5.1 Elektron 2021

FIZIK TING 5

ELEKTRONIK

5.1 ELEKTRON

5.1 ELEKTRON

Apakah maklumat yang diperolehi
dari graf pada skrin cardiografi?

Bagaimana gambar terbentuk di
atas skrin tv?



STANDARD
PEMBELAJARAN 1

5.1.1 Menerangkan
pancaran termion dan
sinar katod

Aktiviti 1 Tujuan: Menerangkan pancaran termion

1. Permukaan logam mengandungi
bilangan elektron bebas yang
banyak. Apakah elektron bebas?

 Logam mempunyai bilangan …e…le…kt…ro…n ….

yang banyak yang bebas bergerak.
 Pada suhu bilik, elektron-elektron adalah

b…eb…a…s .. bergerak tetapi tetap berada di
dalam logam.
 Elektron-elektron tidak boleh lepas

daripada permukaan sebab mereka ditarik
oleh …d…ay…a .. tarikan nuklues atom.

2. Apa yang berlaku kepada tenaga
electron jika logam dipanaskan?

Tenaga akan bertambah

3. Apa yang berlaku kepada electron
bebas jika logam dipanaskan pada
suhu tinggi?

Elektron mendapat tenaga yang cukup
untuk terlepas daripada permukaan logam

4. Apakah nama yang diberikan Pancaran termion ialah proses
kepada proses yang membebaskan pembebasan electron daripada
elektron?
permukaan logam yang
Pancaran termion dipanaskan.



Apabila gegelung dipanaskan, elektron dibebaskan.

Apa akan berlaku kepada elektron yang Elektron akan dipecutkan ke
dibebaskan itu jika satu anod diletakkan anod!
dalam tiub vakum?

Aktiviti 2 Tujuan: Menerangkan sinar katod

1. Apakah itu tiub vakum?

Ia mengandungi filamen
tungsten, katod dan anod.
Filamen disambung pada
bekalan kuasa 6 V.

2. Nyatakan sambungan
terminal yang betul untuk
katod dan anod.

Katod disambung pada terminal
negatif dan anod disambung pada
terminal positif satu bekalan kuasa
VLT

Aktiviti 2 Tujuan: Menerangkan sinar katod

3. Apa yang berlaku kepada
penunjuk milliammeter jika
anda menekankan suis bekalan
kuasa 6 V, S1?
Tidak terpesong

4. Ini menandakan apa?

Arus tidak mengalir

Aktiviti 2 Tujuan: Menerangkan sinar katod

5. Tekan suis S1 dan S2 (bekalan
kuasa VLT). Apa yang berlaku
kepada bacaan milliammeter?

Penunjuk terpesong

6. Ini menandakan apa?

Arus mengalir

7. Terangkan jawapan anda di soalan 6
• Bila suis S1 ditutup, arus mengalir dan memanaskan filamen dan

katod.
• Elektron dibebaskan.
• Beza keupayaan yang tinggi antara katod dan anod

menyebabkan elektron dipecutkan ke anod.
• Bila elektron tiba di anod, litar lengkap dan arus mengalir.

Aktiviti 2 Tujuan: Menerangkan sinar katod

Apa akan berlaku kepada penunjuk miliammeter jika
sambungan diterbalikkan?
Penunjuk tidak terpesong
Elektron dibebaskan bila filament dipanaskan.
Tetapi elektron tidak akan tertarik ke katod yang juga
bercas negatif.
Tiada arus mengalir

Aktiviti 2 Tujuan: Menerangkan sinar katod

Pancaran termion berlaku
bila electron mendapat

cukup tenaga untuk terlepas
dari permukaan katod yang

dipanaskan.

SINAR KATOD : alur elektron
berhalaju tinggi

Pancaran termion dan penghasilan sinar katod dalam tiub vakum

Apabila katod disambung ke anod oleh bekalan kuasa voltan lampau
tinggi (VLT), satu alur elektron halus akan dipecutkan ke anod.

Aktiviti 2 Tujuan: Menerangkan sinar katod

Senapang elektron

9. Rajah menunjukkan satu
senapang electron.

(a) Apakah senapang elektron?
Satu tiub vakum untuk
menghasilkan sinar katod.

(c) Mengapakah ruang dalam
senapang electron divakumkan?

Supaya tiada perlanggaran elektron
dengan molekul-molekul udara dan
tiada pengionan.

Prinsip kerja senapang elektron Anod
Memecutkan elektron daripada
6 V a.u katod.
Memanaskan filamen

Filamen / katod Skrin pendaflour
Membebaskan Menukarkan
elektron setelah tenaga kinetic
dipanaskan. elektron ke tenaga
cahaya.
Voltan lampau tinggi
Hasilkan beza keupayaan tinggi
antara katod & anod untuk
memecutkan elektron ke anod.

Cathode rays can be used in picture
tube of a television, a cathode ray
oscilloscope and the visual display on a
radar screen.

STANDARD
PEMBELAJARAN 2

5.1.2 Menerangkan kesan
sinar katod di bawah
pengaruh medan
elektrik dan medan
magnet

Tiub pemesongan

Tiub Palang Maltese

Sifat-sifat sinar katod boleh dikaji
menggunakan tiub palang Maltese
dan tiub pemesongan.

Aktiviti 3 Mengkaji ciri-ciri sinar katod menggunakan tiub Palang Maltese

Radas: Tiub Palang Maltese, bekalan
kuasa voltan lampau tinggi, VLT, wayar
penyambung dan magnet

Aktiviti 3 Mengkaji ciri-ciri sinar katod menggunakan tiub Palang Maltese

Prosedur
6 V bekalan
pemanas
dihidupkan.

Pemerhatian /
Bayang palang
kelihatan. Cahaya
kuning dihasilkan
atas skrin.

Penerangan Kesimpulan
Bayang dihasilkan oleh Cahaya bergerak
cahaya daripada filamen lurus
dipanaskan yang dihalang
oleh palang.

Aktiviti 3 Mengkaji ciri-ciri sinar katod menggunakan tiub Palang Maltese

Prosedur
6 V bekalan pemanas dan
bekalan kuasa 3 kV VLT
dihidupkan.

Pemerhatian /
Bayang gelap
palang Maltese
dikelilingi oleh
cahaya hijau.

Penerangan Kesimpulan
Elektron yang dibebaskan dipecut Sinar katod bergerak
ke anod dan ke skrin. Bayang lurus dan hasilkan
palang dihasilkan oleh sinar katod kesan pendarflour.
yang dihalang oleh palang.

Sinar katod bergerak lurus.
Sinar katod menyebabkan kesan berpendarflor
Sinar katod membawa tenaga kinetik yang
ditukarkan kepda tenaga cahaya apabila ia
hentam skirn.





Aktiviti 3 Mengkaji ciri-ciri sinar katod menggunakan tiub Palang Maltese

Prosedur
Bekalan pemanas 6 V &
VLT 3 kV dihidupkan.
Dua magnet bar
diletakkan di tepi tiub.

Pemerhatian /
Bayang sinar katod
tersesar ke bawah.

Penerangan Kesimpulan
Satu daya magnet dihasilkan Sinar katod
kerana sinar katod membawa dipesongkan oleh
cas negatif. medan magnet.

Namakan peraturan yang digunakan untuk Peraturan Tangan kiri
menentukan arah pesongan bayang
Fleming

Medan magnet ke atas dari utara ke selatan
Arus ke kiri (lawan arah elektron)
Bayang bergerak ke B

Arah gerakan bayang gelap Medan magnet ke kiri dari utara ke selatan
ditunjukkan oleh peraturan Arus ke dalam (lawan arah elektron)
tangan kanan Fleming Bayang bergerak ke bawah

Arah gerakan bayang gelap ditunjukkan oleh peraturan
tangan kanan Fleming

Medan magnet ke kiri dari utara ke
selatan
Arus ke dalam (lawan arah elektron)
Bayang bergerak ke atas, C

Tiub pemesongan

Aktiviti 4 Mengkaji kesan sinar katod di bawah pengaruh medan magnet

Aktiviti 4 Mengkaji kesan sinar katod di bawah pengaruh medan magnet

Prosedur
Sambungkan ke bekalan
kuasa 6.0 V a.u.
Sambungkan anod dan
katod ke bekalan kuasa
VLT 1.

Pemerhatian Penerangan
Tiada pemesongan

Kesimpulan
Sinar katod bergerak
lurus



Aktiviti 4 Mengkaji kesan sinar katod di bawah pengaruh medan magnet

Prosedur
Sambungkan ke bekalan
kuasa 6.0 V a.u.
Sambungkan anod dan
katod ke bekalan kuasa
VLT 1 dan VLT 2

Pemerhatian Penerangan
Lintasan terpesong ke
atas ke terminal +ve EHT2

Kesimpulan
Sinar katod terpesong
dalam medan elektrik dan
bercas negatif.



Aktiviti 4 Mengkaji kesan sinar katod di bawah pengaruh medan magnet

Prosedur VLT 2
Ulang eksperimen dengan EHT 2
plat atas disambungkan ke
terminal negatif EHT 2 dan VLT 1
plat bawah disambungkan EHT 1
ke terminal +ve.

Pemerhatian Penerangan
Lintasan parabola dan terpesong
ke bawah ke terminal +ve

Kesimpulan
Sinar katod terpesong dalam
medan elektrik dan bercas
negatif.



Ciri-ciri Sinar Katod

1. Bergerak lurus dalam vakum
2. Mempunyai tenaga kinetic dan momentum.
3. Bercas negatif
4. Dipesongkan oleh medan magnet dan elektrik
5. Menghasilkan kesan berpendarfluor: tenaga kinetic

bertukar ke cahaya bila hentam skrin.

STANDARD
PEMBELAJARAN 3

5.1.3 Menentukan halaju
electron dalam tiub
sinar

Apabila beza keupayaan dikenakan merentasi katod Tenaga kinetic akan
dan anod, elektorn mendapat tenaga keupayaan berubah ke tenaga
elektrik, eV cahaya dan haba
apabila ia
Perubahan tenaga menghentam.
dalam tiub sinar
katod.

Elektron yang dibebaskan akan memperolehi
tenaga kinetic, ½ mv2 dan akan dipecutkan ke
halaju maksimum, v.

Perubahan Tenaga dalam Tiub Sinar Katod

Tenaga Elektrik
E = eV

Haba + cahaya

Tenaga elektrik Tenaga Kinetik Haba + cahaya
E = eV E = ½ mv2



Aktiviti 5 Halaju electron dalam tiub sinar katod Keupayaan
1. Nyatakan jenis tenaga dan elektrik

pergerakan sinar katod dalam Tenaga kinetik
tiub sinar katod.
Cahaya & haba
Pecutan
Halaju seragam

2. Namakan tenaga yang dibekalkan 5. Diberi m = jisim electron, v = laju
kepada sinar katod oleh bekalan electron, tulis persamaan yang
kuasa VLT di antara katod dengan menghubungkan tenaga, E, m
anod. dan v.

Tenaga keupayaan elektrik E = ½ mv2

3. Diber Q = e, cas 1 electron, 6. Tenaga dalam soalan 2 akan
1.6 x 10-19 C, V = beza keupayaan dipindahkan kepada tenaga
merentasi katod dengan anod. dalam soalan 4. Namakan prinsip
Tulis satu persamaan yang fizik yang menghubungkan antara
menghubungkan antara tenaga, kedua-dua tenaga ini.
E, e dan V
Prinsip keabadian Tenaga
eV = E

4. Namakan tenaga yang diperolehi
oleh electron apabila ia memecut
daripada katod menuju ke skrin.

Tenaga kinetik

7. Tulis persamaan yang 10. Jika beza keupayaan yang
menghubungkan kedua-dua merentasi katod dan anod sebuah
tenaga mengikut prinsip yang tiub vakum ialah 4 500 V,
dinyatakan dalam soalan 6. berapakah laju electron ketika

eV = ½ mv2 sampai di anod tiub vakum itu?

8. Nyatakan perubahan tenaga yang eV = 1.6 x 10-19 x 4500
diperolehi oleh electron daripada = ½ x 9.1 x 10-31 x v2
katod ke skrin.
v2 = 2 x 1.6 x 10-19 x 4500
Tenaga elektrik ke tenaga kinetik ke 9.1 x 10-31
haba dan cahaya
= 1.58 x 1015
9. Beza keupayaan antara katod v = 3.98 x 107 m/s
dengan anod ialah 3000 V. Cas

satu electron ialah 1.6 x 10-19 C.

Hitung tenaga kinetik yang KE = eV = 1.6 x 10-19 x 3000
diperolehi oleh electron Ketika ia = 4.8 x 10-16 J
sampai ke anod.

Example 1

1. Voltage across the across the anode and
cathode in an electron gun is 8 kV. Calculate
the kinetic energy of the electron.

kinetic energy = eV
= 1.6 x 10-19 x 8000
= 12.8 x 10-16 J

Example 2

Electron gun in a television set has a potential
difference between the anode and cathode is 5 kV.
What is the speed of the electron?

e = charge of an electron = 1.6 x 10-19 C

m = mass of an electron = 9 x 10-31 kg

eV = ½ mv2 v2 = 2 x 1.6 x 10-19 x 5000

9 x 10-31
= 2.84 x 1015
= 28.4 x 1014
v = 4.22 x 107 m/s

TUTORIAL 5.1