Soalan 1:
Rajah 1 menunjukkan sebuah lampu filamen. Mengapakah filamen dalam bentuk yang bergelung menghasilkan cahaya yang lebih terang?
Jawapan:
– Lampu filamen memerlukan rintangan yang tinggi untuk menghasilkan cahaya.
– Filamen bergelung menyebabkan panjang dawai bertambah.
– Rintangan berkadar secara terus dengan panjang dawai.
– Semakin panjang dawai filamen, semakin tinggi rintangan.
– Semakin tinggi rintangan, semakin bertambah kecerahan lampu.
Rajah 1 menunjukkan sebuah lampu filamen. Mengapakah filamen dalam bentuk yang bergelung menghasilkan cahaya yang lebih terang?
Jawapan:– Lampu filamen memerlukan rintangan yang tinggi untuk menghasilkan cahaya.
– Filamen bergelung menyebabkan panjang dawai bertambah.
– Rintangan berkadar secara terus dengan panjang dawai.
– Semakin panjang dawai filamen, semakin tinggi rintangan.
– Semakin tinggi rintangan, semakin bertambah kecerahan lampu.
Soalan 2:
Rajah 2 menunjukkan litar dengan tiga mentol, iaitu X, Y dan Z yang mempunyai rintangan 3 Ω masing-masing.
(a) Jika suis S1, S2 dan S3 ditutup, hitungkan:
(i) rintangan berkesan dalam litar,
(ii) arus yang ditunjukkan oleh ammeter, dan
(iii) beza keupayaan merentasi mentol X.
(b) Bandingkan kecerahan nyalaan mentol X, Y dan Z apabila suis S1, S2 dan S3 ditutup.
(c) Jika suis S1 dan S2 sahaja ditutup, hitungkan:
(i) rintangan berkesan dalam litar,
(ii) arus yang ditunjukkan oleh ammeter, dan
(iii) beza keupayaan merentasi mentol X.
(d) Bandingkan kecerahan mentol X, Y dan Z apabila suis S1 dan S2 sahaja ditutup.
Jawapan:
(a)(i)
$$ \begin{aligned} &\text { Rintangan, }\\ &\begin{aligned} \frac{1}{R} & =\frac{1}{3}+\frac{1}{3} \\ & =\frac{2}{3} \\ R & =\frac{3}{2} \\ & =1.5 \Omega \end{aligned} \end{aligned} $$
Rintangan berkesan,
R = 3 + 1.5
= 4.5 Ω
(a)(ii)
Beza keupayaan, V = 6 V
Rintangan berkesan, R = 4.5 Ω
$$ \begin{aligned} &\text { Arus, } I =\frac{V}{R} \\ & =\frac{6}{4.5} \\ & =1.33 \mathrm{~A} \end{aligned} $$
(a)(iii)
Arus, I = 1.33 A
Rintangan, R = 3 Ω
Beza keupayaan, V = IR
= 1.33 × 3
= 3.99 V
(b) Mentol X menyala lebih cerah berbanding dengan mentol Y dan mentol Z. Mentol Y menyala dengan kecerahan yang sama dengan mentol Z.
(c)(i)
Rintangan berkesan,
R = 3 + 3
= 6 Ω
(c)(ii)
Beza keupayaan, V = 6 V
Rintangan berkesan, R = 6 Ω
$$ \begin{aligned} &\text { Arus, } I =\frac{V}{R} \\ & =\frac{6}{6} \\ & =1.0 \mathrm{~A} \end{aligned} $$
(c)(iii)
Arus, I = 1.0 A
Rintangan, R = 3 Ω
Beza keupayaan,
V = IR
= 1 × 3
= 3 V
(d) Mentol X menyala dengan kecerahan yang sama dengan mentol Y. Mentol Z tidak menyala.
Rajah 2 menunjukkan litar dengan tiga mentol, iaitu X, Y dan Z yang mempunyai rintangan 3 Ω masing-masing.
(a) Jika suis S1, S2 dan S3 ditutup, hitungkan:
(i) rintangan berkesan dalam litar,
(ii) arus yang ditunjukkan oleh ammeter, dan
(iii) beza keupayaan merentasi mentol X.
(b) Bandingkan kecerahan nyalaan mentol X, Y dan Z apabila suis S1, S2 dan S3 ditutup.
(c) Jika suis S1 dan S2 sahaja ditutup, hitungkan:
(i) rintangan berkesan dalam litar,
(ii) arus yang ditunjukkan oleh ammeter, dan
(iii) beza keupayaan merentasi mentol X.
(d) Bandingkan kecerahan mentol X, Y dan Z apabila suis S1 dan S2 sahaja ditutup.
Jawapan:
(a)(i)
$$ \begin{aligned} &\text { Rintangan, }\\ &\begin{aligned} \frac{1}{R} & =\frac{1}{3}+\frac{1}{3} \\ & =\frac{2}{3} \\ R & =\frac{3}{2} \\ & =1.5 \Omega \end{aligned} \end{aligned} $$
Rintangan berkesan,
R = 3 + 1.5
= 4.5 Ω
(a)(ii)
Beza keupayaan, V = 6 V
Rintangan berkesan, R = 4.5 Ω
$$ \begin{aligned} &\text { Arus, } I =\frac{V}{R} \\ & =\frac{6}{4.5} \\ & =1.33 \mathrm{~A} \end{aligned} $$
(a)(iii)
Arus, I = 1.33 A
Rintangan, R = 3 Ω
Beza keupayaan, V = IR
= 1.33 × 3
= 3.99 V
(b) Mentol X menyala lebih cerah berbanding dengan mentol Y dan mentol Z. Mentol Y menyala dengan kecerahan yang sama dengan mentol Z.
(c)(i)
Rintangan berkesan,
R = 3 + 3
= 6 Ω
(c)(ii)
Beza keupayaan, V = 6 V
Rintangan berkesan, R = 6 Ω
$$ \begin{aligned} &\text { Arus, } I =\frac{V}{R} \\ & =\frac{6}{6} \\ & =1.0 \mathrm{~A} \end{aligned} $$
(c)(iii)
Arus, I = 1.0 A
Rintangan, R = 3 Ω
Beza keupayaan,
V = IR
= 1 × 3
= 3 V
(d) Mentol X menyala dengan kecerahan yang sama dengan mentol Y. Mentol Z tidak menyala.
Soalan 3:
Satu eksperimen telah dijalankan untuk mengkaji hubungan antara daya gerak elektrik, Ԑ dengan rintangan dalam, r sebuah sel kering. Sambungan litar elektrik eksperimen tersebut adalah seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3. Bacaan voltmeter, V dan bacaan ammeter, I yang sepadan adalah seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1.
(a) Apakah yang dimaksudkan dengan daya gerak elektrik?
(b) Berdasarkan data dalam Jadual 1, plotkan graf V melawan I.
(c) Berdasarkan graf diplot, jawab soalan-soalan yang berikut.
(i) Apakah yang berlaku kepada V apabila I meningkat?
(ii) Tentukan nilai beza keupayaan, V apabila arus, I = 0.0 A. Tunjukkan pada graf tersebut cara anda menentukan nilai V.
(iii) Namakan kuantiti fizik yang mewakili nilai di 3(c)(ii).
(d) Rintangan dalam, r bagi sel kering diberi oleh r = –m, iaitu m ialah kecerunan graf.
Hitungkan r.
(e) Nyatakan dua langkah berjaga-jaga yang mesti diambil semasa eksperimen ini dijalankan.
Jawapan:
(a) Daya gerak elektrik (d.g.e.) ialah tenaga yang dibekalkan atau kerja yang dilakukan oleh satu sumber tenaga elektrik untuk menggerakkan satu coulomb cas dalam satu litar lengkap.
(b)
(c)(i) V berkurang dengan I
(c)(ii) Lihat dalam graf di atas, V = 1.5 V
(c)(iii) Daya gerak elektrik, d.g.e
(d)
$$ \begin{aligned} &\text { Kecerunan graf, } m =\frac{1.0-1.5}{1.2-0} \\ & =-0.417 \Omega \end{aligned} $$
$$ \begin{aligned} &\text { Rintangan dalam, } r =-m \\ & =-(-0.417) \\ & =0.417 \Omega \end{aligned} $$
(e) – Pastikan dawai penyambung disambungkan dengan ketat.
– Elakkan ralat paralaks semasa mengambil bacaan ammeter dan voltmeter.
Satu eksperimen telah dijalankan untuk mengkaji hubungan antara daya gerak elektrik, Ԑ dengan rintangan dalam, r sebuah sel kering. Sambungan litar elektrik eksperimen tersebut adalah seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3. Bacaan voltmeter, V dan bacaan ammeter, I yang sepadan adalah seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1.
(a) Apakah yang dimaksudkan dengan daya gerak elektrik?
(b) Berdasarkan data dalam Jadual 1, plotkan graf V melawan I.
(c) Berdasarkan graf diplot, jawab soalan-soalan yang berikut.
(i) Apakah yang berlaku kepada V apabila I meningkat?
(ii) Tentukan nilai beza keupayaan, V apabila arus, I = 0.0 A. Tunjukkan pada graf tersebut cara anda menentukan nilai V.
(iii) Namakan kuantiti fizik yang mewakili nilai di 3(c)(ii).
(d) Rintangan dalam, r bagi sel kering diberi oleh r = –m, iaitu m ialah kecerunan graf.
Hitungkan r.
(e) Nyatakan dua langkah berjaga-jaga yang mesti diambil semasa eksperimen ini dijalankan.
Jawapan:
(a) Daya gerak elektrik (d.g.e.) ialah tenaga yang dibekalkan atau kerja yang dilakukan oleh satu sumber tenaga elektrik untuk menggerakkan satu coulomb cas dalam satu litar lengkap.
(b)
(c)(i) V berkurang dengan I
(c)(ii) Lihat dalam graf di atas, V = 1.5 V
(c)(iii) Daya gerak elektrik, d.g.e
(d)
$$ \begin{aligned} &\text { Kecerunan graf, } m =\frac{1.0-1.5}{1.2-0} \\ & =-0.417 \Omega \end{aligned} $$
$$ \begin{aligned} &\text { Rintangan dalam, } r =-m \\ & =-(-0.417) \\ & =0.417 \Omega \end{aligned} $$
(e) – Pastikan dawai penyambung disambungkan dengan ketat.
– Elakkan ralat paralaks semasa mengambil bacaan ammeter dan voltmeter.
