Listrik

Tekan sakelar dan lampu menyala. Di balik momen itu ada rantai: muatan didorong oleh beda potensial, melalui kabel dan komponen, mentransfer energi dari pembangkit listrik ke bohlam. Referensi ini mencakup AQA GCSE Physics 8463, topik 4.2 Listrik.

Mulai dengan pertanyaan sederhana: sel, sakelar, dan lampu membentuk rangkaian seri. Mengapa membuka sakelar menghentikan arus berkelanjutan? Saat ditutup, apakah lampu menggunakan muatan?

Sakelar harus melengkapi jalur konduktif, dan sel menyediakan beda potensial. Dalam rangkaian seri yang stabil, arusnya sama sebelum dan setelah lampu. Lampu mentransfer energi; muatan tidak dikonsumsi. Perhitungan nanti menghubungkan $Q=It$, $E=QV$, $P=VI$ dan $E=Pt$.

Referensi ini menggunakan simbol rangkaian standar dan Lembar Persamaan Fisika ketika disediakan untuk ujian. Gunakan lembar yang diterbitkan untuk seri ujian Anda; berlatih memilih dan mengubah persamaan alih-alih mengasumsikan setiap kertas masa depan memiliki dukungan yang sama. AQA menggunakan “beda potensial” dalam pertanyaan dan menerima penggunaan “tegangan” yang benar. Listrik statis dan medan listrik adalah konten fisika semata.

Diagram rangkaian menggunakan simbol standar. Kenali ini: sel, baterai, sakelar (terbuka, tertutup), lampu, resistor, resistor variabel, ammeter, voltmeter, dioda, LED, termistor, LDR, dan sekring. Ammeter duduk seri; voltmeter duduk paralel melintasi komponen.

Agar muatan mengalir, rangkaian harus tertutup dan mencakup sumber beda potensial. Arus listrik adalah aliran muatan listrik, dan besarannya adalah laju alir:

• $Q$ aliran muatan dalam coulomb, C; $I$ arus dalam ampere, A; $t$ waktu dalam detik, s.
• Arus memiliki nilai yang sama di setiap titik pada satu loop seri tunggal.
• Arus konvensional mengalir dari + ke −; elektron mengalir ke arah sebaliknya.

Penalaran worked: muatan bukan arus

Tulisan guru: 4.0 C melewati titik dalam 2.0 s dalam rangkaian seri yang stabil. Arus adalah aliran muatan per detik:

Satu ampere berarti satu coulomb per detik. Muatan 4.0 C yang sama melewati titik lain dari loop stabil tersebut dalam waktu 2.0 s yang sama. Jika muatan yang sama membutuhkan waktu 4.0 s sebagai gantinya:

Menggandakan waktu untuk muatan yang sama akan menggandapangkan arus.

Latihan aliran muatan: coba sebelum melihat kunci jawaban

Ditulis oleh guru: pengisi daya menyediakan arus konstan 0.90 A selama 25 menit. Hitung muatan dalam coulomb, lalu ramalkan efek penggandaan waktu pada arus yang sama.

Cek: gunakan satuan detik, karena ampere mengukur coulomb per detik.

Waktu dua kali lipat menghasilkan muatan dua kali lipat, pada arus yang sama.

Perhitungan ujian sebenarnya: arus dari aliran muatan

Soal Ujian Fisika AQA GCSE Juni 2024 Kertas 1H Q10.3 menyatakan kawat sekring melebur ketika 2.0 C mengalir dalam waktu 400 ms. Hitung arusnya sebelum memeriksa kunci jawaban.

Cek: dengan muatan dan waktu yang diketahui, gunakan $Q=It$, disusun ulang untuk mencari arus.

Hasil ini sesuai dengan skema resmi. Ekstensi guru: menganggap 400 ms sebagai 400 s akan membuat penyebut 1000 kali lebih besar dan arus 1000 kali lebih kecil. Periksa satuan waktu sebelum mensubstitusikan.

Arus melalui komponen bergantung pada baik beda potensial melintasinya maupun hambatan-nya:

• $V$ beda potensial dalam volt, V; $I$ arus dalam ampere, A; $R$ hambatan dalam ohm, Ω.
• Semakin besar hambatan, semakin kecil arus untuk beda potensial tertentu.

Contoh terpecahkan. Beda potensial 0.45 V mendorong arus 0.0075 A melalui sebuah koin. Hitung hambatan koin tersebut.

• Diketahui: $V$ dan $I$; susun ulang sebelum mensubstitusikan.
  $$R = \frac{V}{I} = \frac{0.45\ \text{V}}{0.0075\ \text{A}} = 60\ \Omega$$

Praktikum wajib 3: hambatan kombinasi kawat dan resistor

Pasang kawat hambat (nikrom atau konstantan) sepanjang penggaris meteran. Ukur panjang yang dipilih antara titik kontak aktual antara klip tetap dan klip bergerak. Amperemeter berada secara seri dengan panjang tersebut; voltmeter dihubungkan melintasi kedua titik kontak yang sama.

Gunakan beda potensial rendah dan matikan sakelar antar pembacaan untuk membatasi pemanasan. Ubah hanya panjangnya: jaga material kawat, luas penampang, dan suhu tetap konstan. Untuk setiap panjang, catat beda potensial dan arus yang diukur, kemudian hitung $R = V/I$. Ulangi pengukuran dan selidiki hasil yang tidak konsisten.

Sebagai contoh, data ideal buatan guru ini mengilustrasikan perhitungan; data tersebut bukan merupakan pengukuran eksperimental:

Pada suhu konstan, untuk material dan luas penampang yang sama, hambatan berbanding lurus dengan panjang kawat. Plot hambatan yang dihitung terhadap panjang; garis lurus yang melalui titik asal mendukung hubungan ini. Beda potensial yang diukur tidak harus identik pada setiap panjang, jadi hitung hambatan masing-masing dari pasangan bacaannya sendiri.

Intersep non-nol memerlukan penyelidikan. Pastikan panjang diukur antara titik kontak; hambatan kontak dan kabel juga dapat mempengaruhi hasil. Jangan memaksa grafik melalui titik asal atau kurangi setiap intersep sebagai kesalahan nol tanpa mengidentifikasi penyebabnya.

Pada bagian kedua praktikum ini, hubungkan dua resistor identik secara seri, lalu secara paralel. Dengan amperemeter mengukur arus total dan voltmeter melintasi seluruh kombinasi, ukur beda potensial dan arus total serta hitung hambatan total. Bandingkan dengan satu resistor: seri memiliki hambatan total lebih besar; paralel memiliki hambatan total lebih kecil. Untuk dua resistor identik 10 Ω, nilai total ideal adalah 20 Ω secara seri dan 5 Ω secara paralel. Hasil paralel dapat dijelaskan dari arus total yang berganda pada beda potensial yang sama, tanpa perlu menggunakan rumus kebalikan hambatan.

Praktik yang Disyaratkan 4 mengukur arus melalui resistor, lampu filamen, dan dioda pada berbagai beda potensial terukur di setiap komponen. Hubungkan amperemeter secara seri dan voltmeter secara paralel dengan komponen. Ubah beda potensial menggunakan sumber DC variabel, atau resistor variabel secara seri. Mulai dari nol dan tetap dalam batas rating komponen. Catat pasangan pembacaan dalam rentang yang sesuai; ulangi dan selidiki pembacaan yang tidak konsisten. Matikan sebelum membalik koneksi sumber untuk mendapatkan nilai negatif, gunakan metera yang dapat membaca polaritas terbalik. Plot arus secara vertikal terhadap beda potensial secara horizontal.

Untuk investigasi lampu pada AQA Juni 2023 8463/1H Q06.1, Gambar 6 mencakup −6 V hingga +6 V dengan pembacaan pada interval 1 V. Kumpulkan nilai positif, lalu balikkan sumber untuk mendapatkan nilai negatif; pengaturan ini khusus untuk investigasi lampu tersebut, bukan semua kemungkinan komponen.

Untuk dioda, gunakan resistor pelindung yang sesuai secara seri untuk membatasi arus dan miliamperemeter untuk mengukur arus kecil. Resistor pelindung, bukan miliamperemeter, yang melindungi dioda. Ukur beda potensial hanya pada dioda saja, tanpa resistor pelindung. Jaga agar resistor ohmik tetap bersuhu konstan; perubahan suhu filamen lampu merupakan bagian dari efek yang sedang diteliti.

• Konduktor Ohmik (resistor tetap pada suhu konstan): arus berbanding lurus dengan beda potensial; resistansi konstan. Garis lurus melalui titik asal.
• Lampu filamen: resistansi meningkat saat suhu filamennya naik. Arus meningkat kurang proporsional terhadap beda potensial, sehingga kurva I–V menjadi datar menjauh dari titik asal di kedua arah.
• Dioda: menghantarkan arus searah; arus balik sangat kecil dalam model ini, sehingga resistansi balik sangat tinggi. Jangan berasumsi bahwa setiap dioda memiliki tegangan maju yang persis sama.

Pada titik operasi tertentu, hitung resistansi menggunakan $R=V/I$. Pada grafik arus terhadap tegangan, resistansi bukanlah gradien. Untuk garis lurus melalui titik asal, gradiennya adalah $I/V=1/R$; untuk karakteristik lengkung gunakan koordinat titik yang dipilih, bukan gradien tangens.

Contoh dikerjakan, disesuaikan dari AQA Juni 2023 8463/1H Q06.2. Pada +3.0 V, grafik lampu resmi memberikan sekitar 0.16 A:

Pada 6.0 V, kertas soal yang sama memberikan 0.21 A (Q06.3). Sebagai perluasan pengajaran, bandingkan resistansinya:

Resistansi yang lebih besar konsisten dengan filamen yang lebih panas: getaran kisi yang meningkat membuat pergerakan elektron lebih sulit. Arus tetap meningkat, tetapi dalam proporsi yang lebih kecil daripada beda potensial.

• Termistor: pada tipe yang diperlukan di sini, resistansi menurun seiring kenaikan suhu — digunakan sebagai sensor suhu dalam termostat.
• LDR: resistansi menurun seiring kenaikan intensitas cahaya — digunakan sebagai sensor cahaya dalam rangkaian pencahayaan otomatis.

Sebuah sensor tidak secara otomatis menentukan kapan sebuah peralatan dinyalakan. Misalnya, pengontrol yang diatur untuk menyalakan lampu ketika resistansi LDR tinggi akan menyalakannya dalam gelap. Pengontrol pendingin dapat diatur untuk menyala saat resistansi termistor turun seiring kenaikan suhu. Nyatakan aturan pengontrol yang diberikan dan telusuri perubahannya melalui pengontrol tersebut. Hanya untuk beda potensial yang sama di atas sensor, penurunan resistansi mengimplikasikan kenaikan arus oleh $I=V/R$; catu daya tetap tidak menjamin beda potensial sensor tetap dalam rangkaian seri.

Dalam seri, komponen berbagi satu loop tak bercabang. Dalam paralel, komponen terhubung pada cabang terpisah antara dua simpul yang sama. Telusuri jalur-jalur ini dalam diagram sebelum menerapkan aturan arus dan beda potensial.

Untuk komponen dalam seri:

• arus sama melalui setiap komponen;
• beda potensial sumber dibagi antar komponen;
• total resistansi adalah jumlah: $R_{total} = R_1 + R_2$.

Untuk komponen dalam paralel:

• beda potensial pada setiap komponen adalah sama;
• arus total adalah jumlah dari arus cabang;
• total resistansi dua resistor adalah kurang dari nilai tunggal terkecil.

Anda harus menjelaskan kedua arah: menambah resistor secara seri menambahkan hambatan tambahan dalam jalur konduksi tak bercabang yang sama, sehingga total resistansi naik; dalam paralel, setiap resistor membuka jalur tambahan untuk muatan, sehingga lebih banyak arus mengalir untuk beda potensial yang sama dan total resistansi turun.

Anda tidak diwajibkan menghitung hambatan gabungan dua resistor paralel — hanya membandingkan dan menjelaskannya.

Contoh dikerjakan. Baterai 6.0 V menggerakkan lampu secara seri dengan resistor variabel yang diatur ke 6.0 Ω. Lampu memiliki resistansi 12 Ω pada titik operasi ini.

• Diketahui: suplai pd dan kedua resistansi pada titik operasi ini. Pertahankan arus yang belum dibulatkan saat menentukan pembagian tegangan.

Jumlah bagian-bagian tersebut adalah 6.0 V. Pembagian tegangan yang sama hanya terjadi untuk resistansi yang sama pada titik operasi; komponen seri tidak selalu membagi tegangan secara merata.

Perbandingan yang ditulis guru dengan resistor tetap. Dua resistor 8.0 Ω dihubungkan ke suplai ideal 12 V. Dalam seri, $R_{total}=R_1+R_2=16\ \Omega$ dan $I=V/R_{total}=0.75\ \text{A}$; setiap resistor memiliki $V=IR=6.0\ \text{V}$. Dalam paralel, setiap cabang memiliki 12 V, sehingga arus setiap cabang adalah $I=V/R=1.5\ \text{A}$ dan $I_{total}=I_1+I_2=3.0\ \text{A}$. Menambahkan resistor paralel lain memberikan jalur arus tambahan dan meningkatkan arus total pada suplai pd yang sama. Tidak perlu rumus hambatan resiprokal di sini.

Untuk cabang paralel independen pada suplai pd tetap ideal, membuka satu cabang menghentikan arus di cabang tersebut; cabang lainnya masih memiliki pd yang sama. Membuka satu-satunya jalur seri menghentikan arus melalui kedua komponen. Jika suplai pd berubah di bawah beban, jangan asumsikan arus cabang lain tidak berubah.

Contoh pengerjaan terintegrasi, disesuaikan dari AQA Juni 2024 8463/1H Q05.5. Pada suhu 20 °C, grafik termistor dalam soal menunjukkan sekitar 80 Ω. Termistor ini seri dengan resistor 400 Ω melintasi suplai 12 V. Tentukan pd di atas termistor.

Resistor tetap memiliki sisa tegangan 10 V. Contoh ini menggunakan pembacaan grafik yang disediakan di atas; soal ujian lengkap juga memerlukan pembacaan resistansi tersebut dari grafik. Suplai pd tetap tidak membuat pd termistor sama dengan suplai pd.

Suplai listrik rumah tangga UK adalah arus bolak-balik (ac): potensial difference berulang kali mengubah polaritasnya. Frekuensinya adalah 50 Hz, yang berarti 50 siklus penuh per detik, dan potensial difference yang dikutip adalah sekitar 230 V. Baterai menyediakan potensial difference arus searah (dc) dengan satu polaritas. Potensial difference dc tidak harus konstan sempurna dalam besaran; arahnya tidak berbalik.

Ingatan ujian sebenarnya: AQA Juni 2024 8463/1H Q05.1 meminta frekuensi listrik utama Inggris dan beda potensialnya: 50 Hz dan 230 V masing-masing. Lima puluh siklus per detik tidak berarti hanya lima puluh perubahan arah per detik: satu siklus sinusoidal mencakup setengah siklus positif dan negatif.

Neutral dan earth memiliki tugas berbeda meskipun keduanya biasanya dekat dengan potensial earth. Neutral membawa arus beban normal; earth protektif menyediakan jalur arus gangguan.

Mengapa saklar terbuka tidak membuat semua kawat live tidak berbahaya

Sakelar yang terbuka menghentikan arus lampu dalam sirkuit ideal ini. Titik A tetap terhubung ke suplai fase, berpotensial sekitar 230 V relatif terhadap bumi. Seseorang yang membuat koneksi konduktif dari titik fase tersebut ke bumi dapat mengalami sengatan listrik. Jangan menyimpulkan bahwa peralatan yang mati berarti seluruh bagian sirkuit terisolasi. Hal ini tidak berarti bahwa titik B setelah sakelar fase terbuka yang terpasang dengan benar juga harus tetap bermuatan.

Bahaya bergantung pada arus yang mengalir melalui tubuh, jalurnya, dan durasinya. Tubuh manusia bukan kawat dengan hambatan nol, tetapi arus yang jauh lebih kecil dari rating sekring peralatan biasa tetap dapat menyebabkan cedera serius. Sekring peralatan tidak menjamin perlindungan terhadap sentuhan kawat bertegangan.

Bumi pelindung dan sekring dalam kasus gangguan casing logam

Untuk model gangguan kelas, asumsikan kawat fase menyentuh casing logam terbuka yang memiliki sambungan bumi pelindung yang baik. Konduktor bumi menyediakan jalur gangguan berhambatan rendah; arus besar yang dihasilkan akan memanaskan dan melelehkan sekring dengan rating yang sesuai pada kawat fase, memutus pasokan fase. Tanpa sambungan bumi tersebut, casing bisa menjadi bertegangan tanpa arus yang cukup untuk mengaktifkan sekring. Perlindungan sekring terhadap arus berlebih berbeda dengan klaim bahwa setiap arus sengatan yang mungkin akan membuatnya putus.

Evaluasi gangguan netral terputus

Model ideal tulisan guru: sebuah lampu terhubung ke pasokan satu fasa (fase dan netral). Sambungan netral terputus antara lampu dan sumber. Terminal netral di sisi beban tetap terhubung ke fase melalui lampu; tidak ada jalur kembali lain. Tidak ada arus beban normal yang mengalir, namun terminal di sisi tersebut dapat berada pada potensial fase.

Model ideal ini menjelaskan lampu mati dengan terminal downstream yang berbahaya. Kedua terminal lampu berada pada potensial yang hampir sama, sehingga tegangan lampunya mendekati nol; masing-masing masih dapat memiliki tegangan besar relatif terhadap bumi. Tidak konsisten assigns 230 V baik di atas lampu ideal mati ini maupun dari masing-masing terminalnya ke bumi dalam model satu fasa yang dinyatakan.

Peralatan listrik mentransfer energi dari baterai atau jaringan utama. Motor mentransfer energi secara mekanis ke benda bergerak; pemanas mentransfer energi ke simpanan termal lingkungannya. Daya adalah laju transfer energi: 1 W berarti 1 J setiap detik. Rating menyatakan laju ini pada beda potensial kerja yang ditentukan; ini bukan total energi yang digunakan.

Gunakan detik dengan watt untuk mendapatkan joule. Gunakan ampere, volt, ohm, dan coulomb dengan persamaan ini. Untuk model resistif, mensubstitusikan $V=IR$ ke dalam $P=VI$ menghasilkan $P=(IR)I=I^2R$. Jika arus tidak diketahui, susun ulang $I^2=P/R$ dan ambil akar kuadrat: $I=\sqrt{P/R}$, bukan $P/R$.

Contoh terpecahkan — AQA Juni 2023 8463/1H Q06.3. Sebuah lampu mengalirkan 0.21 A pada 6.0 V selama 30 menit. Hitung energi yang ditransfer. Arus dan tegangan memberikan daya; daya dan waktu memberikan energi.

Konversi waktu: $30\ \text{min}=30\times60\ \text{s}=1800\ \text{s}$.

Rute alternatif menggunakan muatan. Arus dan waktu yang sama menghasilkan muatan; setiap coulomb mentransfer 6.0 J melintasi lampu.

Kedua rute sepakat dan diterima dalam skema resmi. Pertahankan nilai antara hingga jawaban akhir; tulis J untuk energi, bukan W.

Contoh kerja — AQA Juni 2025 8463/1H Q09.2. Soal memberikan daya pompa-motor 4.86 W dan hambatan 6.0 Ω serta meminta aliran muatan dalam 30 menit. Gunakan model $P=I^2R$ yang ditentukan oleh soal; ini bukan pernyataan umum bahwa seluruh input listrik ke motor nyata yang beroperasi adalah pemanasan resistif. Daya dan hambatan memberikan arus; arus dan waktu memberikan muatan.

Bandingkan peringkat daya — ditulis oleh guru. Dua perangkat mentransfer jumlah energi input 120 kJ yang sama pada daya konstan 1.0 kW dan 2.0 kW. Ubah 120 kJ ke 120 000 J dan kW ke W sebelum menggunakan $t=E/P$.

Pada durasi waktu yang sama, perangkat 2.0 kW mentransfer dua kali energi. Untuk energi input yang sama seperti yang disebutkan, dibutuhkan setengah waktu. Peringkat yang lebih tinggi saja tidak membuktikan penggunaan energi total atau biaya total yang lebih besar untuk suatu pekerjaan: durasi dan, untuk output yang berguna, efisiensi penting. Untuk material dan jumlah air yang sama, daya pemanasan yang lebih besar meningkatkan suhu lebih cepat ketika kehilangan panas sebanding.

Jaringan Listrik Nasional mentransfer energi listrik dari pembangkit listrik ke konsumen melalui kabel dan transformator.

Transformator step-up menaikkan beda potensial sebelum transmisi. Untuk daya yang sama masuk ke saluran, beda potensial ujung kirim yang lebih tinggi berarti arus lebih kecil: $I=P_{\text{in}}/V$. Dengan hambatan kabel yang sama, kerugian pemanasan $P_{\text{loss}}=I^2R$ lebih kecil. Lebih banyak energi input mencapai konsumen, sehingga efisiensi meningkat. Kerugian berkurang, bukan hilang sepenuhnya.

Transformator step-down menurunkan beda potensial transmisi untuk konsumen; peralatan rumah tangga Inggris menggunakan sekitar 230 V. Ini adalah nilai yang lebih rendah dan lebih sesuai daripada beda potensial transmisi; hal ini masih dapat menyebabkan sengatan listrik berbahaya. Konstruksi dan operasi transformator diajarkan dalam topik 4.7; bagian ini menjelaskan peran mereka pada tingkat sistem.

Penjelasan ujian sebenarnya — AQA Juni 2022 8463/1H Q06.1–06.2. Lembar soal menempatkan transformator X sebelum kabel transmisi udara dan Y sebelum konsumen. X menaikkan beda potensial, mengurangi arus, mengurangi perpindahan panas ke lingkungan, dan meningkatkan efisiensi transmisi. Y menurunkan beda potensial ke nilai yang lebih aman bagi konsumen. Jangan ganti penjelasan X hanya dengan "lebih efisien": nyatakan rantai fisiknya secara utuh.

Bandingkan dua tegangan pengirim

Perbandingan penyederhanaan yang ditulis oleh guru. Pertahankan daya input ujung kirim pada 500 kW dan total hambatan kabel pada 2.0 Ω. Bandingkan beda potensial ujung kirim 10 kV dengan 20 kV. Gunakan model resistif garis tunggal yang disederhanakan dan transformator ideal; ini bukan perhitungan jaringan tiga-fasa Inggris yang sebenarnya. Ubah kW dan kV menjadi W dan V.

Pada 10 kV:

Pada 20 kV:

Tegangan pengirim dua kali lipat menghasilkan arus setengahnya dan kerugian kabel seperempatnya. Daya input tetap; daya output meningkat karena rugi-rugi berkurang. Perhitungan arus dan hambatan memberikan rugi-rugi, tetapi tidak dapat sendiri-sendiri memberikan efisiensi: daya atau energi input total juga diperlukan.

Perbandingan Lembar 2.7. Pada 2000 A melalui 40 Ω, $P_{\text{loss}}=I^2R=(2000\ \text{A})^2\times40\ \Omega=1.6\times10^8\ \text{W}$. Pada 500 A melalui hambatan yang sama, $P_{\text{loss}}=I^2R=(500\ \text{A})^2\times40\ \Omega=1.0\times10^7\ \text{W}$. Arus adalah seperempatnya, sehingga rugi-rugi menjadi satu perenam belasnya. Tanpa input yang disebutkan, jangan klaim bahwa rugi-rugi ini merupakan persentase kecil dari total.

Perhitungan efisiensi aktual — AQA Juni 2023 8463/1H Q01.5. Energi masuk adalah 34.2 GJ dan efisiensinya adalah 0.992. Gunakan $\eta=E_{\text{useful}}/E_{\text{in}}$ dan susun ulang sebelum mensubstitusikan. Kedua energi menggunakan GJ di sini, jadi rasio tidak perlu dikonversi ke J.

Ketika dua bahan isolasi digosokkan bersama, elektron — muatan negatif — tergosok keluar dari satu bahan dan menempel pada bahan lainnya:

• bahan yang menerima elektron menjadi termuat negatif;
• bahan yang kehilangan elektron tertinggal dengan muatan positif yang setara.

Benda bermuatan memberikan gaya tanpa kontak: muatan sejenis tolak-menolak; muatan tak sejenis tarik-menarik — gaya non-kontak. Perbedaan potensial yang besar dapat menciptakan medan listrik yang kuat di celah udara kecil. Jika medan cukup kuat, udara menjadi konduktif (pembusutan listrik), dan muatan mengalir sesaat melintasi celah sebagai loncatan petir. Konduktor yang ditanahkan dapat menerima loncatan petir; penahanan tidak menghilangkan sumber tegangan tinggi di dekatnya.

Benda bermuatan menciptakan medan listrik di sekitarnya: wilayah di mana muatan lain merasakan gaya.

Elektron bergerak; medan menunjukkan gaya. Medan terkuat dekat objek dan semakin lemah menjauh darinya.

Anda harus menggambar pola medan untuk bola bermuatan terisolasi: garis radial lurus yang mengarah ke luar dari muatan positif (atau ke dalam menuju muatan negatif), dengan jarak antar garis yang melebar saat menjauhi bola.

Hubungkan penjelasan dengan soal ujian nyata

AQA Juni 2022 8463/1H Q05.1: elektron bergerak dari kain ke batang; elektron bermuatan negatif, sehingga kain dibiarkan dengan kelebihan muatan positif. Jangan deskripsikan perpindahan muatan positif. Q05.4: tegangan tinggi dapat menyebabkan breakdown udara; elektron mengalir melalui udara dari batang negatif ke konduktor yang terhubung ke bumi.

AQA Juni 2024 8463/1H Q04.1–04.3: elektron berpindah ke siswa, rambutnya memperoleh muatan negatif yang sama, dan muatan sejenis saling tolak. Medan listrik adalah wilayah di mana benda bermuatan lain mengalami gaya; kekuatannya menurun seiring jarak.

Q04.4: percikan memindahkan 0.60 J dengan 2.0 mikrocoulomb muatan. Konversi $Q=2.0\times10^{-6}\ \mathrm{C}$. Pilih $E=QV$ dan susun ulang:

Perpanjangan objek netral untuk lembaran 2.8. Batang bermuatan dapat menarik kertas netral karena memisahkan sedikit muatan positif dan negatif di dalam kertas. Muatan berlawanan yang lebih dekat merasakan tarikan lebih kuat daripada tolakan muatan sejenis yang lebih jauh. Pada dinding isolator, muatan terikat bergeser sedikit; jangan asumsikan elektron mengalir bebas melaluinya. Tarikan saja tidak membuktikan muatan bersih berlawanan. Dalam soal batang pada lembaran, semua batang dinyatakan bermuatan, sehingga aturan muatan tak serupa berlaku.

• Gambar simbol standar; tempatkan amperemeter secara seri, voltmeter secara paralel.
• Gunakan $Q = It$, $V = IR$, $P = VI$, $P = I^2R$, $E = Pt$, $E = QV$ — dipilih dari kata-kata dalam soal.
• Deskripsikan RP3: $R \propto L$, kontrol, intersep, dan pengecekan pemanasan; RP4: sirkuit dan bentuk I–V.
• Nyatakan aturan arus, beda potensial, dan hambatan seri/paralel; jelaskan tren hambatan.
• Ingat arus utama: 230 V, 50 Hz, arus bolak-balik; warna kabel dan fungsinya; jelaskan bahaya kawat hidup.
• Jelaskan efisiensi Grid Nasional dengan $P = I^2R$.
• (hanya fisika) Jelaskan pengisian dengan gesekan menggunakan elektron, dan gambar medan radial bola bermuatan.

Kesalahan umum

• Berkata bahwa arus habis digunakan oleh lampu. Dalam rangkaian seri, arusnya sama di setiap tempat; energi ditransfer, bukan muatan.
• Menambahkan resistor secara paralel seolah-olah mereka seri. Dua resistor paralel memiliki hambatan total lebih kecil dari yang terkecil.
• Memasang voltmeter secara seri atau ammeter secara paralel. Ammeter di dalam loop; voltmeter melintasi komponen.
• Meninggalkan arus dalam mA atau waktu dalam menit: $75\ \text{mA} = 0.075\ \text{A}$, $30\ \text{min} = 1800\ \text{s}$.
• Mengacaukan daya dan energi. $P = VI$ memberikan satuan watt; Anda memerlukan $E = Pt$ atau $E = QV$ untuk joule.
• Membalikkan tren sensor. Resistansi termistor turun saat suhu naik; resistansi LDR turun saat intensitas cahaya naik.
• Menyatakan bahwa kawat netral mengalirkan arus terus-menerus. Kawat ini hanya mengalirkan arus jika terjadi korsleting yang menghubungkan kawat fasa ke casing logam.