Keelektrikan

Litar Terbuka/Litar Tertutup

by

Litar Terbuka

Dalam litar terbuka (semasa suis dimatikan), voltmeter menunjukkan bacaan d.g.e.

Litar Tertutup

Dalam litar tertutup (semasa suis dihidupkan), voltmeter menunjukkan bacaan beza keupayaan merentasi sel.

Dengan adanya rintangan dalam, beza keupayaan merentasi sel sentiasa lebih kecil daripada d.g.e.

Contoh 1:

Rajah di atas menunjukkan satu litar ringkas yang menyambungkan beberapa sel ke perintang. Voltmeter menunjukkan bacaan 5.0V semasa suis dimatikan dan 4.5V ketika suis dihidupkan. Berapakah d.g.e. dan rintangan dalam sel?

Jawapan:
Apabila suis dimatikan, bacaan voltmeter menunjukkan d.g.e. bateri. Oleh itu.

D.g.e. = 5.0V

Apabila suis dihidupkan, bacaan voltmeter menunjukkan beza keupayaan perintang. Oleh itu,

V = 4.5V

Arus yang mengalir melalui perintang,,
I= V/R
I = 4.5/9
I = 0.5A

E=V+Ir
(5.0)=(4.5)+(0.5)r
0.5r=5.0−4.5
0.5r = 0.5
r= 0.5/0.5 =1Ω

Contoh 2:

Diagram (a)
Diagram (b)

Satu sel disambungkan ke litar seperti ditunjukkan dalam rajah (a) Graf dalam rajah (b) menunjukkan perubahan bacaan voltmeter, V melawan masa, t. Sekiranya t adalah masa di mana suis ditutup, cari
(a) D.g.e. Sel
(b) rintangan dalam sel.
Jawapan:
(a) Sebelum suis dihidupkan, bacaan ammeter menunjukkan d.g.e. sel.

Daripada graf, d.g.e. = 3.0V

(b)
D.g.e., E = 3.0V
Beza keupayaan merentasi perintang, V = 2.5V

Arus yang mengalir melalui perintang,
I= V/R
I = 2.5/2 =1.25A

E = V+Ir
(3.0) = (2.5)+(1.25)r
1.25r = 3.0−2.5 = 0.5
r= 0.5/1.25
r = 0.4Ω

Rintangan Dalam dan Kehilangan Beza Keupayaan

by

Rintangan Dalam

Rintangan dalam bagi satu sumber elektrik (sel atau penjana) adalah rintangan terhadap cas bergerak di dalam sumber elektrik berkenaan.

Rintangan Beban

Rintangan beban dalam satu litar adalah rintangan berkesan terhadap cas bergerak di luar sumber elektrik.

Beza Keupayaan Terminal

Beza keupayaan terminal atau voltan terminal adalah beza keupayaan di kedua-dua terminal (terminal positif dan terminal negatif) sumber elektrik (sel atau penjana).

Rintangan Dalam dan Kejatuhan Beza Keupayaan

  1. Jika rintangan dalam boleh diabaikan, beza keupayaan terminal adalah sama dengan d.g.e
  2. Bagaimanapun, jika rintangan dalam hadir, maka beza keupayaan terminal adalah sentiasa lebih rendah daripada d.g.e.
  3. Hubungan di antara d.g.e. dan beza keupayaan terminal diberi oleh persamaan berikut.
    Persamaan

E = V + Ir
or
E = IR + Ir

E = d.g.e.
V = beza keupayaan terminal
I = arus mengalir dalam litar
r = rintangan dalam
R = rintangan beban

Contoh 1:
Satu sel tertentu mempunyai rintangan dalam 0.5Ω dan beza keupayaan merentasi sel itu adalah 4V apabila arus 2A mengalir melaluinya. Cari d.g.e. sel itu.

Jawapan:
r = 0.5Ω
V = 4V
I = 2A
E = ?

E=V+Ir
E=(4)+(2)(0.5)
E=5V

Contoh 2:

Satu sel yang mempunyai d.g.e. 3V dan rintangan dalam 1Ω disambungkan ke satu perintang 5Ω. Diberi bahawa satu voltmeter disambungkan melintasi perintang seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas. Cari bacaan voltmeter.

Jawapan:
E = 3V
r = 1Ω
R = 5Ω
V = ?
E=I(R+r)
(3)=I(5+1)
I= 3/6 =0.5A

V=IR
V=(0.5)(5)=2.5V

Daya Gerak Elektrik (d.g.e.)

by

Electromotive Force

  1. Dalam satu litar, daya gerak elektrik (d.g.e.) ialah kerja yang dilakukan oleh suatu sumber tenaga elektrik untuk menggerakkan satu coulomb cas mengelilingi litar itu dengan lengkap.
    Ia boleh ditulis dalam persamaan,

    di mana
    E = d.g.e.
    W = kerja yang dilakukan untuk menggerak cas
    Q = cas positif
  1. Dalam litar, suatu sel ialah peranti yang membekalkan d.g.e. dengan menukarkan tenaga kimia kepada tenaga elektrik
  2. Unit d.g.e. ialah  JC-1 atau V (Volt)
  3. Daya gerak elektrik yang bernilai 1 Volt bermaksud 1 Joule tenaga elektrik dibekalkan kepada litar untuk menggerakkan 1 Coulomb cas melalui seluruh litar.

Mencari Beza Keupayaan di Dalam Litar Bersiri

by

Dalam litar di atas, jika arus dalam litar adalah I, maka beza keupayaan merentasi setiap perintang adalah

Contoh

Cari beza keupayaan setiap perintang dalam rajah di atas.

Jawapan:
Beza keupayaan merentasi kedua-dua perintang, V = 12V
Rintangan setara kedua-dua perintang, R = 2 + 4 = 6Ω
Arus melalui kedua-dua perintang,

Bagi perintang R1,

Bagi perintang R2

Mencari Arus Elektrik di Dalam Litar Selari

by

Dalam litar selari, beza keupayaan (V) merentasi setiap perintang adalah sama dengan d.g.e. (E) jika rintangan dalam sel diabaikan.

Dengan menggunakan Hukum Ohm

Contoh 1:

Bagi rajah di atas,
a. Cari bacaan ammeter.
b. Cari arus di setiap perintang.

Jawapan:
a.
Rintangan berkesan bagi 2 perintang selari

Beza keupayaan merentasi kedua-dua perintang, V = 3V

Bacaan ammeter = 1.5A
b.
Arus di dalam perintang 3Ω,

Arus di dalam perintang 6Ω,

Contoh 2

Rajah di atas menunjukkan 3 perintang yang sama disambungkan secara selari dalam litar. Diberi rintangan setiap perintang adalah 6Ω. Cari bacaan semua ammeters pada rajah di atas.

Jawapan:
Beza keupayaan merentasi perintang-perintang itu,
V = 6V
Bagi ammeter A,
Rintangan setara, R = 6/3 = 2Ω.

V=IR
(6)=I(2)
I=3A

Bagi ammeter A1,
V=IR
(6)=I(6)
I=1A

Bagi ammeter A2,
V=IR
(6)=I(6)
I=1A

Mencari Arus Elektrik di Dalam Litar Bersiri

by
  1. Dalam litar bersiri, arus melalui setiap perintang sama dengan arus melalui keseluruhan litar.
  2. Beza keupayaan (V) di seluruh litar sama dengan d.g.e. (E) jika rintangan dalam diabaikan.
  3. Rintangan berkesan bagi keseluruhan litar, R = R1 + R2
  4. Dengan menggunakan Hukum Ohm

Contoh 1

Bagi litar dalam rajah di atas,
  1. Cari bacaan ammeter.
  2. Cari arus yang mengalir melalui perintang itu.

Jawapan:
a.
Beza keupayaan melintasi perintang 2Ω,
V = 12V
Rintangan, R =2Ω

V=IR
(12)=I(2)
I=6Ω

b.
Arus mengalir melalui perintang
= bacaan ammeter
= 6Ω

Contoh 2

Bagi litar di atas,
  1. Cari bacaan ammeter.
  2. Cari arus yang mengalir melalui setiap perintang.

Jawapan:
a.
Beza keupayaan merentasi kedua-dua perintang, V = 12V
Rintangan setara kedua-dua perintang, R =6Ω

V=IR
(12)=I(6)
I=2A

b.
Arus mengalir melalui perintang
= bacaan ammeter
= 2A

Keupayaan dan Beza Keupayaan di Dalam Litar

by

Litar Bersiri

Jumlah beza keupayaan perintang-perintang individu di antara 2 titik dalam satu litar bersiri adalah sama dengan beza keupayaan merentasi kedua-dua titik itu.

V = V1 + V2

Contoh

Litar Selari

Beza keupayaan merantasi setiap perintang di dalam litar selari adalah sama.

V = V1 = V2

Contoh

Arus Elektrik Dalam Litar

by

Litar Bersiri

Arus mengalir memasuki satu perintang = arus mengalir di dalam perintang = arus mengalir keluar dari perintang.

IA = IB = IC

Dalam litar bersiri, arus adalah sama di mana-mana titik di dalam litar.

Litar Selari

Arus mengalir keluar/memasuki satu litar selari sama dengan jumlah arus di setiap cabang litar selari itu.

I = I1 + I2

Contoh

Sekiranya rintangan 2 perintang di dalam satu litar selari adalah sama, maka arus akan dibahagi sama rata di antara kedua-dua perintang itu.