Praktis Formatif 5.1 – Fizik Tingkatan 5 (KSSM) Bab 5

Soalan 1:
(a) Apakah maksud pancaran termion dan sinar katod?
(b) Nyatakan ciri-ciri sinar katod. 

Jawapan:
(a) Pancaran termion ialah pemancaran elektron daripada permukaan logam yang dipanaskan. Sinar katod ialah alur elektron yang berkelajuan tinggi dalam tiub vakum.

(b) Sinar katod bercas negatif, mempunyai momentum dan tenaga kinetik, bergerak secara lurus dan boleh dipesongkan oleh medan elektrik dan medan magnet.

Soalan 2:
(a) Nyatakan fungsi komponen tiub sinar katod yang berikut:
(i) filamen pemanas 
(ii) katod
(iii) anod
(iv) skrin berpendarfluor

(b) Mengapakah sebuah tiub sinar katod perlu dalam keadaan vakum?

Jawapan:
(a)(i) Memanaskan katod sehingga suhu tinggi

(a)(ii) Memancarkan elektron (pancaran termion)

(a)(iii) Menarik elektron supaya elektron memecut sehingga mencapai halaju tinggi

(a)(iv) Menghasilkan tompok cahaya apabila alur elektron yang berhalaju tinggi menghentam skrin berpendarfluor

(b) Supaya alur elektron tidak berlanggar dengan molekul-molekul udara..

Soalan 3:
Apabila alur elektron bergerak dari katod ke anod di dalam sebuah tiub sinar katod, nyatakan;
(a) jenis gerakan alur elektron,
(b) penukaran jenis-jenis tenaga yang berlaku, dan
(c) hubungan antara voltan bekalan kuasa V.L.T. dengan halaju elektron.


Jawapan:
(a) Pecutan seragam

(b) Tenaga keupayaan elektrik ditukarkan kepada tenaga kinetik elektron

(c)
$$\begin{aligned} e V & =\frac{1}{2} m v_{\text {maks }}^2 \\ \text { iaitu } e & =\text { cas satu elektron }\left(1.6 \times 10^{-19} \mathrm{C}\right) \\ V & =\text { beza keupayaan antara katod dengan anod } \\ m & =\text { jisim elektron }\left(9.1 \times 10^{-31} \mathrm{~kg}\right) \\ V_{\text {maks }} & =\text { halaju elektron maksimum } \end{aligned}$$

Soalan 4:
Apabila bekalan kuasa V.L.T. 800 V disambungkan merentasi katod dan anod, berapakah halaju elektron itu? Apakah kesan ke atas halaju elektron jika beza keupayaan digandakan sebanyak empat kali?
[Cas satu elektron, e = 1.6 × 10^–19 C, jisim elektron, m = 9.11 × 10^–31 kg]


Jawapan:
$$\begin{aligned} V & =800 \mathrm{~V} \\ e & =1.6 \times 10^{-19} \mathrm{C} \\ m & =9.11 \times 10^{-31} \mathrm{~kg} \\ v & =\sqrt{\frac{2 e V}{m}} \\ & =\sqrt{\frac{2 \times\left(1.6 \times 10^{-19}\right) \times(800)}{9.1 \times 10^{-31}}} \\ & =1.68 \times 10^7 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-1} \end{aligned}$$

$$v=\sqrt{\frac{2 e V}{m}} \Rightarrow 2 v=\sqrt{\frac{2 e(4 V)}{m}}$$

Halaju elektron akan bertambah menjadi dua kali ganda jika beza keupayaan digandakan sebanyak empat kali.