3.1 Arus dan Beza Keupayaan — Nota JomSkor

Subtopik ini memperkenalkan konsep asas elektrik seperti medan elektrik, kekuatan medan elektrik, arus elektrik, dan beza keupayaan elektrik. Ia menerangkan bagaimana cas elektrik berinteraksi dalam medan elektrik dan bagaimana arus mengalir dalam litar, serta kerja yang dilakukan untuk menggerakkan cas.

Fizik · Tingkatan 5

Medan Elektrik

Kawasan sekitar suatu zarah bercas di mana sebarang cas elektrik yang berada dalam kawasan tersebut akan mengalami daya elektrik.

Kekuatan Medan Elektrik (E)

Daya elektrik yang bertindak ke atas seunit cas positif yang terletak pada titik itu. Unit S.I. ialah newton per coulomb (N C⁻¹) atau volt per meter (V m⁻¹).

$E = F/q$ atau $E = V/d$

Arus Elektrik (I)

Kadar pengaliran cas, Q dalam satu konduktor. Unit S.I. ialah ampere (A) atau coulomb per saat (C s⁻¹).

$I = Q/t$

Beza Keupayaan Elektrik (V)

Kerja, W atau tenaga, E yang dilakukan untuk menggerakkan satu coulomb cas di antara dua titik dalam suatu medan elektrik. Unit S.I. ialah volt (V) atau joule per coulomb (J C⁻¹).

$V = W/Q$ atau $V = E/Q$

Contoh soalan

Sebuah mentol berlabel 3.0 V, 0.2 A menyala selama 1 jam. Hitungkan: (a) jumlah cas yang mengalir (b) jumlah tenaga yang dijanakan

Kenal pasti nilai yang diberi: V = 3.0 V, I = 0.2 A, t = 1 jam.
Tukar unit masa kepada saat: t = 1 jam = 3600 s.
Kira jumlah cas (Q) menggunakan formula $I = Q/t \implies Q = It$: $Q = 0.2 \text{ A} \times 3600 \text{ s} = 720 \text{ C}$.
Kira jumlah tenaga (E) menggunakan formula $V = E/Q \implies E = VQ$: $E = 3.0 \text{ V} \times 720 \text{ C} = 2160 \text{ J}$.

(a) 720 C (b) 2160 J

Mengelirukan unit S.I. bagi kuantiti fizik yang berbeza (contoh: Coulomb untuk cas, Ampere untuk arus, Volt untuk beza keupayaan).
Tidak menukar unit masa kepada saat apabila menggunakan formula yang melibatkan kadar pengaliran cas.
Salah faham arah garis medan elektrik; ia sentiasa bermula dari cas positif dan berakhir pada cas negatif.
Menganggap medan elektrik seragam di semua kawasan, sedangkan ia hanya seragam antara dua plat selari bercas.

Fahami definisi setiap istilah dengan jelas, seperti medan elektrik, kekuatan medan elektrik, arus, dan beza keupayaan.
Hafal dan fahami penggunaan formula asas seperti $E = F/q$, $E = V/d$, $I = Q/t$, dan $V = W/Q$.
Berhati-hati dengan unit S.I. dan pastikan semua kuantiti ditukar kepada unit S.I. yang betul sebelum pengiraan.
Latih melukis corak garis medan elektrik untuk pelbagai konfigurasi cas dan plat.

Medan elektrik
Cas elektrik
Daya elektrik
Kekuatan medan elektrik
Arus elektrik
Konduktor
Beza keupayaan elektrik
Coulomb
Ampere
Volt