3.1 Arus dan beza keupayaan Bab 3 Elektrik Fizik Tingkatan 5 KSSM Belajar bersama Cikgu Najwa
Standard pembelajaran : Murid dapat : 3.1.1 menerangkan maksud medan elektrik 3.1.2 memerihalkan kekuatan medan elektrik, E 3.1.3 menerangkan kelakuan zarah bercas di dalam suatu medan elektrik 3.1.4 mendefinisi arus elektrik 3.1.5 mendefinisi beza keupayaan, V
Istilah penting : Arus elektrik Medan elektrik Kekuatan medan elektrik Kelakuan zarah bercas Konsep Sifat Konsep Beza keupayaan Konsep
Perhatikan fenomena di sekeliling… - Fenomena kilat - Bagaimanakah fenomena ini boleh terjadi ? - Geseran antara awan dan udara menyebabkan awan dicas dengan cas-cas elektrik. - Kilat berlaku kerana daya tarikan yang wujud antara cas positif pada Bumi dan cas negatif pada awan. - Salah satu fenomena yang berkait dengan cas elektrostatik.
Kajian cas elektrostatik di dalam suatu medan elektrik 01
Contoh kewujudan cas elektrostatik dalam medan elektrik dalam kehidupan harian
Contoh kewujudan cas elektrostatik dalam medan elektrik dalam kehidupan harian
Cas Elektrostatik - Elektrostatik adalah interaksi di antara dua jenis cas yang pegun : - cas positif ( proton ) - cas negatif ( elektron ) Imbas kembali - Unit S.I. bagi cas ialah coulomb (C). - Cas elektrostatik bertindak dalam suatu medan elektrik. + - - - Cas-cas yang sama jenis akan saling menolak Cas-cas yang berlainan jenis akan saling menarik + +
Aktiviti Tujuan : Mengkaji medan elektrik dengan menggunakan kit medan elektrik • Jangan sentuh mana-mana bahagian logam apabila bekalan kuasa V.L.T. sedang digunakan. • Pastikan suis bekalan kuasa V.L.T. dimatikan apabila tiada pemerhatian direkodkan. Langkah berjaga-jaga
Keputusan : Bentuk plat Plat Medan elektrik Dua sfera bercas Sfera bercas dengan plat satah bercas Dua plat satah selari bercas
Perbincangan : Kesimpulan : 1. Garis medan elektrik biasanya akan keluar daripada cas positif dan menuju ke arah cas negatif 2. Apabila dua objek yang berlainan cas diletakkan berdekatan antara satu sama lain, garis medan elektrik akan melanjur dari objek yang bercas positif ke objek yang bercas negatif. 3. Garis medan elektrik tidak akan bertindih dan tidak bersilang antara satu sama lain. Medan elektrik wujud di sekitar suatu objek bercas dan diwakili oleh garis medan elektrik. Corak garis medan elektrik bergantung kepada bentuk dan bilangan objek bercas.
Corak medan elektrik
Konsep Medan elektrik 02 Maksud & Kekuatan
“Kawasan sekitar suatu zarah bercas di mana sebarang cas elektrik yang berada dalam kawasan tersebut akan mengalami daya elektrik.” —Medan elektrik Q Medan elektrik A B q F - Objek A bercas Q - Objek B bercas q - Daya elektrik, F
Corak medan elektrik di sekitar zarah dengan cas positif dan cas negatif Garis medan bermula Zarah dengan cas positif Zarah dengan cas negatif Garis medan berakhir Garis medan elektrik disekeliling suatu zarah cas positif sentiasa menghala ke luar manakala medan elektrik di sekeliling suatu cas negatif menghala ke dalam
- Corak medan elektrik boleh dilukis menggunakan garis-garis beranak panah. - Setiap garis beranak panah mewakili satu garis medan elektrik. Dua zarah dengan cas yang berbeza Dua zarah dengan cas yang sama Zarah dan plat satah dengan cas yang berbeza Dua plat satah selari dengan cas yang berbeza + - - - + - - - - - - - - - - - - + + + + + +
Kekuatan Medan Elektrik + - - Andaikan satu cas uji positif, q diletakkan dalam satu medan elektrik. - Cas uji tersebut akan mengalami daya elektrik, sama ada daya tolakan atau daya tarikan bergantung pada jenis zarah bercas. Daya elektrik yang bertindak ke atas cas uji positif dalam medan elektrik + Daya tolakan q F + q F Daya tarikan
daya elektrik yang bertindak ke atas seunit cas positif yang terletak pada titik itu. Kekuatan medan elektrik, E = E = kekuatan medan elektrik F = daya elektrik q = kuantiti cas elektrik Unit S.I. bagi E ialah newton per coulomb (N C-1 )
yang dihasilkan oleh dua plat bercas yang selari Kekuatan medan elektrik, E = E = kekuatan medan elektrik V = beza keupayaan di antara dua plat selari d = jarak di antara dua plat selari Unit S.I. bagi E mengikut rumus ini : Volt per meter (V m-1 ) + + + + + + - - - - - - d Medan elektrik di antara dua plat selari yang bertentangan cas V + -
Kelakuan zarah bercas di dalam suatu medan elektrik Tujuan : Mengkaji kesan medan elektrik ke atas objek bercas
Kelakuan medan elektrik ke atas bola polisterina bersalut logam - Bola neutral - Bola disesarkan sehingga menyentuh plat positif, bola ditarik ke plat negatif - Bola ditarik ke plat positif - Bola berayun berulang-alik
Kesan medan elektrik ke atas nyalaan lilin - Nyalaan lilin tersebar - Udara mengion menjadi ion positif dan ion negatif - Ion negatif tertarik ke plat positif, ion positif tertarik ke plat negatif - Sebaran tertarik ke plat negatif lebih besar
Konsep Arus elektrik 03 Definisi & formula
Kadar pengaliran cas dalam satu konduktor Arus elektrik, I = I = arus Q = jumlah cas t = masa Unit S.I. bagi I ialah coulomb per saat (C s-1 ) atau Ampere (A) Cas Konduktor Cas elektrik mengalir dalam suatu konduktor
Konsep Beza keupayaan 04 Definisi & formula
Kerja yang dilakukan untuk menggerakkan satu coulomb cas di antara dua titik tersebut Beza keupayaan, V = V = beza keupayaan W = kerja yang dilkaukan E = tenaga yang digunakan Q = jumlah cas yang mengalir Unit S.I. bagi V : joule per coulomb (J C-1 ) atau Volt (V) = Beza keupayaan 1V bermaksud kerja sebanyak 1 J dilakukan untuk menggerakkan 1 C cas dari satu titik ke titik yang lain Cas pada + - keupayaan tinggi Cas pada keupayaan rendah Tenaga dibekalkan kepada setiap coulomb cas oleh sel kering Tenaga dari setiap coulomb cas dipindah kepada tenaga cahaya Mentol dan haba
Penyelesaian Masalah berkaitan arus dan beza keupayaan 05
1 Beza keupayaan 240 V dikenakan ke atas dua plat selari yang terletak 10 cm antara satu sama lain. (a) Tentukan keadaan medan elektrik yang dijanakan. (a) Apakah jarak antara dua plat selari tersebut jika beza keupayaan dinaikkan kepada 500 V dan kekuatan medan elektrik dikekalkan ? Penyelesaian : (a) = = 240 0.1 = 2 400 V m-1 (b) 2 400 = 500 = 500 2 400 = 0.208 m = 20.8 cm
2 Apabila suatu cas diuji 0.25 μC diletakkan dalam suatu medan elektrik, ia mengalami suatu daya 0.18 N bertindak ke atasnya. Hitungkan kekuatan medan elektrik yang dialami oleh cas elektrik itu ? Penyelesaian : Cas Q = 0.25 μC = 0.25 x 10-6 μC Daya, F = 0.18 N = = 0.18 0.25 x 10 − 6 = 7.2 x 105 N C-1
3 Kilat ialah satu contoh arus elektrik yang menakjubkan. Dalam suatu kilat tipikal, 0.2 s diambil untuk memindahkan 109 J tenaga pada suatu voltan 5 X 107 V. Hitungkan jumlah cas yang dipindahkan dan arus yang mengalir dalam masa 0.2 s. Penyelesaian : Tenaga, W = 109 J Voltan, V = 5 x 107 V = = 109 5 x 107 = 20 C Jumlah cas yang dipindahkan ialah 20 C I = = 20 0.2 = 100 A Arus yang mengalir dalam masa 0.2 s ialah 100 A
Rantaian Konsep Kadar pengaliran cas dalam satu konduktor Arus elektrik Kawasan sekitar suatu zarah bercas di mana sebarang cas elektrik yang berada dalam kawasan tersebut akan mengalami daya elektrik. Medan elektrik Kerja yang dilakukan untuk menggerakkan satu coulomb cas di antara dua titik tersebut Beza keupayaan daya elektrik yang bertindak ke atas seunit cas positif yang terletak pada titik itu. Kekuatan medan elektrik
Selesaikan…
Terima Kasih Selamat Maju Jaya