PELAJARAN 5 Tenaga (E) dan da n Kuasa (P) Elektrik (a) Takrif Takrif Tenaga Tenaga Elektrik E lektrik dan da n Unit S.I.
Contoh 2
Berdasarkan Berdasarkan takrif arus I = Q / t Berdasarkan takrif beza keupayaan V =E/Q maka E = VQ = VIt Takrif tenaga ialah hasidarab beza keupayaan arus dengan arus dan masa. Unit tenaga ialah ialah Joule (J) I J = 1VAs Tetapi Tetapi daripada Hukum Ohm , V = I R atau I = V / R maka E = I 2 R t atau E = V2 t/R
Bila suis didupkan selama 5 minit berapakah tenaga yang dihasilkan pada perintang 6 Ω?
Penyelesaian
Kesimpulan E=VIt E=I2Rt E = V2 t R
Contoh 1 Suatu gegelung pemanas dialirkan arus 5A dan beza keupayaan merentasinya ialah 240 V di bekalkan selama 10 minit.Tentukan jumlah tenaga elektrik yang dihasilkan.
Penyelesaian
(b) Takrif Kuasa Elektrik dan Unit S.I. Daripada takrif kuasa , Kuasa = Tenaga / masa P = E/t maka P = VI @ P =I2R @ P = V2/R Oleh itu takrif kuasa ialah hasildarab beza keupayaan dengan arus.
Unit Kuasa (P) ialah Watt (W) iaitu 1 W=1VA
Kesimpulan
E=VI E=I2R E = V2 R
Contoh 3 Suatu arus 2.0A mengalir melalui suatu dawai logam dan beza keupayaan merentasinya ialah 12 V. Berapakah kuasa yang dihasilkan?
Penyelesaian
(c) Eksperimen untuk menentukan kuasa sebuah mentol
Contoh 4 Sebuah cerek elektrik berlabel 3 kW,240 V. (a) Apakah yang yang dimaksudkan dimaksudkan dengan dengan label itu? (b) Berapakah Berapakah arus yang melalui melalui cerek itu ? (c) Tentukan nilai fius yang sesuai digunakan. (d) Tentukan rintangan gelung pemanas dalam cerek itu.
Penyelesaian
Hidupkan arus dan catatkan bacaan ammeter serta bacaan voltmeter. Bacaan ammeter = I dan bacaan Voltmeter = V Kirakan rintangan dengan rumus P = VI Dengan melaraskan reostat supaya nilai arus berubah, ulangi eksperimen sebanyak 5 kali. Tentukan nilai purata kuasa
(d) Kos Penggunaan Elektrik Dalam Kehidupan Seharian Kos penggunaan tenaga elektrik di rumah-rumah
adalah berdasarkan jumlah unit yang digunakan. 1 unit bersamaan 1 kW j.
1 kW j = 1000 x 3600 J = 3.6 x 10 6 J Contoh 5
Seteri 1 1200 0.5 ka Kirakan kos penggunaan elektrik keluarga Ahmad dalam masa 20 hari jika 100 unit pertama ialah 20 sen dan 900 unit seterusnya 24 sen.
Penyelesaian
Tentukan jumlah unit penggunaan alat-alat berikut:(a) 2 lampu lampu setiapny setiapnya a berlabel berlabel 60 W,240V diguna selama 5 jam (b) Sebuah penyaman penyaman udara 2 kW diguna 5 jam sehari selama sebulan.
Penyelesaian
Contoh 6 Penggunaan Penggunaan tenaga elektrik di rumah Ahmad adalah seperti berikut:Alat Bilang Kuasa L an Setiap ama satu mas alat a (W) digu na setia p hari (Jam ) Lamp 15 60 12 u Kipas 8 90 5
(e) Kecekapan sebuah motor elektrik mengangkat beban Katakan sebuah motor elektrik mengangkat beban berjisim m setinggi h dalam masa t.Jika motor itu menggunakan menggunakan arus elektrik I dan beza keupayaan,V maka
Kuasa input , P I = VI
1
Kuasa output , P o = mgh t Kecekapan ,ε = Po x 100 % PI =
mgh x 100 % VIt
Contoh 7 Sebuah motor elektrik mengangkat beban berjisim 2 kg setinggi 5 m dalam masa 2.5 saat.Jika arus yang mengalir melalui motor tersebut adalah 5.0 A dan beza keupayaan merentasinya merentasinya adalah 12 V,tentukan kecekapan motor itu.
Beza keupayaan merentasi satu perintang ialah 6.0V apabila arus melaluinya 200 mA selama 2 minit.Jumlah minit.Jumlah tenaga yang dijanakan pada perintang adalah
A C E 2
60 J 144 J 480 J
B D
120 J 240 J
15 J tenaga haba dihasilkan dihasilkan apabila arus 1.0 A mengalir melalui sebuah mentol lampu suluh selama 10 s.Beza keupayaan merentasi lampu suluh itu adalah,
A C E
B D
0.5 V 3.0 V 6.0 V
1.5 V 4.5 V
Penyelesaian
3 Dalam litar di atas,tenaga haba sesaat yang disebabkan oleh perintang 4 Ω dan 8Ω adalah A C E
TUTORIA
6J 1.0 J 0.1 J
4 Dua perintang 2 disambung kepada
B D
Ωdan
3J 0.5 J
8Ω bateri 12 V.
Tenaga Tenaga haba yang dilesapkan dalam perintang 8 Ω selama 25 saat adalah
A C E
360 J 72 J 18 J
B
288 J D 36 J
8
Sebuah lampu elektrik berlabel 240 V, 60 W. Arus menerusi filamennya dan rintangan filamennya ialah
A 0.25 A, 60Ω A,960Ω C 4.0 A , 60 Ω 960 Ω E 5.0 A , 160Ω
5 Jika bacaan ammeter adalah 2 A,kirakan tenaga haba yang dihasilkan oleh kedua-dua perintang setiap saat. A C E
0.5 J 3.0 J 6.0 J
D
B 1.5 J 4.5 J
6 Berdasarkan maklumat pada rajah di atas tentukan tenaga yang dilesapkan pada perintang 3 Ω dalam masa 5 saat? A C E 7
30 J 50 J 90 J
B D
40 J 60 J
Berapakah kuasa yang dijanakan oleh sebuah sebuah mentol mentol 6 V, 0.6 A
A C E
0.05 W 10 W 40 W
B
3.6 W D 20 W
B
0.25
D
4.0 A,
9 Arus 2 A mengalir melalui sebuah lampu yang filamennya berintangan 5 Ω.Kuasa yang dijanakan oleh lampu adalah A C E
20.0 W 5.0 W 0.5 W
B D
10 Berdasarkan rajah di atas,berapakah atas,berapakah bacaaan jika arus dihidupkan. A C E
1A 5A 12 A
B D
10.0 W 2.5 W
ammeter
4A 9A
11 Sebuah motor elektrik digunakan untuk mengangkat beban 50 kg setinggi 2 m dalam dalam masa 10 s.Jika voltan 25 V merentasi perintang 5 Ω yang terdapat pada mesin itu,tentukan ,kecekapan enjin tersebut. A
60%
B
75%
C
D
80% D 90%
85%
12 Sebuah motor elektrik mengangkat beban berjisim 8 kg setinggi 5 m dalam masa 5 s apabila arus mengalir melaluinya 4.0 A. Hitungkan beza keupayaan merentasi motor jika kecekapannya ialah 100%. A V
B
10 V C 50 V E 100V
20 V D 80
13 Jika kos 1 unit tenaga elektrik ialah 24 sen, hitungkan kos menonton sebah telivesyen 250W , 240 V selama 5 jam sehari selama sebulan. A C E
RM5.00 RM8.00 RM12.00
B D
RM6.00 RM9.00
14 Rajah di atas menunjukkan tarif elektrik yang dikenakan pada rumah kediaman. Jika pada bulan Ogos bacaan meter ialah 6020 unit dan pada bulan September ialah 7450 unit,harga bil elektrik adalah, A C E
RM420 RM228 RM76
B D
RM374 RM168
15 Litar di atas mengandungi mengandungi bateri yang mempunyai rintangan dalam 2 Ω dan daya gerak elektrik 12 V.Perintang-perintang 3 Ω, 4Ω ,6Ω dan 12 Ω disambung kepada bateri tersebut.
(a) Tentukan jumlah rintangan rin tangan berkesan dalam litar luar. (b) Tentukan Tentukan bacaan ammeter.
(c) Tentukan jumlah arus yang mengalir melalui perintang (i) 12Ω
(ii) 6Ω
(iii) 4Ω
(d) Berapakah kuasa yang dibekalkan oleh bateri
(e) Kirakan jumlah tenaga yang dijanakan untuk mengatasi rintangan dalam sel selama 20 saat.
16 Satu litar elektrik dipasangkan dipasangkan seperti pada rajah.Anggapkan rajah.Anggapka n bahawa voltmeter mempunyai rintangan yang tinggi dan ammeter serta bateri mempunyai rintangan dalam yang boleh diabaikan. (a) Apabila suis S 1 dan suis S 2 dimatikan dihidupkan,bacaan ammeter ialah 0.3 A dan bacaan voltmeter adalah 2.4 V. Hitungkan,
(c) Rintangan bagi perintang Q ialah 8Ω. Jika sekarang suis S2 dihidupkan tetapi suis S1 dimatikan,berapakah (i) bacaan voltmeter
(ii) bacaan ammeter
(i) rintangan mentol itu
(ii) rintangan bagi perintang perintang P
(iii) (iii) kuasa kuasa yang dilesap dilesapkan kan di P
(b) Bandingkan kecerahan mentol itu dalam situasi(a) dengan kecerahannya apabila (i) S1 sahaja dihidupkan ................................................. .................. (ii)
S1 dan S2 dihidupkan.
...................................... ....................................................... ................. .............
17 Rajah menunjukkan satu litar elektrik yang digunakan untuk menentukan kuasa sebuah motor elektrik.Selepas suis dihidupkan ,motor elektrik menaikkan beban. (a) Nyatakan perubahan tenaga yang berlaku semasa suis dihidupkan. ...................................... ....................................................... ................. ...................... (b) Beban itu yang berjisim 0.8 kg dinaikkan setinggi 1.5 m dalam masa 4.0 saat. (i) (i) Bera Berapa paka kah h ker kerja ja yan yang g dilakukan oleh motor itu?
(ii) (ii) Seteru Seterusny snya a hitungka hitungkan n kuasa motor elektrik itu
ammeter itu,nyatakan apakah yang terjadi kepada ................................................. .................. (i) bacaan voltmeter
(c) Bacaan ammeter ialah 1.2 A dan bacaan voltmeter ialah 5.0 V,dengan anggapan bahawa beban itu dinaikkan pada kadar seragam,berapakah kuasa elektrik yang dibekalkan kepada motor elektrik itu?
................................................. .................. ................................................. .................. (ii) kuasa motor elektrik itu. ................................................. .................
(d) Berapakah kecekapan motor elektrik itu?
(e) Jika beban itu dikeluarkan dan suis dihidupkan,apakah yang akan terjadi kepada
................................................. ................... Alat elektrik Penyama n udara
Kadar
Penggunaan /jam 100
240V, 2kW
Pemanas air
240 V, 4 kW
20
240 V, 1 kW
200
(i) bacaan ammeter? ................................................. ...................
Peti sejuk
................................................. ................... (ii) kuasa motor elektrik itu.
18 Jadual menunjukkan tiga jenis alat elektrik dan kadar penggunaannya penggunaannya dalam jam bagi satu bulan.
................................................. ...................
(a) Apakah yang dimaksudkan dimaksudkan dengan kadar 240 V, 4 kW pada pemanas air itu?
................................................. ...................
................................................. ................... ................................................. ...................
(f) Jika ammeter dalam litar digantikan dengan satu perintang yang mempunyai rintangan lebih besar dari
(b) (i) Berapakah nilai ampere fius yang
sesuai digunakan dalam peti sejuk? ................................................. ................... (ii) Berikan sebab bagi jawapan anda di b(i) ................................................. ................... ................................................. ...................
Tenaga naga ele elekri krik 100 unit pertama 100 unit kedua Unit seterusnya
Kadar adar seunit RM0.20 RM0.23 RM0.25
(c) Jadual menunjukkan tarif penggunaan tenaga elektrik bagi perumahan awam dalam satu bulan.Berdasarkan jadual,hitungkan jumlah kos penggunaan alat-alat elektrik dalam jadual di atas. 19 (a) Berikan takrif (i) te tenaga da d an kuasa elektrik
(ii)
(b) Huraikan satu eksperimen untuk menentukan kuasa sebuah mentol elektrik. (c) Huraikan satu eksperimen untuk menentukan kecekapan sebuah motor elektrik untuk mengangkat satu beban pada ketinggian tertentu.
