bab7
DESCRIPTION
dfglkdmgdfgTRANSCRIPT
Elektrik statik – cas elektrik yang pegun atau tidak bergerak
Kajian elektrik statik disebut elektrostatik.
Terdapat dua jenis cas elektrik statik, iaitu cas positif dan cas negatif.
Cas positif – terdiri daripada proton. Proton tidak boleh bergerak.
Cas negatif – terdiri daripada elektron. Pemindahan elektron berlaku apabila dua bahan yang berlainan digosokkan bersama-sama.
1) Cas positif dan cas negatif mempunyai keupayaan untuk menarik dan menolak cas-cas yang lain.
2) Cas yang sama jenis menolak antara satu sama lain.
3) Cas yang berlainan jenis menarik antara satu sama lain.
4) Daya tolakan dan daya tarikan yang wujud antara cas elektitrik ini disebut daya elektrostatik.
5) Daya elektrostatik ialah sejenis daya yang disebabkan oleh cas-cas elektrik statik.
Cas elektrik statik dapat dihasilkan pada objek yang neutral dengan menggosokkannya dengan satu bahan yang lain seperti kain berbulu atau kain sutera.
Apabila dua bahan berlainan digosok, pemindahan elektron berlaku. Salah satu bahan menerima elektron manakala satu lagi kehilangan elektron.
Bahan yang menerima elektron menjadi bercas negatif kerana mempunyai lebih banyak elektron daripada proton.
Bahan yang kehilangan elektron menjadi bercas positif kerana mempunyai lebih banyak proton daripada elektron.
Satu objek adalah neutral jika bilangan cas positif (proton) dan cas negatif (elektron) adalah sama.
Bahan dicas positif Bahan dicas negatif
Kaca Kain sutera
Selulosa asetat Kain sutera, kain bulu
Kain sutera Getah keras
Getah (belon) Nilon
Kain bulu Getah (belon), politena
Bahan yang dicas positif dan negatif
Elektroskop digunakan untuk mengesan cas elektrik yang kecil atau cas-cas elektrik statik.
Bahan yang bercas dapat dikesan dengan menggunakan elektroskop
• Elektroskop terdiri daripada satu kotak
logam dengan tingkap kaca.
• Ceper logamnya disambung kepada rod
logam.• Sehelai kerajang emas dilekatkan di bahagian bawah rod logam itu.
• Penebat mencegah cas-cas daripada mengalir
dari rod logam ke kotak logam.
Sebelum digunakan, elektroskop perlu dibumikan dengan menyentuh ceper logamnya dengan jari. Hal ini bertujuan untuk meneutralkan elektroskop.
Apabila bahan yang bercas dibawa dekat kepada ceper logam elektroskop, kerajang emasnya akan mencapah.
Apabila bahan yang tidak bercas (neutral) dibawa dekat kepada ceper logam elektroskop, kerajang emasnya tidak akan mencapah.
Pengeseran antara dua bahan menghasilkan cas elektrik. Oleh itu, cas elektrik dapat dihasilkan
dimana-mana sahaja.
Kejadian kilat
Palam pencucuh
• Percikan bunga api terhasil apabila enjin kereta dihidupkan.• Cas-cas elektrik ‘melompat’ melintasi ruang bunga api pada palam pencucuh untuk menghasilkan bunga api.• Bunga api ini menyebabkan bahan api terbakar untuk menghasilkan tenaga.
Menyikat rambut
• Rambut kering akan berdiri tegak atau akan tertarik ke arah sikat pada hari kering.• Hal ini disebabkan rambut menjadi bercas apabila bergeser dengan sikat.
Pemetik api elektronik
• Cas elektrik terhasi apabila pemetik api elektronik dipetik untuk menghasilkan bunga api.• Bunga api ini kemudian akan menyalakan gas.
Pakaian nilon
• Bunyi bergeser kedengaran apabila kita menanggalkan pakaian nilon pada hari kering.• Hal ini disebabkan cas elektrik statik terhasil apabila pakaian nilon bergeser dengan badan kita.
Konduktor kilat
• Bumbung bangunan tinggi biasanya dipasang dengan
konduktor kilat untuk melindungi daripada disambat oleh kilat.• Hujung konduktor kilat yang
bercabang dan tajam mengalirkan cas elektrik pada awan ke bumi
(dibumikan).• Satu hujung lagi pada konduktor
kilat ditanam di dalam tanah untuk mengalirkan cas elektrik daripada awan ke bumi tanpa
merosakkan bangunan.
Lori tangki minyak
• Lori tangki minyak menjadi bercas elektrik statik apabila
bergerak kerana bergeser dengan zarah udara.
• Tambahan pula, tayar getah menghalang cas daripada
mengalir ke bumi.• Oleh itu, rantai logam
dipasang di bahagian bawah lori untuk mengalirkan cas ke bumi apabila rantai logam itu
menyentuh jalan raya.• Hal ini mengelakkan bunga
api daripada terhasil yang mungkin menyebabkan
kebakaran.
Kapal terbang
• Kapal terbang akan memperoleh cas elektrik
yang tinggi apabila bergeser dengan udara
semasa terbang.• Tayar yang dibuat khas
akan mengalirkan cas elektrik ke bumi apabila kapal terbang mendarat.
Sumber tenaga elektrik
Dinamo basikal
Dinamo mengubah tenaga kinetik kepada tenaga elektrik
Sel kimiaTenaga kimia
diubah kepada tenaga elektrik
dalam sel-sel kimia.
Sel suria
Tenaga suria diubah kepada tenaga elektrik
Termokupel
Arus terhasil apabila haba dikenakan
Cas-cas elektrik (elektron) yang bergerak menghasilkan arus elektrik.
Arus elektrik membolehkan alat elektrik seperti televisyen, peti sejuk dan kipas angin berfungsi.
Arus elektrik terhasil apabila elektron-elektron mengalir dalam satu arah tertentu dalam suatu konduktor.
Arus elektrik adalah kadar pengaliran cas-cas negatif atau elektron melalui suatu konduktor.
Arus elektrik juga ditakrifkan sebagai kuantiti cas yang mengalir melalui suatu konduktor dalam masa satu saat.
Penjana Van de Graaff adalah satu alat yang dapat menghasilkan cas-cas elektrik (cas elektrostatik) yang bervoltan sangat tinggi pada kubahnya.
Penjana Van de Graaff
• Apabila penjana dihidupkan, tali getah berpusing dan bergeser dengan kedua-dua roda. Kubah menjadi bercas.• Kubah penjana lazimnya bercas positif (kubah penjana boleh dicas positif atau negatif)• Kubah yang kering dapat memegang cas-casnya dengan lebih lama.
Voltan adalah tenaga elektrik yang diperlukan untuk membolehkan elektron mengalir dari satu titik ke titik yang lain dalam konduktor.
Voltan menghasilkan daya yang menolak elektron-elektron bergerak melalui suatu litar untuk menghasilkan arus elektrik.
Sel kering atau bateri mempunyai voltan.
Elektron yang mengalir melalui suatu konduktor sentiasa mengalami halangan.
Sifat bahan yang menentang pengaliran elektron atau cas-cas elektrik disebut rintangan.
Bahan yang rintangannya tinggi hanya membenarkan arus yang kecil mengalir melaluinya.
Sesetengah konduktor mempunyai rintangan yang tinggi terhadap arus yang mengalir menerusinya. Konduktor jenis ini disebut perintang.
Rintangan pada suatu konduktor, misalnya dawai, bergantung pada:a) Panjang konduktor
Semakin panjang konduktor, semakin tinggi rintangannya.
b) Diameter atau tebalnya konduktor Semakin besar diameter konduktor,
semakin rendah rintangannya.c) Jenis konduktor
Konduktor yang berlainan jenis mempunyai rintangan yang berbeza
Logam kuprum dan aluminium yang luas digunakan sebagai wayar elektrik adalah antara logam yang mempunyai rintangan yang rendah.
Dalam sel kering, arus dihasilkan apabila elektron mengalir dari terminal negatif ke terminal positif pada sel melalui wayar.
Namun demikian, arah pengaliran arus adalah berlawanan dengan arah pengaliran elektron.
Arus elektrik mengalir dari terminal positif sel ke terminal negatif sel.
Arah pengaliran arus elektrik
Arus elektrik yang mengalir dari suatu sumber tenaga elektrik dapat disukat dengan menggunakan ammeter.
Unit sukatan bagi arus adalah ampere (A). Ammeter disambungkan secara bersiri
dalam litar semasa menyukat arus. Jika jarum ammeter tidak bergerak – tiada
arus mengalir dalam litar. Terminal positif ammeter perlu disambung
kepada terminal positif sumber elektrik dalam litar elektrik.
Terminal negatif ammeter perlu disambung kepada terminal negatif.
1 ampere (A) = 1000 miliampere (mA)
1 miliampere (mA) = 1000 mikroampere (µA)
Unit sukatan bagi arus elektrik
Voltan dapat disukat dengan menggunakan voltmeter.
Unit sukatan bagi voltan adalah volt (V). Voltmeter disambungkan secara selari
dalam litar semasa menyukat voltan. Terminal positif voltmeter perlu
disambung kepada terminal positif sumber elektrik dalam litar elektrik.
Rintangan disukat dalam unit ohm. Simbol adalah Ω. Perintang adalah suatu alat yang
digunakan untuk mengurangkan arus elektrik yang mengalir dalam litar.
Semakin besar nilai ohm pada suatu perintang, semakin besar rintangannya.
Hukum OhmArus yang mengalir melalui satu konduktor berkadar terus dengan voltan.Semakin besar voltan, semakin tinggi arus elektrik.
Rintangan (R) = Voltan (V) Arus (A)
V = IR
1. Hitungkan voltan, jika arus yang mengalir dalam litar ialah 2A dan rintangannya ialah 3Ω?
V = IR = 2 x 3 =6 V
Contoh pengiraan
2. Berapakah arus yang mengalir dalam satu litar jika perintang yang digunakan ialah 2Ω dan voltan ialah 3V?
I = V / R = 3 / 2 =1.5 A
Litar bersiri Litar selari
Susunan litar elektrik
Komponen elektrik disambungkan dari hujung ke hujung
Komponen elektrik disambungkan sebelah
menyebelah
Litar bersiri Litar selari
Arus elektrik
Arus mengalir dalam satu saluran sahaja
Jumlah arus dalam litar adalah sama jumlah arus
yang melalui setiap komponen.
I = I1 = I2I = I1 + I2
Litar bersiri Litar selari
Voltan
Semakin banyak sel disambungkan, semakin
besar arus yang mengalir.
Jumlah voltan adalah sama dengan hasil
tambah voltan setiap sel.
Nilai voltan yang merentas setiap mentol adalah sama
dengan voltan yang dibekalkan oleh sumber
elektrik.
V = V1 + V2 V = V1 = V2
Litar bersiri Litar selari
Rintangan
Jumlah rintangan adalah sama hasil tambah
semua rintangan dalam litar.
Hubungan antara setiap rintangan dalam litar ialah:
R = R1 + R2
1 = 1 + 1
R R1 R2
Litar bersiri Jenis litar Litar selari Arus yang mengalir dalam litar adalah sama, jadi mentol menyala dengan kecerahan yang sama. Semua komponen dikawal dengan menggunakan satu suis. Arus didalam litar bertambah jika lebih banyak sel disambungkan.
Kelebihan
Jika salah satu mentol terbakar, mentol yang lain masih bernyala Setiap mentol menerima voltan yang sama yang dibekalkan oleh sumber elektrik
Litar bersiri Jenis litar Litar selari
Jika satu mentol terbakar, mentol yang lain tidak akan bernyala. Jika lebih banyak mentol disambungkan, rintangan semakin bertambah dan menyebabkan arus yang mengalir berkurangan.
Kekurangan
Arus yang mengalir dalam litar adalah sama walaupun lebih banyak sel disambungkan.
Sel kering
Mentol
Perintang tetap
Membekalkan tenaga elektrik
Membekalkan tenaga elektrik
Menyala apabila arus
mengalir
Menyala apabila arus
mengalir
Mengurangkan pengaliran arus dalam
litar
Mengurangkan pengaliran arus dalam
litar
Voltmeter
Ammeter
Fuse
Menyukat arus.Unitnya ampere
Menyukat arus.Unitnya ampere
Menyukat voltan.
Unitnya volt
Menyukat voltan.
Unitnya volt
Melebur apabila arus berlebihan
mengalir malaluinya
Melebur apabila arus berlebihan
mengalir malaluinya
Magnet mempunyai dua kutub iaitu, kutub utara dan kutub selatan. Kutub magnet yang sama akan menolak antara satu sama lain manakala kutub yang berbeza akan menarik antara satu sama lain.
Medan magnet ialah kawasan yang mengelilingi magnet di mana daya-daya magnet bertindak. Medan magnet tidak boleh dilihat, tetapi kesannya boleh diperhatikan dengan menggunakan serbuk besi dan kompas.
Arah garis daya magnet dapat ditentukan dengan menggunakan kompas. Medan magnet memesongkan jarum pada kompas.Magnet yang kuat mempunyai garis daya magnet yang lebih rapat.
Titik neutral dalam medan magnet adalah kawasan di mana:
Kesan magnet tidak dapat dirasai Tidak ada garis daya magnet Tidak mempengaruhi jarum kompas
Keelektromagnetan ialah kajian tentang hubungan antara kelektrikan dengan kemagnetan. Elektromagnet ialah konduktor yang mempunyai sifat yang sama seperti magnet apabila arus eletrik mangalir melaluinya Elektromagnet mempunyai dua kutub iaitu kutub utara dan kutub selatan. Jenis kutub elektromagnet bergantung kepada arah arus elektrik yang mengalir melaluinya. Keelektromagnetan iaitu kesan magnet yang dihasilkan oleh arus dalam satu konduktor. Wayar lurus yang membawa arus mempunyai medan magnet bulat yang mengelilinginya. Kemagnetan suatu elektromagnet akan hilang jika arus elektrik yang mengalir melaluinya dihentikan. Elektromagnet digunakan dalam alat-alat seperti telefon, loceng elektrik, kren elektromagnet.
Elektromagnet terdiri daripada satu solenoid (gegelung dawai) yang dililit mengelilingi satu teras besi jati.
Teras besi jati berfungsi untuk memperkuatkan kemagnetan solenoid.
Besi jati digunakan kerana lebih senang dimagnetkan dan lebih senang menghilangkan kemagnetannya apabila arus elektrik berhenti mengalir melaluinya.
Apabila arus elektrik dialirkan, besi jati menjadi sebatang magnet. Tapi, kemagnetan hilang apabila arus elektrik terputus.
Kekuatan medan magnet pada elektromagnet dapat ditingkatkan dengan:a) Menambah bilangan lilitan solenoidb) Membesarkan arus elektrik yang mengalirc) Mengurangkan diameter solenoid.
Apabila suis dihidupkan, arus elektrik mengalir menerusi litar.
Elektromagnet pada loceng menarik armatur dan pemukul bersama-sama menyebabkan pemukul itu mengetuk loceng. Bunyi terhasil.
Pada masa yang sama, litar dipukulkan pada titik sentuhan.
Arus elektrik berhenti mengalir dan kemagnetan elektromagnet hilang. Armatur ditarik balik ke kedudukan asalnya oleh spring dan menyentuh titik sentuh sekali lagi.
Elektromagnet menarik armatur semula dan pemukul mengetuk loceng semula.
Proses ini berulang untuk menghasilkan bunyi dering pada loceng elektrik.