(a) Takrif Tenaga Elektrik dan Unit S.I.

Berdasarkan takrif arus I = Q / tBerdasarkan takrif beza keupayaan V = E / Qmaka E = V Q = V I t

Takrif tenaga ialah hasidarab beza keupayaan arus dengan arus dan masa.Unit tenaga ialah Joule (J) I J = 1 V A s

Tetapi daripada Hukum Ohm , V = I R atau I = V / Rmaka E = I 2 R t atau E = V2 t / R

Kesimpulan

E = V I t E = I 2 R t E = V 2 t R

Contoh 1

Suatu gegelung pemanas dialirkan arus 5A dan beza keupayaan merentasinya ialah 240 V di bekalkan selama 10 minit.Tentukan jumlah tenaga elektrik yangdihasilkan.

Penyelesaian

Contoh 2

Bila suis didupkan selama 5 minit berapakah tenagayang dihasilkan pada perintang 6?

Penyelesaian

(b) Takrif Kuasa Elektrik dan Unit S.I. Daripada takrif kuasa , Kuasa = Tenaga / masa P = E / tmaka P = V I @ P = I 2 R @ P = V 2 / R

Oleh itu takrif kuasa ialah hasildarab beza keupayaandengan arus.

Unit Kuasa (P) ialah Watt (W) iaitu 1 W = 1 V A

Kesimpulan

E = V I E = I 2 R E = V 2

R

Contoh 3

Suatu arus 2.0A mengalir melalui suatu dawai logam dan beza keupayaan merentasinya ialah 12 V. Berapakah kuasa yang dihasilkan?

Penyelesaian

PELAJARAN 5Tenaga (E) dan Kuasa (P) Elektrik

Contoh 4

Sebuah cerek elektrik berlabel 3 kW,240 V.

(a) Apakah yang dimaksudkan dengan label itu?(b) Berapakah arus yang melalui cerek itu ?(c) Tentukan nilai fius yang sesuai digunakan.(d) Tentukan rintangan gelung pemanas dalam

cerek itu.

Penyelesaian

(c) Eksperimen untuk menentukan kuasa sebuah mentol

Hidupkan arus dan catatkan bacaan ammeter serta bacaan voltmeter.

Bacaan ammeter = I dan bacaan Voltmeter = VKirakan rintangan dengan rumus P = VIDengan melaraskan reostat supaya nilai arus berubah,ulangi eksperimen sebanyak 5 kali.Tentukan nilai purata kuasa

(d) Kos Penggunaan Elektrik Dalam Kehidupan Seharian

Kos penggunaan tenaga elektrik di rumah-rumahadalah berdasarkan jumlah unit yang digunakan.1 unit bersamaan 1 kW j.

1 kW j = 1000 x 3600 J = 3.6 x 106 J

Contoh 5

Tentukan jumlah unit penggunaan alat-alatberikut:-

(a) 2 lampu setiapnya berlabel 60 W,240V diguna selama 5 jam

(b) Sebuah penyaman udara 2 kW diguna 5 jam sehari selama sebulan.

Penyelesaian

Contoh 6

Penggunaan tenaga elektrik di rumah Ahmadadalah seperti berikut:-Alat Bilangan Kuasa

Setiap satu alat(W)

Lama masa diguna setiaphari (Jam)

Lampu 15 60 12Kipas 8 90 5Seterika 1 1200 0.5Kirakan kos penggunaan elektrik keluarga Ahmad dalam masa 20 hari jika 100 unit pertama ialah 20 sen dan 900 unit seterusnya 24 sen.

Penyelesaian

(e) Kecekapan sebuah motor elektrik mengangkat beban

Katakan sebuah motor elektrik mengangkat beban berjisim m setinggi h dalam masa t.Jika motor itu menggunakan arus elektrik I dan beza keupayaan,V maka

Kuasa input , PI = VI

Kuasa output , Po = mgh t

Kecekapan , = Po x 100 % PI

= mgh x 100 % VIt

Contoh 7

Sebuah motor elektrik mengangkat beban berjisim 2 kg setinggi 5 m dalam masa 2.5 saat.Jika arus yang mengalir melalui motor tersebut adalah 5.0 A dan beza keupayaan merentasinya adalah 12 V,tentukan kecekapan motor itu.

Penyelesaian

1 Beza keupayaan merentasi satu perintang ialah 6.0V apabila arus melaluinya 200 mA selama 2 minit.Jumlah tenaga yang dijanakan pada perintang adalah

A 60 J B 120 JC 144 J D 240 JE 480 J

2 15 J tenaga haba dihasilkan apabila arus 1.0 A mengalir melalui sebuah mentol lampu suluh selama 10 s.Beza keupayaan merentasi lampu suluh itu adalah,

A 0.5 V B 1.5 VC 3.0 V D 4.5 VE 6.0 V

TUTORIAL 5

3 Dalam litar di atas,tenaga haba sesaat yang disebabkan oleh perintang 4 dan 8 adalah

A 6 J B 3 JC 1.0 J D 0.5 JE 0.1 J

4 Dua perintang 2 dan 8 disambung kepada bateri 12 V. Tenaga haba yang dilesapkan dalam perintang 8 selama 25 saat adalah

A 360 J B 288 JC 72 J D 36 JE 18 J

5 Jika bacaan ammeter adalah 2 A,kirakan tenaga haba yang dihasilkan oleh kedua-dua perintang setiap saat.

A 0.5 J B 1.5 JC 3.0 J D 4.5 JE 6.0 J

6 Berdasarkan maklumat pada rajah di atas tentukan tenaga yang dilesapkan pada perintang 3 dalam masa 5 saat?

A 30 J B 40 JC 50 J D 60 JE 90 J

7 Berapakah kuasa yang dijanakan oleh sebuah mentol 6 V, 0.6 A

A 0.05 W B 3.6 WC 10 W D 20 WE 40 W

8 Sebuah lampu elektrik berlabel 240 V, 60 W.Arus menerusi filamennya dan rintangan filamennya ialah

A 0.25 A, 60 B 0.25 A,960C 4.0 A , 60 D 4.0 A, 960 E 5.0 A , 160

9 Arus 2 A mengalir melalui sebuah lampu yang filamennya berintangan 5.Kuasa yang dijanakan oleh lampu adalah

A 20.0 W B 10.0 WC 5.0 W D 2.5 WE 0.5 W

10 Berdasarkan rajah di atas,berapakah bacaaan ammeter jika arus dihidupkan.

A 1 A B 4 AC 5 A D 9 AE 12 A

11 Sebuah motor elektrik digunakan untuk mengangkat beban 50 kg setinggi 2 m dalam masa 10 s.Jika voltan 25 V merentasi perintang 5 yang terdapat pada mesin itu,tentukan ,kecekapan enjin tersebut.

A 60% B 75%C 80% D 85%D 90%

12 Sebuah motor elektrik mengangkat beban berjisim 8 kg setinggi 5 m dalam masa 5 s apabila arus mengalir melaluinya 4.0 A.Hitungkan beza keupayaan merentasi motor jika kecekapannya ialah 100%.

A 10 V B 20 VC 50 V D 80 VE 100V

13 Jika kos 1 unit tenaga elektrik ialah 24 sen,hitungkan kos menonton sebah telivesyen 250W , 240 V selama 5 jam sehari selama sebulan.

A RM5.00 B RM6.00C RM8.00 D RM9.00E RM12.00

14 Rajah di atas menunjukkan tarif elektrik yang dikenakan pada rumah kediaman. Jika pada bulan Ogos bacaan meter ialah 6020 unit dan pada bulan September ialah 7450 unit,harga bil elektrik adalah,

A RM420 B RM374C RM228 D RM168E RM76

15 Litar di atas mengandungi bateri yang mempunyai rintangan dalam 2 dan daya gerak elektrik 12 V.Perintang-perintang 3,4 ,6 dan 12 disambung kepada bateri tersebut.

(a) Tentukan jumlah rintangan berkesan dalam litar luar.

(b) Tentukan bacaan ammeter.

(c) Tentukan jumlah arus yang mengalir melalui perintang

(i) 12

(ii) 6

(iii) 4

(d) Berapakah kuasa yang dibekalkan oleh bateri

(e) Kirakan jumlah tenaga yang dijanakan untuk mengatasi rintangan dalam sel selama 20 saat.

16 Satu litar elektrik dipasangkan seperti pada rajah.Anggapkan bahawa voltmeter mempunyai rintangan yang tinggi dan ammeter serta bateri

mempunyai rintangan dalam yang boleh diabaikan.

(a) Apabila suis S1 dan suis S2 dimatikandihidupkan,bacaan ammeter ialah 0.3 A dan bacaan voltmeter adalah 2.4 V.Hitungkan,

(i) rintangan mentol itu

(ii) rintangan bagi perintang P

(iii) kuasa yang dilesapkan di P

(b) Bandingkan kecerahan mentol itu dalam situasi(a) dengan kecerahannya apabila

(i) S1 sahaja dihidupkan

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

(ii) S1 dan S2 dihidupkan.

....................................................................(c) Rintangan bagi perintang Q ialah 8.

Jika sekarang suis S2 dihidupkan tetapi suis S1 dimatikan,berapakah

(i) bacaan voltmeter

(ii) bacaan ammeter

17 Rajah menunjukkan satu litar elektrik yang digunakan untuk menentukan kuasa sebuah motor elektrik.Selepas suis dihidupkan ,motor elektrik menaikkan beban.

(a) Nyatakan perubahan tenaga yang berlaku semasa suis dihidupkan.

.............................................................................(b) Beban itu yang berjisim 0.8 kg dinaikkan

setinggi 1.5 m dalam masa 4.0 saat.

(i) Berapakah kerja yang dilakukan oleh motor itu?

(ii) Seterusnya hitungkan kuasa motor elektrik itu

(c) Bacaan ammeter ialah 1.2 A dan bacaan voltmeter ialah 5.0 V,dengan anggapan bahawa beban itu dinaikkan pada kadar seragam,berapakah kuasa elektrik yang dibekalkan kepada motor elektrik itu?

(d) Berapakah kecekapan motor elektrik itu?

(e) Jika beban itu dikeluarkan dan suis dihidupkan,apakah yang akan terjadi kepada

(i) bacaan ammeter?

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

.................................................................... (ii) kuasa motor elektrik itu.

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

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

(f) Jika ammeter dalam litar digantikan dengan satu perintang yang mempunyai rintangan lebih besar dari ammeter itu,nyatakan apakah yang terjadi kepada

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

(i) bacaan voltmeter

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

...................................................................(ii) kuasa motor elektrik itu.

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

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

Alat elektrik Kadar Penggunaan/jamPenyaman udara

240V, 2kW

100

Pemanas air

Peti sejuk

240 V, 4 kW

240 V, 1 kW

20

200

18 Jadual menunjukkan tiga jenis alat elektrik dan kadar penggunaannya dalam jam bagi satu bulan.

(a) Apakah yang dimaksudkan dengan kadar 240 V, 4 kW pada pemanas air itu?

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

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

(b) (i) Berapakah nilai ampere fius yang sesuai digunakan dalam peti sejuk?

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

(ii) Berikan sebab bagi jawapan anda di b(i)

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

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

Tenaga elekrik Kadar seunit

100 unit pertama100 unit keduaUnit seterusnya

RM0.20RM0.23RM0.25

(c) Jadual menunjukkan tarif penggunaan tenaga elektrik bagi perumahan awam dalam satu bulan.Berdasarkan jadual,hitungkan jumlah kos penggunaan alat-alat elektrik dalam jadual di atas.

19 (a) Berikan takrif (i) tenaga dan (ii) kuasa elektrik

(b) Huraikan satu eksperimen untuk menentukan kuasa sebuah mentol elektrik.

(c) Huraikan satu eksperimen untuk

menentukan kecekapan sebuah motor elektrik untuk mengangkat satu beban pada ketinggian tertentu.