(a) Arus (I)Daripada pelajaran 1 ,Arus adalah kadar pengaliran casatau arus = kuantiti cas

masa

atau I = Q t

Arus disebut sebagai "arus melalui......."Oleh itu untuk menyukat arus melalui suatu komponen elektrik (misalnya mentol) , ammeter mesti disambung sesiri dengan mentol

(b) Beza keupayaan (V)

Suatu jasad akan bergerak(jatuh) dari dua tempat yang berlainan ketinggian kerana terdapat perbezaan tenaga keupayaan graviti.Bagi suatu arus elektrik pula ia akan mengalir jika terdapat perbezaan keupayaan elektrik di antara dua titik dalam litar.Arus mengalir dari titik X ke Y kerana terdapat perbezaan keupayaan elektrik di antara kedua- duanya di mana sel adalah sebagai sumber tenaga untuk mewujudkan beza-keupayaan.Oleh itu ,

Beza keupayaan merentasi dua titik ialah kerja dilakukan untuk menggerakkan seunit cas.

atau beza keupayaan = kerja = tenaga cas cas

atau V = E

Q

unit S.Inya bagi V = Volt(V) E = Joule(J) Q = Coloumb (C)

1 V = 1 J C-1

Beza keupayaan disebut sebagai "beza keupayaan merentasi......."Oleh itu untuk menyukat beza keupayaan merentasi suatu komponen elektrik (misalnya mentol) , voltmeter mesti disambung selari dengan mentol

Contoh 1

Apabila suatu perintang elektrik disambung ke satu sel kering 12 C cas mengalir dan 36J tenaga elektrik di bekalkan kepada perintang.Berapakah beza keupayaan merentasi perintang itu?

Penyelesaian

Contoh 2

Apabila berlaku ribut petir selama 2 saat,12.5 A arus terhasil dan beza keupayaan 5 x 10 5 kV merentasi awan dan permukaan bumi.Tentukan(a) Jumlah cas terhasil(b) Jumlah tenaga yang dijanakan

Penyelesaian

(C) Hubungan V dan I bagi konduktor logam

(i) Hukum Ohm

PELAJARAN 2ARUS,BEZA KEUPAYAAN DAN RINTANGAN

Hukum Ohm menyatakan beza keupayaan merentasi suatu konduktor logam berubah secara langsung kepada arus yang melaluinya jika suhu dan sifat fizik lain adalah tetap.

atau V I ,jika T adalah tetap

(ii) Eksperimen untuk mentahkik Hukum Ohm

Hidupkan arus dan catatkan bacaan ammeter sertabacaan voltmeter.Bacaan ammeter = I dan bacaan Voltmeter = VDengan melaraskan reostat supaya nilai arus berubah, ulangi eksperimen sebanyak 5 kaliPlot graf V lawan I

Daripada graf didapati V ISebagai langkah berjaga-jaga jangan gunakan nilaiarus yang terlalu tinggi,supaya suhu konduktor adalah tetap.

(iii) Eksperimen untuk hubungan beza keupayaan dan arus pada suatu konduktor logam Hukum OhmHipotesis : Jika arus bertambah maka beza keupayaan bertambahP.U.manupulatif : arusP.U respons : beza keupayaanP.U dimalarkan : suhu dawai

Hidupkan arus dan catatkan bacaan ammeter sertabacaan voltmeter.Bacaan ammeter = I dan bacaan Voltmeter = VDengan melaraskan reostat supaya nilai arus berubah, ulangi eksperimen sebanyak 5 kaliJadualkan dataArus,I Beza keupayaan,V

Plot graf V lawan I

Daripada graf didapati apabila arus bertambah maka beza keupayaan bertambah,maka hipotesis disokong.Sebagai langkah berjaga-jaga jangan gunakan nilaiarus yang terlalu tinggi,supaya suhu konduktor adalah tetap.

(iv) Konduktor Ohm dan Konduktor Bukan Ohm

Konduktor Ohm ialah konduktor yang mematuhi Hukum Ohm dimana apabila graf V lawan I atau graf I lawan V diplotkan satu graf garis lurus melalui asalan diperolehi.Berikut adalah beberapa contoh konduktor Ohm dan Konduktor Bukan Ohm.

(d) Rintangan (R)

(i)Rintangan dan Unit S.Inya

Rintangan ialah nisbah beza keupayaan kepada arusyang melaluinya.@ R = V I di mana R = rintangan V = beza keupayaan I = arus

Unit S.I.nya ialah Ohm ()

1 = 1 V A-1

I

R = 1 V keceunan

(ii) Eksperimen untuk menentukan rintangan suatu mentol lampu .

Hidupkan arus dan catatkan bacaan ammeter sertabacaan voltmeter.Bacaan ammeter = I dan bacaan Voltmeter = VKirakan rintangan dengan rumus R = V I

Dengan melaraskan reostat supaya nilai arus berubah,ulangi eksperimen sebanyak 5 kali.Tentukan nilai purata rintangan.

(iii) Faktor-faktor yang mempengaruhi rintangan

Di antara faktor-faktor yang mempengaruhi rintanganialah:-(a) Panjang perintang ( l) Rintangan berubah secara langsung dengan panjang ( R I )

(b) Luas keratan rentas (A) Rintangan berubah secara songsang dengan luas keratan rentas ( R 1 ) A

(c) Jenis bahan perintang

Bagi konduktor logam seperti kuprum rintangannya adalah rendah.

Bagi penebat seperti getah rintangannya adalah sangat tinggi.(d) Suhu Suhu juga mempengaruhi rintangan . Bagi konduktor logam (dawai kuprum atau filamen mentol) apabila suhu bertambah rintangannya bertambah.Bagi aloi seperti dawai eureka dan konstantan,rintangannya hampir tak berubah walaupun suhu berubah. Bagi bahan semikonduktor seperti termistor, rintangan berkurangan bila suhu bertambah

(iv) Eksperimen untuk menentukan faktor-faktoryang mempengaruhi rintangan

Sambungkan satu dawai konstantan denganpanjang tertentu di antara X dan YHidupkan suis dan catatkan bacaan ammeterserta bacaan voltmeterBacaan ammeter = I ,Bacaan Voltmeter = VKirakan rintangan dengan rumus R = V IUlangi eksperimen dengan panjang dawaikonstantan yang berlainanUlangi lagi eksperimen dengan menggunakanpanjang dawai konstantan yang tetap tetapiberlainan luas keratan rentas (S.W.G) nya.Ulang sekali lagi eksperimen dengan panjangdan luas keratan yang tetap tetapi dengandawai nikrom dan manganain.Didapati (i) apabila panjang dawai bertambahrintanganya bertambah. (ii) apabila luas keratan rentas bertambahrintangannya berkurangan(iii) apabila bahan berlainan jenis digunakanrintangannya adalah berlainan.Oleh itu di antara faktor-faktor yang mempengaruhirintangan ialah panjang,luas keratan rentas danjenis bahan.

(v) Eksperimen untuk menunjukkan perubahanrintangan dengan suhu

Laraskan reostat sehingga mentol tak menyalaHidupkan arus dan catatkan bacaan ammeter sertabacaan voltmeter.Bacaan ammeter = I dan bacaan Voltmeter = VKirakan rintangan dengan rumus R = V ILaraskan reostat hingga mentol itu malap dankemudian menyala dengan terang dan kirakanrintangan bagi setiap keadaan kecerahan mentolDidapati apabila kecerahan mentol bertambah

rintangan juga bertambah.Ini menunjukkan rintangan bagi filamen mentolbertambah apabila suhu bertambah.(vi) Eksperimen untuk mencari hubungan antara rintangan dengan panjang dawaiHipotesis:Jika panjang dawai bertambah ,maka rintangan bertambahPU.manupulatif : panjang dawai LPU. Respons : rintangan,RPU.dimalarkan : jenis dawai,suhu,tebal dawai

Ukur panjang dawai = LHidupkan suis dan catatkan bacaan ammeterserta bacaan voltmeterBacaan ammeter = I ,Bacaan Voltmeter = VKirakan rintangan dengan rumus R = V

IUlangi eksperimen sebanyak 5 kali dengan panjang dawai berlainan pula.Jadualkan data

RL

Plotkan graf R lawan LR

L

(vii) Jenis-Jenis Perintang

Perintang Karbon : Mempunyai nilai yang tetap apabila suhu berubah(Perintang piawai)

Reostat : Mempunyai nilai yang berubah mengikutmagnitud arus

Termistor : Mepunyai nilai rintangan yang berubahmengikut suhu di mana apabila suhu bertambahrintangannya bertambah dan arus yang kecilmengalir.

Perintang foto (LDR):Perintang peka cahayadimana rintangannya berubah mengikut kuantiti cahaya di mana apabila kuantiti cahayabertambah,rintangannya berkurangan.

(viii) SuperkonduktorSuperkonduktor ialah bahan yang mempunyai rinntangan sifar tetapi boleh digunakan secara praktikal.

Rintangan satu superkonduktor secara tiba-tiba akan jatuh dengan tiba-tiba kepada sifar jika suhunya rendah daripada suhu transisi superkonduktor,Tc.Contoh bahan-bahan dikenal pasti sebagai superkonduktor iaiatu aluminium (Tc= 1.2 K), Plumbum (Tc= 7.2 K), Niobium (Tc= 9.3 K), Nb3Sn (Tc= 18 K) , Nb3Ge (Tc= 23 K) dan YBa2Cu3O2 (Tc= 100 K).Digunakan dalam bidang pengangkutan , perubatan perindustrian dan pertahanan.

1 Beza keupayaan merentasi dua titik dalam suatu kondukor logam adalah 1 Volt jika

A arus 1 A mengalir melalui konduktor selama 1 saat

B kuasa 1 W dijanakan apabila 1 C cas mengalir

C tenaga 1 J dijanakan apabila 1 C cas mengalir

D tenaga 1 J dijanakan jika 1 A arus mengalir

2 Semasa terjadinya kilat, 16 C cas mengalir telah dipindah dari awan ke bumi dan tenaga 6.4 x 106 kJ dibebaskan.Beza keupayaan merentasi awan dan bumi adalah

A 6.4 x 10 8 V B 8.0 x 107 V C 4.0 x 108 V D 2.0 x 107 V

E 1.0 x 108 V

3 Beza keupayaan merentasi sebiji mentol adalah 4.0 V . Jika jumlah cas yang mengalir adalah 36 C,tenaga yang terlesap dalam mentol adalah

A 0.1 A B 5.2 JC 9.0 J D 126 JE 144 J

4 Graf beza keupayaan,V dengan arus,I diperolehi daripada eksperimen menggunakan lampu neon,diod vakum,filamen mentol dan dawai eureka.Graf yang manakah berikut adalah mematuhi Hukum Ohm?

5

Graf V lawan I di atas mewakili bagi suatu elektrolit.Pernyataan yang manakah adalah benar?

A Beza keupayaan berubah secara langsung dengan arus

B Elektrolit mematuhi Hukum OhmC Arus tidak mengalir melalui elektrolit ketika

beza keupayaan 1.5 VD Elekrolit boleh mengalirkan arus pada

sebarang nila beza keupayaan

6 Graf V lawan I yang manakah berikut mewakili mentol lampu suluh?

TUTORIAL 2

7 Di antara faktor-faktor yang mempengaruhi rintangan suatu konduktor logam kecuali

A panjang dawaiB ketebalan dawaiC arus melalui konduktorD jenis logam konduktor itu

8 Rintangan suatu konduktor logam bertambah apabila

A Suhunya dikurangkanB Panjangnya dikurangkanC Ketebalannya dikurangkan

9 Suatu komponen elektrik berlabel 12V , 2A. Berapakah rintangan komponen elektrik itu?

A 0.67 B 6.0 C 4.0 D 14.0 E 24.0

10

Berdasarkan graf di atas tentukan rintangan.

A 500 B 1000 C 2000 D 4000 E 8000

11 Di antara graf V lawan I berikut yang manakah berikut menunjukkan intangan yang semakin bertambah?

12 Yang manakah berikut mempunyai nilai rintangan tertinggi?

Panjang / cm Nilai S.W.G

A 100 32

B 100 20

C 50 32

D 50 20

13

Apabila joki diletakkan di hujung dawai kuprum 0.5m bacaan ammeter ialah 4A dan bacaan voltmeter adalah 12 V.Jika joki diletakkan pada jarak 0.2 m,bacaan ammeter adalah

A 3A B 10 AC 12 A D 24 AE 36 A

14 Satu dawai berdiameter d mempunyai rintangan R.Jika diameter dawai 2d ,rintangan dawai adalah

A R B R 4 2

C R D 2R

E 4R

15

Rajah menunjukkan graf arus I dengan beza keupayaan V bagi tiga konduktor P,Q dan R.

(a) Yang manakah di antara konduktor itu mematuhi Hukum Ohm?

.............................................................................

(b) Yang manakah di antara konduktor mempunyai rintangan yang bertambah apabila suhu meningkat.

.............................................................................(c) Yang manakah di antara konduktor itu merupakan mentol dan nyatakan sebabnya.

.............................................................................

.............................................................................(d) Tentukan nilai rintangan konduktor Q.

16 (a) Nyatakan Hukum Ohm.

(b) Huraikan satu eksperimen untuk mentahkik Hukum Ohm.

17 (a) Nyatakan takrif rintangan

(b) Huraikan satu eksperimen untuk mencari rintangan suatu konduktor logam

(c) Huraikan faktor-faktor yang mempengaruhi

rintangan satu konduktor logam

(d) Huraikan jenis-jenis perintang yang anda tahu.