3.2 rintangan Bab 3 Elektrik Fizik Tingkatan 5 KSSM Belajar Bersama Cikgu Najwa
Standard pembelajaran : Murid dapat : 3.2.1 membanding dan membeza kondutor Ohm dan konduktor bukan Ohm 3.2.2 menyelesaikan masalah bagi sambungan litar kombinasi bersiri dan selari 3.2.3 menerangkan maksud kerintangan dawai, ρ 3.2.4 memerihalkan faktor yang mempengaruhi rintangan dawai, melalui eksperimen dan merumuskan = 3.2.5 berkomunikasi tentang aplikasi kerintangan dawai dalam kehidupan harian 3.2.6 menyelesaikan masalah melibatkan rumus rintangan dawai, =
Istilah penting Faktor rintangan 03 Sambungan litar 02 Konduktor Ohm Konduktor Bukan Ohm Jenis konduktor 01 Litar Bersiri Litar Selari Panjang dawai, l Luas keratan rentas dawai, A Kerintangan dawai, ρ
Istilah penting Rumus rintangan dawai 04 perbandingan 05 Bukan Konduktor Semikonduktor Konduktor Superkonduktor Aplikasi kerintangan 06 Elemen Pemanas Wayar Penyambung =
01 Jenis konduktor Konduktor Ohm Konduktor Bukan Ohm
perbandingan Konduktor yang mematuhi hukum Ohm Konduktor yang tidak mematuhi hukum Ohm Konduktor ohm Konduktor bukan ohm
Inferens : Beza keupayaan yang merentasi suatu konduktor bergantung pada arus yang mengalir Hipotesis : Semakin tinggi arus yang mengalir, semakin tinggi beza keupayaan yang merentasi konduktor Tujuan : Mengkaji hubungan antara arus dengan beza keupayaan bagi konduktor Ohm dan konduktor bukan Ohm A Konduktor Ohm (dawai konstantan) B Konduktor Bukan Ohm (mentol berfilamen)
Konduktor ohm Pemboleh ubah : A (a) Dimanipulasikan : Arus, I (b) Bergerak balas : Beza keupayaan, V (c) Dimalarkan : Suhu, diameter dan panjang dawai konstantan Nilai s.w.g. (standard wire gauge) mewakili diameter bagi setiap jenis dawai. Semakin besar nilai s.w.g., semakin kecil diameter dawai G a l e r i MAKLUMAT
Konduktor bukan ohm Pemboleh ubah : B (a) Dimanipulasikan : Arus, I (b) Bergerak balas : Beza keupayaan, V (c) Dimalarkan : Suhu, diameter dan panjang dawai konstantan Sambungan dawai konstantan digantikan dengan mentol berfilamen
Langkah berjaga-jaga • Pastikan dawai penyambung disambungkan dengan ketat. • Elakkan ralat paralaks semasa mengambil bacacaan ammeter dan voltmeter. • Matikan suis sebaik sahaja bacaan diambil supaya suhu dawai konstantan kekal malar sepanjang eksperimen dijalankan. Arus, I/A Beza keupayaan, V / V Dawai konstantan Mentol berfilamen 0.2 0.8 0.7 0.3 1.2 1.1 0.4 1.6 1.6 0.5 2.0 2.2 0.6 2.4 2.9 Keputusan :
Perbincangan : Graf V melawan I bagi dawai konstantan Graf V melawan I bagi mentol filamen 1. Dawai konstantan : konduktor Ohm. Graf V melawan I bagi dawai konstantan ialah garis lurus yang melalui asalan. 2. Graf V melawan I bagi mentol berfilamen berbentuk lengkung. Mentol berfilamen tidak mematuhi hukum Ohm dan bukan konduktor Ohm. Graf V melawan I bagi konduktor Ohm adalah satu garis lurus yang melalui asalan, tetapi graf bagi konduktor bukan Ohm berbentuk lengkung. Kesimpulan :
PERBANDINGAN GRAF V MELAWAN I BAGI KONDUKTOR OHM DAN KONDUKTOR BUKAN OHM Konduktor ohm Konduktor bukan ohm Graf V melawan I Hubungan antara V dengan I Kadar pertambahan voltan Rintangan V I I V V berkadar terus dengan I V bertambah dengan I Tetap Meningkat Malar Meningkat
02 Litar kombinasi Litar Bersiri Litar Selari
LITAR b e r s I r i Litar s e l a r i I = I1 = I2 = I3 I = I1 + I2 + I3 V = V1 + V2 + V3 V = V1 = V2 = V3 R = R1 + R2 + R3 = + +
Tiga buah perintang disusun secara bersiri dan selari seperti yang ditunjukkan dalam Rajah di sebelah. Nilai perintang bagi R1 , R2 dan R3 ialah 2 Ω, 4 Ω dan 12 Ω masing-masing. Apabila suis ditutup, hitungkan (a) rintangan berkesan, R (b) arus dan beza keupayaan yang merentasi perintang 2 Ω (c) arus dan beza keupayaan yang merentasi perintang 4 Ω dan 12 Ω Penyelesaian :
Rajah di sebelah menunjukkan litar kombinasi lima buah perintang yang disambungkan secara bersiri dan selari. Hitungkan : (a) rintangan berkesan, R (b) arus yang mengalir melalui ammeter, I (c) beza keupayaan merentasi titik A dan B, VAB Penyelesaian :
03 Kerintangan dawai
Faktor-faktor yang mempengaruhi rintangan dawai l Panjang dawai A Luas keratan rentas dawai ρ Kerintangan dawai Suhu T
Inferens : Rintangan suatu dawai bergantung pada panjang dawai Hipotesis : Semakin panjang dawai, semakin besar rintangan dawai Tujuan : Mengkaji hubungan antara panjang dawai dengan rintangan dawai Pemboleh ubah : (a) Dimanipulasikan : Panjang dawai, l (b) Bergerak balas : Rintangan, R (c) Dimalarkan : Diameter dawai, kerintangan dawai dan suhu dawai Kerintangan dawai bergantung pada bahan dawai G a l e r i MAKLUMAT
Keputusan : Panjang dawai, l / cm Arus, I / A Beza keupayaan, V / V Rintangan, = / Ω 15 0.5 0.6 1.2 30 0.5 1.2 2.4 45 0.5 1.8 3.6 60 0.5 2.4 4.8 75 0.5 3.0 6.0 90 0.5 3.6 7.2 Kesimpulan : Perbincangan : Analisis Data : Graf R melawan l 2. Graf garis lurus yang melalui asalan 1. Apabila panjang dawai bertambah, rintangan juga bertambah Rintangan dawai, R bertambah dengan apabila panjangnya, l bertambah. Hipotesis diterima.
Inferens : Rintangan suatu dawai bergantung pada luas keratan rentas dawai Hipotesis : Semakin besar luas keratan rentas dawai, semakin kecil rintangan dawai Tujuan : Mengkaji hubungan antara luas keratan rentas dawai dengan rintangan dawai Pemboleh ubah : (a) Dimanipulasikan : Luas keratan rentas dawai, A (b) Bergerak balas : Rintangan, R (c) Dimalarkan : Panjang dawai, kerintangan dawai dan suhu dawai Pastikan suhu dawai adalah tetap sepanjang eksperimen dijalankan kerana perubahan suhu akan mempengaruhi rintangan dawai.
Keputusan : s.w.g. Diameter, d / mm Luas keratan rentas, A / mm2 Arus, I / A Beza keupayaan, V / V Rintangan, R / Ω 22 0.711 0.5 1.0 2.0 24 0.559 0.5 1.2 2.4 26 0.457 0.5 1.4 2.8 28 0.376 0.5 1.6 3.2 30 0.315 0.5 1.8 3.6 Kesimpulan : Perbincangan : Analisis Data : Graf R melawan 1 2. Anggap dawai berbentuk silinder, luas keratan rentasnya, A boleh ditentukan menggunakan rumus = π x 2 2 1. Nilai s.w.g. dawai setara dengan diameter dawai tersebut. Dawai dengan nilai s.w.g. yang besar mempunyai diameter yang kecil. Rintangan dawai, R berkadar songsang dengan luas keratan rentasnya, A. 3. Rintangan dawai, R bertambah apabila luas keratan rentas dawai berkurang. 4. Bagi graf R melawan 1 , satu garis lurus melalui asalan, O akan diperoleh. R 1 0
KERINTANGAN DAWAI - Kerintangan dawai, ρ ialah suatu ukuran bagi keupayaan konduktor untuk menentang pengaliran arus elektrik - Unit : ohm-meter (Ωm) - Nilai kerintangan bergantung pada sifat semula jadi bahan dan suhu bahan tersebut
Inferens : Rintangan suatu dawai bergantung pada kerintangan dawai Hipotesis : Semakin besar kerintangan dawai, semakin besar rintangan dawai Tujuan : Mengkaji hubungan antara kerintangan dawai dengan rintangan dawai Pemboleh ubah : (a) Dimanipulasikan : Kerintangan dawai, ρ (b) Bergerak balas : Rintangan, R (c) Dimalarkan : Panjang dawai, diameter dawai dan suhu dawai Pastikan suhu dawai adalah tetap sepanjang eksperimen dijalankan kerana perubahan suhu akan mempengaruhi rintangan dawai.
Keputusan : Dawai Bacaan Ammeter, I / A Bacaan voltmeter, V/V Rintangan, = / V Konstantan 0.5 6.3 12.6 Kuprum 0.5 0.2 0.4 Tungsten 0.5 0.6 1.2 Kesimpulan : Perbincangan : 1. Konduktor yang berbeza memberikan rintangan yang berbeza. Bahan yang berlainan mempunyai kerintangan yang berbeza dan memberikan rintangan yang berbeza. Apabila kerintangan bahan bertambah, rintangannya bertambah juga. 2. Konstantan memberikan rintangan tertinggi, diikuti oleh tungsten dan Hipotesis diterima. kuprum memberikan rintangan terendah. 3. Bahan berlainan memberikan rintangan yang berbeza kerana bahan berlainan mempunyai kerintangan, ρ yang berbeza. 4. Rintangn bahan bertambah apabila kerintangan bahan bertambah.
Rumusan faktor-faktor yang mempengaruhi rintangan dawai ρ = pemalar yang dikenali sebagai kerintangan dawai R ∝ l ∝ 1 ∝ =
04 Aplikasi Kerintangan dawai
Elemen Pemanas - Piring pemanas bertindak sebagai elemen pemanas - Bahan konduktor yang mempunyai kerintangan dan takat lebur yang tinggi serta tahan lama.
Wayar Penyambung - Wayar penyambung terdiri daripada dawaidawai logam yang halus - Dawai kuprum digunakan kerana mempunyai kerintangan rendah bagi mengelakkan dawai menjadi cepat panas apabila arus mengalir melaluinya.
Perbandingan bahan Bukan Konduktor Semikonduktor Konduktor Superkonduktor
Bukan Konduktor - Bahan yang tidak mengkonduksikan elektrik - Penebat yang baik - Nilai kerintangan paling tinggi - Contoh : plastik, kayu
Semikonduktor - Bahan yang mengkonduksikan elektrik - Mengkonduksikan elektrik lebih baik daripada penebat tetapi tidak sebaik konduktor - Nilai kerintangan antara bukan konduktor dengan konduktor - Contoh : silicon, germanium
Konduktor - Bahan yang dapat mengkonduksikan elektrik - Nilai kerintangan yang rendah - Contoh : besi, karbon
Superkonduktor - Bahan yang mengkonduksikan elektrik tanpa mengalami sebarang rintangan - Nilai kerintangan 0 Ω pada suhu genting - Contoh : cesium apabila berada pada atau di bawah suhu 1.5 K. Suhu genting, Tc : suhu apabila kerintangan suatu superkonduktor menjadi sifar
05 Penyelesaian masalah
Kerintangan dawai konstantan dengan panjang 50.0 cm dan diameter 0.6 mm ialah 49 x 10-8 Ωm. Hitungkan rintangan dawai konstantan tersebut. Penyelesaian :
Azwan ialah seorang konstraktor di Taman Kota Puteri. Dia mendapati bahawa segulung wayar kuprum tulen dengan panjang 500 m dan jejari 0.5 mm mempunyai rintangan 10.8 Ω. Berapakah nilai kerintangan wayar kuprum tersebut ? Penyelesaian :
Rantaian konsep Suatu ukuran bagi keupayaan konduktor untuk menentang pengaliran arus elektrik Kerintangan dawai Konduktor Ohm Konduktor Bukan Ohm Konduktor Rumus Rintangan dawai Litar bersiri Lita selari litar =
CREDITS: This presentation template was created by Slidesgo, including icons by Flaticon, and infographics & images by Freepik Terima kasih Selamat Maju Jaya