13 pelajaran dalam Bab 7: Keelektrikan dan Kemagnetan
Tenaga (unit joule) ialah keupayaan melakukan kerja; ia bertukar bentuk, tidak dicipta atau dimusnahkan.
Tenaga ialah keupayaan untuk melakukan kerja — kereta bergerak, lampu menyala, malah kucing tidur pun menggunakan tenaga. Tenaga tidak boleh dicipta atau dimusnahkan, tetapi ia boleh bertukar bentuk, contohnya tenaga kimia kepada tenaga elektrik. Unit S.I. bagi tenaga ialah joule.
Cas elektrostatik terhasil bila elektron berpindah; cas sama menolak, cas berlainan menarik.
Pernahkah anda terkena renjatan kecil apabila memegang tombol pintu? Itu kerana cas elektrostatik. Cas elektrik ada dua jenis: proton yang bercas positif dan elektron yang bercas negatif. Apabila dua bahan digosok, hanya elektron berpindah. Bahan yang menerima elektron menjadi negatif, dan yang kehilangan elektron menjadi positif. Cas sama jenis menolak, cas berlainan jenis menarik.
Kilat ialah pelepasan cas elektrostatik; elektroskop mengesan cas (kerajang emas mencapah).
Cas elektrostatik menyebabkan fenomena besar seperti kilat. Geseran antara awan dan udara mengecas awan; bahagian bawah awan yang bercas negatif tertarik kepada Bumi yang bercas positif, lalu terjadilah kilat. Untuk mengesan cas, kita guna elektroskop — semakin banyak cas, semakin jauh kerajang emasnya mencapah kerana cas sama menolak.
Arus elektrik (unit ampere) ialah kadar aliran cas; diukur dengan ammeter yang disambung bersiri.
Apabila cas elektrik mengalir melalui konduktor, terhasillah arus elektrik. Lebih tepat, arus ialah kadar pengaliran cas. Kita ukur arus menggunakan ammeter, dan unitnya ialah ampere. Ammeter mesti disambung secara bersiri dalam litar supaya arus mengalir melaluinya.
Voltan (volt, voltmeter selari) & rintangan (ohm) — rintangan menentang aliran arus.
Dua lagi kuantiti penting. Voltan ialah beza upaya antara dua titik, diukur dengan voltmeter dalam unit volt — dan voltmeter disambung secara selari. Rintangan pula ialah keupayaan konduktor untuk menentang aliran arus, diukur dalam unit ohm. Perintang boleh ubah, atau reostat, membolehkan kita mengubah rintangan.
Hukum Ohm: voltan = arus × rintangan; arus berkadar terus dengan voltan pada suhu tetap.
Bagaimana voltan, arus dan rintangan berkait? Jawapannya ialah Hukum Ohm. Ia menyatakan bahawa arus yang mengalir berkadar terus dengan voltan, asalkan suhu tetap. Formulanya mudah: voltan sama dengan arus didarab dengan rintangan. Jadi, jika rintangan bertambah, arus berkurang; jika voltan bertambah, arus meningkat.
Litar elektrik ialah laluan lengkap; setiap komponen (sel, suis, mentol, meter) diwakili simbol.
Untuk arus mengalir, ia perlukan laluan lengkap yang dipanggil litar elektrik. Setiap komponen diwakili oleh simbol supaya kita boleh melukis rajah litar. Antaranya: sel kering, suis, mentol, ammeter, voltmeter, perintang, dan fius. Menghafal simbol memudahkan kita membaca dan melukis litar.
Litar bersiri: arus sama; voltan & rintangan ialah hasil tambah; satu rosak, semua terpadam.
Litar bersiri menyambung komponen dalam satu laluan tunggal. Di sini, arus yang mengalir melalui setiap komponen adalah sama, tetapi jumlah voltan ialah hasil tambah voltan setiap komponen, dan begitu juga rintangan. Kelemahannya: jika satu mentol rosak, semua mentol lain terpadam kerana laluan terputus.
Litar selari: voltan sama; arus ialah hasil tambah; satu rosak, yang lain kekal menyala.
Litar selari membahagikan arus kepada beberapa cabang. Di sini, voltan merentasi setiap cabang adalah sama, tetapi jumlah arus ialah hasil tambah arus setiap cabang. Kelebihannya besar: jika satu mentol rosak, mentol lain masih menyala. Itulah sebabnya pendawaian di rumah disambung secara selari.
Magnet menunjuk utara-selatan, berkutub dua (sama menolak/berlainan menarik) & menarik bahan magnet.
Magnet ada beberapa sifat penting. Apabila digantung bebas, ia sentiasa menunjuk arah utara-selatan — itulah asas kompas. Magnet mempunyai dua kutub, iaitu utara dan selatan; kutub sama menolak, kutub berlainan menarik. Magnet juga hanya menarik bahan magnet seperti besi, keluli, kobalt dan nikel.
Medan magnet ialah kawasan berkesan daya; garisannya dari utara ke selatan, lebih rapat = lebih kuat.
Kawasan di sekeliling magnet yang masih terasa daya magnet dipanggil medan magnet. Kita boleh melihat coraknya menggunakan serbuk besi. Garisan medan magnet mengarah dari kutub utara ke selatan, tidak pernah bersilang, dan lebih rapat di tempat yang medannya lebih kuat, iaitu berhampiran kutub.
Elektromagnet ialah magnet sementara daripada arus; arah medannya ikut petua genggaman tangan kanan.
Tahukah anda arus elektrik boleh menghasilkan magnet? Elektromagnet ialah magnet sementara yang wujud hanya apabila arus mengalir melaluinya. Apabila arus dihentikan, sifat magnetnya hilang. Arah medan magnetnya ditentukan oleh arah arus, dan kita boleh meramalnya menggunakan petua genggaman tangan kanan. Loceng elektrik ialah contoh alat yang menggunakan elektromagnet.
Elektromagnet dikuatkan dengan menambah arus & bilangan lilitan; digunakan pada kren, loceng & kunci pintu.
Bagaimana kita menguatkan elektromagnet? Ada dua cara utama: menambah arus yang mengalir, dan menambah bilangan lilitan dawai. Sebab itu elektromagnet untuk mengangkat besi buangan mempunyai banyak lilitan. Elektromagnet digunakan dalam loceng, kunci pintu automatik, dan jalur magnet pada kad kredit.