Objektif
Mengetahui asas elektrik, simbol, unit, hukum Ohm dan cara pengiraan litar siri, selari dan siri-selari
Asas Litar elektrik
Teori Asas Elektrik
Apa itu “elektrik” ?
Elektrik ialah pengaliran elektron di antara dua titik, apabila terdapat perbezaan tekanan di antara dua titik itu.
Semua jirim terdiri daripada beribu-ribu atom. Di pusat atom terletak nucleus. Di keliling nucleus ada kumin dinamakan electron. Elektron ini berlegar mengelilingi nucleus seperti planet berlegar mengelilingi matahari. Tiap-tiap electron membawa satu cas negatif. Jika sesuatu atom seperti karbon mempunyai enam electron jadi atom ini mempunyai enam cas negatif. Tetapi pada keseluruhannya atom adalah neutral iaitu tidak mempunyai cas. Ini menunjukkan nucleus mesti ada enam cas positif untuk mengimbangkan enam cas negatif. Pada amnya, sesuatu atom mempunyai cukup cas positif bagi meneutralkan cas negatif electron.
Elektron yang di luar sekali di dalam sesuatu atom mudah dipindahkan. Jika sesuatu atom hilang satu electron, iaitu cas negatif, atom tidak akan berkeadaan neutral lagi. Atom ini dikatakan bercas positif, kerana atom itu telah mempunyai lebih satu cas positif daripada cas negatif. Kadang-kadang dalam keadaan yang tertentu electron yang berada di luar ini tertarik kepada atom yang lain. Elektron yang sempurna ini dinamakan arus elektrik.
Elektron elektron yang terkeluar dari orbitnya menimbulkan kekurangan elektron di dalam atom yang telah di tinggalkan. Inilah akan menyebabkan lebihan elektron di mana ianya berada.Bahan yang mengalami kekurangan elektron menjadi cas positif, dan yang mempunyai elektron yang berlainan akan menjadi cas negatif.
Apabila satu atom kehilangan satu elektron, ia akan kehilangan satu cas negatif. Oleh itu bahagian atom yang telah di tinggalkan elektron akan menjadi tidak seimbang secara elektrik kerana nukluesnya tetap positif seperti dahulu, tetapi salah satu daripada pengimbang cas telah hilang. Oleh itu hanya cas positif yang tertinggal. Benda yang bercas positif ini di namakn ion positif.
Dalam bahan bahan pejal, ion ion ini di kekalkan pada tempatnya oleh struktur hablur bahan tersebut oleh itu ion ion ini tidak bergerak seperti elektron bebas. Walaubagaimanapun, di dalam cecair dan gas ion ion boleh bergerak seperti elektron dan menolong pengaliran arus .
Istilah-istilah yang berkaitan :-
- Molekul . satu gabungan dua atau lebih atom. Unit yang paling halus dalam satu benda tanpa menghilangkan identiti asalnya.
- Atom . Kumin yang paling halus dalamana satu unsur seperti hidrogen- kekal dalam bentuk asalnya.
- Nuklues . Bahagian tengah atom bercas positif yang kuat
- Proton. Kumin yang bercas positif kecil yang ringan mengelilingi orbit di sekeliling nuklues sesuatu atom
- Elektron. Kumin bercas negatif kecil yang ringan mengelilingi orbit di sekeliling nuklues sesatu atom
- Neutron kumin neutral yang berat di dalam nuklues atom yang bersifat seperti satu gabungan proton dan elektron
- Elektron Bebas. Elektron yang telah meninggalkan orbit- orbitnya di sekeliling nuklues dan bergerak dengan bebas melalui bahan bahan yang membentuk sebahagian darinya.
- Arus elektrik. Arah pergerakkan elektron bebas didalam sesuatu pengalir.
- Cas positif . kekurangan elektron
10. Cas negatif . berlebihan elektron.
Geseran Menghasilkan Elektrik
Kimia Menghasilkan Elektrik
Sel elektrik ialah satu penjana elektrik di mana tenaga kimia ditukarkan menjadi tenaga elektrik. Seperti yang ditunjukkan di Rajah dibawah, sel volt inti terdiri daripada satu bekas yang mengandungi H2SO4 cair. Dua keeping logam, satu diperbuat daripada tembaga dan satu lagi daripada zink dicelupkan ke dalamnya.
Apabila kedua-dua kepingan ini disambungkan dari luar dengan satu dawai logam, arus elektrik mengalir dari tembaga ke zink dan ini boleh dikesan dari pesongan jarum magnet yang terhubung pada dawai. Kepingan tembaga ini dinamakan kutub positif dan kepingan zink dinamakan kutub negatif.
Zink larut di dalam asid sulfurik cair, buih hydrogen terkumpul di keliling kepingan tembaga dan arus elektrik mengalir di dalam sel dari zink ke tembaga menerusi cecair.
Aruhan Elektromagnet Menghasilkan Elektrik
Apabila arah sebatang magnet yang dilalukan dalam gelung dawai, daya gerak elektrik yang berulang alik di aruhkan di dalam gelang. Ini dinamakan aruhan electromagnet. Aruhan electromagnet boleh ditunjukkan dalam percubaan seperti Rajah.
Satu gelung dawai digunakan. Kedua-dua hujungnya disambungkan kepada galvanometer yang mempunyai bacan sifar di tengah. Sebatang magnet dimasukkan di tengah-tengah gelung dan digerakkan ke bawah, penunjuk galvanometer memesong ke satu arah menunjukkan adanya daya gerak elektrik di dalam gelung. Apabila magnet digerakkan ke atas, penunjuk galvanometer bergerak ke arah lain pula.
Patut di ambil perhatian bahawa jarum penunjuk di galvanometer tidak terpesong apabila magnet itu degerakkan, tetapi pesongan hanya berlaku apabila magnet itu bergerak.D.g.e yang diaruhkan dalam gelung adalah berkadar dengan perubahan berikut : Jumlah lilitan di gelungii. Kekuatan magnet dani. Lajunya magnet itu digerakkan.
Haba Menghasilkan Elektrik
Satu alat yang menggunakan kesan termoelektrik telah ditemui oleh Seeback pada tahun 1821. Beliau membuat satu percubaan dengan menggunakan dua jenis dawai yang berlainan. Dawai tembaga dan dawai besi telah dicantumkan pada dua tempat yang berasingan. Seperti Rajah 1.6, terdapat dua gelas, iatu gelas A dan B. Di dalam kedua-dua gelas ini terdapat cantuman dawai besi dan dawai tembaga.
Jika gelas B dipanaskan, arus akan mengalir dari logam besi ke logam tembaga dalam gelas A yang sejuk. Arus juga akan mengalir dari logam tembaga yang ada dalam gelas B yang panas tadi ke logam besi. Sepasang dawai yang dicantumkan begitu rupa sebagai pasangan haba, dan dari sini ia mengeluarkan satu daya elektrik haba, apabila kedua-dua cantuman berada di dalam keadaan yang berlainan suhu.
Kesan termoelektrik ini boleh digunakan untuk menyukat suhu. Dengan itu jika bacaan galvanometer G dilihat untuk mengetahui keadaan suhu air di B dan suhu air di A adalah tetap, maka senanglah melihat perbezaan suhu di antara A dan B.
Kesan Elektrik
Apabila arus mengalir dalam sesuatu unsur, ada tiga jenis kesan yang diwujudkan.
i. Kesan haba
ii. Kesan kimia
iii. Kesan magnet
i. Kesan haba
Suatu rintangan akan menjadi panas jika arus mengalir di dalamnya. Panas itu ialah haba. Haba itu dikeluarkan oleh arus. Dari segi amalinya lampu filamen tungsten dan pemanas elektrik adalah contoh yang jelas.
ii. Kesan Kimia
Letakkan dua keeping pengalir ke dalam larutan asid supaya ia tidak bersentuh sesama sendiri. Apabila kedua-dua keping pengalir dihubungkan dengan rintangan, arus mengalir dalam rintangan. Ini ialah asas bateri. Penyaduran dan elektrolisis menggunakan kesan ini.
iii. Kesan Magnet
Apabila arus mengalir dalam pengalir, arus itu menghasilkan medan
pengalir. Asas ini digunakan dalam magnet motor elektrik dan transformer.
HUKUM OHM Jika rintangan (R) yang diberi kepada pengaliran arus (I) ditambah, manakala voltan (V) tetap seperti peringkat permulaan (tidak berubah ), arus akan berkurangan dengan menganggap sauhu rintangan itu tidak berubah. Dengan bertambahnya (R) akan mengurangkan (I), jadi (I) adalah berkadar songsang dengan ( R). I, V dan R dirangkaikan secara am menggunakan HUKUM OHM. |
Hukum ohm menyatakan dengan jelas pengaliran arus didalam satu litar itu adalah berkadaran terus kepada d.g.e. yang di bekalkan den berkadaran songsang dengan rintangan (R ) dengan menganggap suhu rintangan tidak berubah.
Cara menggunakannya
- Jika kita ingin mencari salah satu daripada tiga formula diatas kita hanya menutup huruf yang ingin di gunakan untuk mencari jawapan contoh nya. Katakan anda diberi soalan untuk mencari voltan. Langkah pertama tutup dengan tangan huruf V dan sekarang kita boleh lihat bahawa yang tertera hanyalah I dan R , cara membaca formula ini ialah I x R. begitulah juga jika anda mencari dua formula lagi.
V = I x R
I = V / R
R = V / I
Faktor faktor yang lain yang perlu diambil perhatian ialah setiap penyelesaian hukum ohm hendaklah mempunyai unit yang telah ditetapkan
ARUS unitnya ialah Ampere
VOLTAN unitnya ialah Volt
RINTANGAN unitnya ialahOhm.
LITAR ELEKTRIK
a. Open circuit(litar terbuka) – ialah keadaan apabila arus atau mana-mana alat tidak bersambung dan menyebabkan arus tidak boleh mengalir.
b. Close circuit(litar tertutup) – ialah keadaan apabila suis atau alat-alat bersambung dan membenarkan arus letrik mengalir.
c. Short circuit(litar pintas) – ialah apabila arus letrik mengalir secara pintas tanpa melalui beban dan balik ke punca bekalan. Dan satu lagi keadaan ialah apabila dua pengalir yang berlainan fasa bersentuhan. Litar pintas sangat bahaya kerana ia boleh menyebabkan kebakaran atau merosakan komponen-komponen elektrik.
Litar Siri
Litar siri ialah susunan laluan untuk pengaliran elektron(arus letrik) yang hanya membenarkan pengaliran dalam satu lorong sahaja. Elektron akan mengalir pada setiap lampu, rintangan dan suis dalam litar siri. Apabila salah satu daripada alat elektrik itu tidak berfungsi elektron tidak dapat mengalir dan litar terbuka.
Tiga faktor penting tentang litar siri.
a. Arus yang mengalir dimana-mana bahagian litar siri adalah sama. Dalam simbol, litar siri boleh ditunjukan seperti berikut :
Ij = I1 + I2 + I3 ………
b. Jumlah rintangan bagi satu litar adalah bersamaan dengan jumlah rintangan individu didalamnya. Didalam simbol ia boleh ditunjukan seperti berikut :
Rj = R1 + R2 + R3 ………
c. Apabila susutan voltan didalam satu litar siri ditambahkan bersama, jumlah nilainya adalah bersamaan kepada jumlah voltan yang digunakan. Didalam simbol ia boleh ditunjukan seperti berikut :
Vj = V1 + V2 + V3 ………
Contoh litar siri
Litar selari Apabila litar elektrik membenarkan elektron mengalir melalui dua atau lebih laluan pada waktu yang sama maka litar itu disebut litar selari. Voltan yang melintangi setiap beban adalah sentiasa sama. Vj = V1 = V2 = V3 Jumlah elektron yang mengalir pada setiap cabang adalah sama dengan jumlah elektron yang mengalir pada peringkat permulaan. Cabang-cabang yang mempunyai rintangan yang rendah membawa lebih arus jika dibandingkan dengan cabang-cabang yang mempunyai rintangan yang tinggi. Ij = I1 + I2 + I3 Perintang atau beban yang disambungkan selari menampakan satu rintangan campuran yang rendah daripada mana-mana satu daripadanya secara individu.  Litar siri-selari Litar siri selari sebenarnya ialah campuran atau kombinasi litar siri dan litar selari. Tujuan utamanya ialah untuk memperoleh manfaat yang maksimum daripada kewujudan kedua–dua litar itu. Walaupun pada praktiknya amat sukar untuk membezakan litar ini, tetapi bolehlah dikatakan kesemua litar yang digunakan sekarang terdiri daripada litar siri selari.
|
