanent magnet.

(b) Medan lastik ini menghasilkan daya gandingan (dalam arah (b) Apabila arus, I, mengalir melalui
yang bertentangan) dan menghasilkan kesan putaran. gegelung , daya putaran akan bertindak
These catapult fields produce a couple of forces (are in opposite ke atas gegelung.
direction) which produces a turning effect. When the current, I, flows through the coil,
a turning force will be acting on the coil.
(c) Gegelung berputar mengikut arah jam.
The coil rotates in a clockwise direction. (c) Gegelung berputar dan penunjuk
terpesong ke kedudukan baru untuk
(d) Apabila gegelung mencapai ke kedudukan menegak, sentuhan menunjukkan magnitud arus, I, yang UNIT 3
antara berus karbon dan komutator terputus, oleh itu tiada daya mengalir melalui gegelung itu.
UNIT 3
putaran memutarkan gegelung itu kerana tiada arus mengalir di The coil turns and the pointer is deflected
dalamnya. to a new position to indicate the magnitude
When the coil gets to the upright position, the contact between the of the current, I, flowing through the coil.
carbon brushes with the commutators is broken. Therefore there is
Penerangan no turning force on it because no current flows in the coil. (d) Apabila tiada arus mengalir, spring
Explanation pengawal menarik gegelung ke
(e) Tetapi gegelung meneruskan putaran disebabkan kedudukan asal semula dan penunjuk
inersianya . terpesong semula ke sifar.
When there is no current flow, the control
But, the coil continues to rotate because of its inertia . spring brings the coil back to its original
position and the pointer goes back to zero
(f) Putaran boleh ditingkatkan dengan: deflection.
The turning effect can be increased by:
• meningkatkan magnitud arus yang mengalir.
increasing the magnitude of the current.

• menambahkan bilangan lilitan gegelung.
increasing the number of turns of the coil.
• menambahkan kekuatan medan magnet dengan
memasukkan teras besi lembut.
increasing the strength of the magnetic field by inserting the
iron core.

• menambahkan diameter wayar.
increasing the diameter of the wire.










95 © Nilam Publication Sdn. Bhd.



03-Physic F5 2018.indd 95 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


Contoh / Example

1 Rajah menunjukkan rod tembaga diletakkan di dalam medan
magnet bagi magnet kekal.
Dalam arah manakah rod tembaga itu bergerak apabila suis
ditutup? Magnet kekal
The diagram shows a brass rod is placed in the magnetic field of Permanent magnet
a permanent magnet.
In which direction does the brass rod move when the switch is
closed?
Penyelesaian / Solution
Dengan menggunakan peraturan tangan kiri Fleming: D
By using Fleming’s left-hand rule: D Rod tembaga Bar tembaga
Brass rod Brass bar




2 Rajah menunjukkan arus mengalir dalam wayar yang
tergantung antara dua kutub magnet.
Dalam arah manakah gerakan wayar itu bergerak?
The diagram shows a current flow in a wire hanging between the
poles of a magnet.
In which direction does the wire move?
Penyelesaian / Solution
Dengan menggunakan peraturan tangan kiri Fleming: C
UNIT 3
By using Fleming’s left-hand rule: C


UNIT 3


3 Rajah menunjukkan arus mengalir di dalam konduktor
menembusi permukaan kertas.
Dalam arah manakah daya bertindak ke atas konduktor? Konduktor
Conductor
The diagram shows a current flowing in a conductor in the
direction into the page.
Which is the direction of the force acting on the conductor?
Penyelesaian / Solution Magnet Magnet
Dengan menggunakan peraturan tangan kiri Fleming: A Magnet Magnet
By using Fleming’s left-hand rule: A







4 Rajah menunjukkan wayar membawa arus diletakkan antara
dua kutub magnet.
Dalam arah manakah daya dapat menggerakkan wayar?
The diagram shows a current-carrying wire placed between the
poles of a magnet.
In which direction will the force try to move the wire?
Penyelesaian / Solution
Dengan mengguna peraturan tangan kiri Fleming: A
By using Fleming’s left-hand rule: A









© Nilam Publication Sdn. Bhd. 96



03-Physic F5 2018.indd 96 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Tip Menjawab Soalan SPM


CARA YANG MENARIK UNTUK MENGINGAT BAGAIMANA MELUKIS PASANGAN DAYA LASTIK DALAM
MOTOR ELEKTRIK
AN INTERESTING WAY TO REMEMBER HOW TO DRAW THE COUPLE OF CATAPULT FORCES IN AN
ELECTRIC MOTOR





N
S



Motor arus terus (a.t.)
A direct current (d.c.) motor



Klon Soalan Peperiksaan / Clone examination question :
Terangkan bagaimana sebuah motor arus terus boleh berputar.
Explain how a direct currrent motor is able to rotate.

Penyelesaian / Solution :
Anda boleh jawab soalan ini dengan melukis siri dua gambar rajah, seperti yang ditunjukkkan. Rajah (a) menunjukkan
superposisi dua medan magnet yang berlainan. Rajah (b) menunjukkan hasil saling tindakan antara dua medan magnet ini. UNIT 3
One of the ways to answer this question is two draw a series of two diagrams, as follows. Diagram (a) shows the superposition of two
different magnetic fields. Diagram (b) shows the result of the interaction between these two magnetic fields.
UNIT 3
Daya lastik, F
Catapult force, F


N S
N S

Daya lastik, F
Catapult force, F
Rajah (a) Rajah (b)
Diagram (a) Diagram (b)

Untuk mengingat cara melukis medan lastik dalam Rajah (b),
To remember how to draw the catapult field in Diagram (b),

1. Andaikan anda ingin memandu kereta dari titik N ke titik S.
Imagine that you are driving a car from point N to point S.
2. Apabila anda sampai ke bulatan pekeliling pertama, ikutilah arah aliran trafik itu.
When you reach the first roundabout, just follow the direction of the traffic flow of the first roundabout.
3. Apabila anda sampai ke bulatan pekeliling yang kedua itu, ikutilah arah aliran trafik itu juga. Anda akan sampai ke
titik S.
Then, when you reach the second roundabout, follow the direction of traffic flow of the second roundabout. You will then arrive
at point S.
4. Akhirnya, anda mesti menggambarkisahkan 'medan lastik' itu diregangkan seperti dalam sebuah 'katapult' atau lastik.
Finally you need to think of the 'catapult field' as stretched rubber bands in a catapult.
5. Ini akan memberi arah bagi pasangan daya lastik, F, yang ditunjukkan itu.
This will give the directions of the couple of catapult forces, F, as shown.






97 © Nilam Publication Sdn. Bhd.



03-Physic F5 2018.indd 97 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


Latihan / Exercise


1 Rajah menunjukkan konduktor membawa arus di dalam medan magnet antara dua Penyelesaian / Solution
magnet kekal. Dalam arah manakah konduktor itu akan bergerak? Jawapan D / Answer D
The diagram shows a current-carrying conductor in a magnetic field between two
permanent magnets. In which direction will the conductor be moved? Penerangan / Explanation

Dengan menggunakan Peraturan
B tangan-kiri Fleming, gerakan
konduktor adalah ke arah D.
S A C N By Fleming’s left-hand rule, motion is
towards D.

D

2 Antara rajah berikut, yang manakah menunjukkan daya yang bertindak ke atas kedua- Penyelesaian / Solution
dua konduktor membawa arus? Jawapan D / Answer D
Which of the following diagrams shows the forces that act on the two parallel current-
carrying conductors correctly? Penerangan / Explanation
A V M C V M Arus dalam kedua-dua wayar adalah

I I I I sama arah. Oleh itu, terdapat daya
tarikan. VW akan menarik MN.
F F F F F F The currents in both wires are in the
W N W N same direction. Hence, there is a force
of attraction. VW will attract MN. UNIT 3
B V M D V M
UNIT 3
I I I I
F F
F F F
W N W N



3 Rajah menunjukkan litar elektrik yang terdiri daripada sesiri sel kering, reostat dan Penyelesaian / Solution
gegelung wayar. Jawapan A / Answer A
The diagram shows an electrical circuit consisting of a series of dry cells, a rheostat and
a coil of wire. Penerangan / Explanation
Sel kering Reostat
Dry cells Rheostat Kekuatan medan magnet boleh
ditingkatkan dengan memasukkan
teras besi ke dalam gegelung. Teras
besi ini dimagnetkan apabila arus
mengalir dalam gegelung itu.
The strength of the magnetic field
can be increased by inserting an iron
Gegelung core into the coil. Iron core is being
Coil
magnetized when there is a current
Medan magnet didapati wujud di sekitar gegelung. Antara berikut, yang manakah flowing through the coil.
boleh meningkatkan kekuatan medan magnet?
A magnetic field is found to exist in the vicinity of the coil. Which of the following can
increase the strength of the magnetic field?
A Memasukkan teras besi lembut ke dalam gegelung
Insert an iron core into the coil
B Meningkatkan rintangan pada perintang
Increase the resistance of the resistor
C Menyambungkan sel kering secara selari
Connect the dry cells in parallel


© Nilam Publication Sdn. Bhd. 98



03-Physic F5 2018.indd 98 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


4 Arus di dalam gegelung motor arus terus perlu diterbalikkan setiap setengah putaran Penyelesaian / Solution
supaya Jawapan A / Answer A
The current in the coil of a direct current motor needs to be reversed every half rotation
so that Penerangan / Explanation
A mengekalkan putaran dalam satu arah
maintain the rotation in one direction Komutator dalam motor arus terus
B menjana arus ulang-alik menyongsangkan arah arus yang
generate an alternating current mengalir dalam gegelung dan
C mengekalkan kelajuan putaran mengekalkan putaran dalam satu arah.
maintain a constant speed of rotation The commutator in a d.c. motor
D mengekalkan kekutuban magnet reverses the direction of current flow in
maintain the polarities of the magnets the coil to maintain the rotation in one
direction.








5 Gegelung wayar segi empat tepat diletakkan antara dua magnet kekal seperti yang Penyelesaian / Solution
ditunjukkan dalam rajah di bawah. Jawapan C / Answer C
A rectangular coil of wire is placed between two permanent magnets as shown in the
diagram below. Penerangan / Explanation

Dengan menggunakan Peraturan
tangan-kiri Fleming, gegelung akan
N S berputar dalam arah lawan jam.
By Fleming’s left-hand rule, the UNIT 3
coil will rotate in an anticlockwise
UNIT 3
direction.
P Q







Apabila arus mantap, I mengalir melalui gegelung pada komutator P dan Q, apakah
kesan yang didapati pada gegelung itu?
When a steady current, I, flows through the coil by way of commutators P and Q, what is
the possible effect on the coil?
A Daya bermagnitud yang sama bertindak ke atas kedua-dua sisi gegelung dan
menjadikan gegelung berada dalam kedudukan mendatar.
Forces of equal magnitude act on the two sides of the coil and keep the coil in the
horizontal position.
B Gegelung akan berputar mengikut arah jam.
The coil will rotate in a clockwise direction.
C Gegelung akan berputar mengikut arah lawan jam.
The coil will rotate in an anticlockwise direction.
D Gegelung akan berputar dan kemudian berhenti dalam kedudukan menegak.
The coil will rotate and then stop in the vertical position.















99 © Nilam Publication Sdn. Bhd.



03-Physic F5 2018.indd 99 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


to the rate of change oppose the Untuk menentukan arah arus teraruh yang mengalir dalam konduktor, peraturan tangan- kanan Fleming digunakan (Peraturan Dinamo): To determine the direction of a current induced in a conductor, Fleming's right-hand rule is used



dengan kadar perubahan fluks magnet atau kadar





directly proportional perubahan fluks magnet yang Nota/Note: oleh magnet (Dynamo Rule):





The production of an induced electric current in a conductor which is in a changing magnetic field.





Penerangan / Explanation Penghasilan arus elektrik teraruh dalam suatu konduktor yang berada di medan magnet yang berubah-ubah. antara konduktor atau solenoid dengan medan magnet. between conductor or solenoid and the magnetic field. berkadar langsung menentang Syarat-syarat Requirement Untuk menghasilkan arus teraruh: In order to produce an induced current: gerakan konduktor mesti memotong garis medan magnet (fluks magnet) a moving conductor must cut across the magnetic field lines (magnetic flux














UNIT 3
gerakan relatif relative motion Ialah d.g.e. yang terhasil antara hujung konduktor bergerak atau solenoid dengan magnet kekal Is the e.m.f. produced between the ends of the moving conductor or solenoid and the permanent magnet pemotongan fluks magnet. / The magnitude of the induced electromotive force (e.m.f.) is of magnetic flux or the rate of cutting the magnetic flux. Menyatakan bahawa arus aruhan sentiasa mengalir pada arah yang menghasilkan arus aruhan ini. / States that an induced current alw






Terhasil apabila terdapat Is produced when there is a Menyatakan bahawa magnitud d.g.e. teraruh Perubahan fluks oleh Change of flux lingkage by the coil Solenoid Solenoid Galvanometer Galvanometer











(b) gegelung Bar magnet Magnet bar
Aruhan Elektromagnet Electromagnetic Induction Terminologi / Terminology Daya gerak elektrik teraruh (d.g.e. teraruh) Induced electromotive force (induced e.m.f.) Faraday’s Law of electromagnetic induction Disebabkan oleh Because of Pemotongan fluks (a) magnet Cutting of magnetic flux Galvanometer Galvanometer Wayar Wire

















3.3 Aruhan elektromagnet Electromagnetic induction Arus aruhan Induced current Hukum Faraday tentang aruhan elektromagnet Hukum Lenz Lenz’s Law




© Nilam Publication Sdn. Bhd. 100



03-Physic F5 2018.indd 100 26/08/2019 11:23 AM

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



.
.
Daya gerakan, M Motion, M N bertambah increases





Medan magnet, B Magnetic field, B S Arus aruhan, I Induced current, I Hukum Faraday / Faraday’s Law Untuk menentukan magnitud arus teraruh To determine the magnitude of the induced Berdasarkan Hukum Faraday: Based on Faraday’s Law: Arus aruhan atau d.g.e aruhan boleh ditingkatkan jika: The induced current or induced e.m.f can be increased if: bilangan lilitan solenoid bertambah . the number of turns of the solenoid increases . kekuatan magnet the strength of the magnet laju gerak







current





, maka (a) . (b) pole so that a (c)
The magnitude of the induced e.m.f. and direction of the induced current can be determined


Magnitud d.g.e. aruhan dan arah arus teraruh boleh ditentukan menggunakan
selatan arus aruhan


south UNIT 3

Q
UNIT 3
and Faraday's law. Hukum Aruhan Elektromagnet Laws of Electromagnetic Induction P induced current .



dan hukum Faraday. Lenz's law Q Apabila magnet digerakkan mendekati solenoid, arus diaruhkan di dalam solenoid, maka hujung P mesti diaruhkan untuk menjadi kutub utara maka daya tolakan wujud antara solenoid dan magnet. [Perhatian: Mengikut Hukum Lenz, P Oleh itu, apabila magnet bergerak mendekati atau menjauhi solenoid, kerja dilakukan untuk mengatasi daya yang When the magnet is moved towards the solenoid, current is induced in the solenoid, hence the end P must be induced to become [Not











hukum Lenz by application of Untuk menentukan arah arus teraruh / To determine the direction of the induced current P menjadi kutub utara untuk menentang gerakan magnet masuk ke dalam solenoid] Apabila magnet digerakkan menjauhi solenoid, hujung P diaruhkan untuk menjadi kutub bertentangan. Kerja yang dilakukan ditukarkan kepada tenaga elektrik yang menghasilkan the north pole so that a force of repulsion exists between the solenoid and the magnet. (b) When the magnet is moved away from the solenoid,








Hukum Lenz / Lenz’s Law (a) (b) daya tarikan wujud antara solenoid dan magnet. (c) (a)
















101 © Nilam Publication Sdn. Bhd.



03-Physic F5 2018.indd 101 26/08/2019 11:23 AM