7 1 Cas

PELAJARAN 1 CAS DAN (a) Bagaimana cas dihasilkan Terdapat dua jenis cas elektrik iaitu cas positif dan cas negatif. Suatu jasad dikatakan neutral apabila bilangan cas positif sama dengan bilangan cas negatif. Simbol bagi kuantiti cas ialah Q dan unit bagi cas adalah coloumb(C). Satu elektron membawa cas sebanyak e = 1.6 x 10 -19 C Cas yang tidak mengalir dipanggil cas elektrostatik di mana cas muncul di satu tempat dan tidak berpindah. Mesin fotostat mempunyai satu gelendong besar yang menarik dakwat menggunakan elektrik statik. Dakwat itu kemudiannya dipindahkan tepat di atas kertas supaya gambar atau tulisan asal dicetak. Cas-cas boleh dihasilkan dengan menggosok bahan-bahan tertentu seperti jalur asetat dan jalur politena dengan kain lembut (bulu).Apabila digosok lama jalur-jalur itu akan dapat menarik cebisan-cebisan kecil kertas. Penjana Van de Graaff adalah alat yang dapat menghasilkan kuantiti cas yang banyak. (b) Eksperimen untuk menentukan hubungan cas(Q) dan arus elektrik (I)

Rajah (a)

Rajah (b) Eksperimen 1 Kaedah : Hidupkan Penjana Van Dee Graaff seperti rajah(a) dan perhatikan penunjuk mikroammeter. Pemerhatian: Didapati semasa Penjana Van Dee Graaff pada rajah(a) dihidupkan penunjuk mikroammeter terpesong. Kesimpulan: Ini menunjukkan apabila cas mengalir arus dihasilkan. Eksperimen 2 Kaedah: Letakkan pula bola polisterina disalut konduktor seperti pada rajah(b). Sentuh bola polisterina pada salah satu elektrod logam. Dengan mengubah-ubah jarak antara dua elektrod logam perhatikan penunjuk mikroammeter. Pemerhatian: Didapati apabila jarak antara dua elektrod pada

rajah(b) berkurang bacaan mikroammeter bertambah. .Kesimpulan: Apabila masa pergerakan cas lebih singkat arus yang dihasilkan lebih besar. Oleh itu hubungan cas dan arus ialah arus adalah kadar pengaliran cas.

(a) Jumlah cas yang mengalir (b) Bilangan elektron yang mengalir Penyelesaian

(c) Takrif Arus(I) dan Unit S.I.nya Arus adalah kadar pengaliran cas atau arus = kuantiti cas masa atau

I =

Q t Bagi elektron yang mempunyai bilangannya n dan cas satu elektron adalah e, maka Q = ne ne = I t Unit I = Ampere Unit Q = Coloumb(C) Unit masa =saat(s) e = 1.6 x 10-19 C 1 A = 1 C s-1 Contoh 1 600 C cas elektrik didapati mengalir dalam suatu konduktor logam dalam masa 5 minit.Tentukan nilai arus yang mengalir. Penyelesaian

Contoh 2 Arus 3.2 mA didapati mengalir selama 4 minit dalam sebuah mentol elektrik. (cas satu elektron ,e = 1.6 x 10-19C) Tentukan,

(d) Medan Elektrik (i) Pengertian medan elektrik Suatu kawasan di sekeliling suatu jasad yang bercas menyebabkan jasad lain yang berada dalam kawasan itu akan mengalami daya elektrostatik(Tolakan @ Tarikan) -Garis-garis daya(fluks) medan elektrik tidak bersilang dan sentiasa bertindak dari arah positif ke arah negatif. (ii) Eksperimen untuk memeta(menunjukkan kewujudan) medan elektrik.

(iii)Contoh-contoh corak medan elektrik

Tabur manik-manik polisterina di permukaan minyak masak. Hidupkan VLT Didapati manik-manik polisterina bergerak kerana menerima daya elektrostatik dan menyusun di sepanjang fluks elektrik. Corak medan dihasil bergantung kepada susunan elektrod. Manik-manik polisterina digunakan kerana jisimnya kecil. Minyak masak diguna kerana ia tidak mengkonduksikan elektrik supaya litar pintas tidak berlaku. VLT digunakan supaya wujud bezakeupayaan tinggi antara kedua elektrod untuk menghasilkan medan elektrik yang kuat.

(iv) Kesan medan elektrik ke atas sebuah jasad bercas

Hidupkan VLT Sentuh bola polisterina pada elektord P(+ve) dan kemudian lepaskan Didapati bola bergerak secara ulangalik di antara kedua-dua elektrod logam Ini disebabkan semasa bola menyentuh elektrod P ia akan dicaskan dengan cas positif.Oleh itu ia ditarik oleh elektrod Q(-ve).Semasa menyentuh elektrod Q ia dineutralkan dan menerima cas negatif.Oleh itu ia ditarik semula oleh elektrod P. Proses yang sama akan berulang selagi VLT dihidupkan. -Laju bola bertambah jika

(i) Jarak di antara dua elektrod berkurang (ii) Voltan VLT ditambah (iii) Jisim bola berkurangan.

1

(v) Kesan medan elektrik ke atas nyalaan api lilin

240 C cas didapati mengalir dalam suatu konduktor elektrik dalam masa 2 minit.Nilai arus yang mengalir adalah, A C E

2

Hidupkan VLT Nyalakan lilin Didapati nyalaan lilin berpecah kepada dua bahagian. Nyalaan lilin lebh melebar ke arah elektrod negatif dan lebih meleper ke arah elektrod positif. Ini disebabkan tenaga haba daripada lilin mengionkan molekul-molekul udara. Ion positif tertarik ke elektrod negatif dan ion negatif tertarik ke elektrod posiitif. Tetapi ion-ion positif yang terhasil lebih berat dan bergerak dengan halaju yang lebih perlahan menyebabkan ia diatrik lebih kuat ke arah elektrod negatif.

TUTORIA L1

120 A 1A

25 C 8C 2C

B D

12.5 C 4C

Sebuah bateri ditandakan sebagai "10 Aj". Hitungkan jumlah cas yang tersimpan dalam bateri itu. A C E

4

B D

400 mA arus didapati mengalir selama 5 saat dalam sebatang rod logam.Kuantiti cas yang mengalir adalah A C E

3

480 A 2A 0.5 A

36 000 C 3600 C 10 C

D

B 6000 C 60 C

Arus 6.4 µA didapati mengalir selama 2 minit dalam sebuah mentol elektrik.Berapakah bilangan elektron yang mengalir? (cas satu elektron = 1.6 x 10-19 C ) A

3.2 x 1012

B

4.8 x

1012 C 1015

8.0 x 1012 E

D 4.8 x 1015

4.8 x

5

Pernyataan yang manakah berikut adalah benar mengenai medan elektrik. A Medan elektrik adalah kawasan di mana jasad neutral akan ditindakkan oleh daya elektrik B Garis-garis medan elektrik boleh bersilang antara satu sama lain

6

C Medan elekrtik mempunyai magnitud dan arah D Garis-garis medan elektrik bermula dari cas negatif dan tamat pada cas positif Rajah menunjukkan corak medan elektrik dua plat logam selari mempunyai cas berlawanan. Corak yang betul adalah, Apabila lilin yang menyala diletak dalam medan elektrik,nyalaan lilin didapati tersebar kepada dua arah seperti pada rajah di atas. Ini disebabkan A Ion-ion negatif udara yang lebih banyak tertarik kepada plat positif B Lebih banyak ion-ion negatif tertarik kepada plat positif C Ion-ion positif udara yang lebih besar dan berat tertarik ke plat negatif D Lebih banyak ion-ion positif tertarik kepada plat negatif

7

Yang manakah di antara corak medan elektrik berikut adalah benar?

9

8 Rajah menunjukkan struktur sebuah Penjana Van De Graaff. (a) Nyatakan kegunaan Penjana Van de Graaff. ...................................................... ....................

...................................................... .................... (b) Mengapakah Penjana Van de graff kurang bahaya daripada VLT? ...................................................... .................... ...................................................... .................... ...................................................... .................... ...................................................... .................... (c) Sebuah mikroaameter disambung kepada M dan terminal satu lagi ke sebuah paip air.Apabila dihidupkan Penjana Van De Graaff selama 4 minit bacaan mikroammeter didapati 20 µA. (Cas setiap elektron = 1.6 x -19 10 C ). Tentukan (i) Jumlah cas terhasil

(ii) Bilangan elektron mengalir.

Rajah menunjukkan susunan radas yang digunakan untuk memeta medan elektrk. (a) Mengapakah minyak masak digunakan? ...................................................... .................... (b) Apabila VLT dihidupkan apakah yang terjadi kepada manik-manik polisterina dan jelaskan jawapan anda. ...................................................... .................... ...................................................... .................... (c) Lukiskan medan elektrik bagi susunan elektrod yang berikut:-

10

11

sambungan antara antara plat P dan bumi diputuskan. Apakah yang terjadi kepada sfera X dan jelaskan jawapan anda. ................................................ .................. ................................................ .................. (b) Mengapakah benang nilon digunakan. Dalam rajah dua plat logam P dan Qselari dengan tapaknya bertebat.P dibumikan dan Q disambung ke terninal positif VLT. Sebuah sfera X yang ringan disalut dengan bahan logam digantung dengan benang nilon dan hujung satu lagi pada bar besi.Bekalan VLT kemudiannya dihidupkan. (a) Apabila sfera X disentuh pada plat Q dan kemudiannya dilepaskan didapati bola mengalami ayunan di antara P dan Q. (i) Terangkan bagaimanakah ayunan berlaku. ................................................ .................. ................................................ ..................

...................................................... .................... (c) Jika P dibumikan semula dan sfera X dikeluarkan dan digantikan dengan sebatang lilin yang menyala di antara P dan Q. (i) Apakah yang terjadi kepada nyalaan lilin ................................................ .................. ................................................ .................. (ii) Jelaskan jawapan anda bagi (c)(i) ................................................ .................. ................................................ ..................

................................................ .................. (ii) Nyatakan dua cara untuk menambahkan halaju ayunan sfera X. ................................................ .................. ................................................ .................. (iii) Selepas beberapa ayunan ,

(d) Sfera X dicaskan dengan cas positif dibawa berdekatan satu kepingan kuprum. Pada rajah lukiskn garis-garis medan

medan elektrik di sekeliling sfera dan di antara sfera dengan kepingan kuprum. 12 (a) Berikan takrif arus dan nyatakan unit S.I.nya. (b) Huraikan satu eksperimen untuk menentukan hubungan antara cas dan arus elektrik. 13 (a) Apakah yang dimaksudkan medan elektrik. (b) Huraikan satu eksperimen untuk memeta medan elektrik (c) Lukiskan corak-corak medan elektrik bagi susunan elekrod berikut:(i) satu elektrod runcing brcas positif (ii) dua elektrod plat logam cas yang sama jenis. (d) Huraikan bentuk nyalaan api lilin apabila diletak dalam medan elektrik.