Listrik dan kemagnetan
Listrik adalah muatan yang bergerak, dipandu oleh beda potensial, dihambat oleh setiap komponen—dan setiap arus menghasilkan medan magnet. Topik terbesar OxfordAQA membangun alat ukur rangkaian, perilaku komponen, dan elektromagnet yang mengikutinya.
OxfordAQA International GCSE Physics 9203, topik 3.5 (Versi 5.1). Pernyataan yang ditandai (P) hanya untuk Kertas-2.
Rangkaian listrik
Logam menghantarkan karena memiliki elektron bebas; (P) ketidakseimbangan muatan terisolasi adalah listrik statis, terdischarge ketika jalur konduksi muncul (petir). Arus adalah laju aliran muatan:
Tegangan mendorong muatan mengelilingi rangkaian; beda potensial di sepanjang komponen mengukur energi yang ditransfer per satuan muatan (volt = joule per coulomb). Hafalkan simbol standar—sakelar, lampu, sekering, sel, baterai, dioda, resistor, resistor variabel, termistor, LDR, LED, ammeter, dan voltmeter.
Pada suhu tetap grafik V–I sebuah resistor adalah garis lurus (ohmik); lampu filamen melengkung karena ion-ionnya bergetar lebih kuat seiring kenaikan suhu; dioda menghantarkan maju saja; (P) termistor menghambatnya menurun saat suhu naik (termostat); LDR menghambatnya menurun saat cahaya naik (pencahayaan otomatis); LED memancarkan cahaya maju dan menghemat energi dibanding lampu filamen dan CFL.
Seri: arus sama, b.p. dibagi, hambatan dijumlahkan. Paralel: b.p. sama, arus terbagi, hambatan gabungan lebih kecil dari masing-masing. Muatan yang menabrak kisi-kisi memanaskan setiap resistor.
Contoh terarah. Lampu 230 V menarik 0.25 A: $R = 230/0.25 = 920\ \Omega$. Dua 4 Ω resistor seri di seberang 12 V mengalirkan $I = 12/8 = 1.5$ A; paralel, $R = 2\ \Omega$ dan sumber memberi $I = 12/2 = 6$ A.
Kemagnetan dan elektromagnetisme
Kutub: serupa tolak, berbeda tarik—gaya non-sentuhan. Garis medan berjalan dari U ke S di luar magnet; kutub berlawanan menghadap memberikan medan seragam di antaranya. Magnet induksi menarik selama berada dalam medan dan kehilangan kemagnetannya saat dilepas; medan Bumi memungkinkan kompas plotting untuk bernavigasi.
Kawat yang dialiri arus memiliki garis medan melingkar di sekelilingnya (arus lebih kuat → medan lebih kuat; arah arus dibalik → arah dibalik). Solenoid memusatkan medan; dengan inti besi lunak, ia menjadi elektromagnet—bisa dinyalakan/dimatikan, dapat disesuaikan, digunakan dalam derek tempat sampah, relay, dan kunci pintu. Praktikum yang dibutuhkan: faktor-faktor yang menentukan kekuatan elektromagnet.
Periksa diri Anda
- Mengapa logam dapat menghantarkan listrik?
- Nyatakan hubungan antara arus, muatan, dan waktu beserta satuannya.
- Hitung muatan yang mengalir ketika 2 A melewati selama 30 s.
- Nyatakan bentuk kurva V-I untuk resistor pada suhu tetap dan untuk lampu filamen.
- (P) Apa yang terjadi pada hambatan termistor saat suhu meningkat?
- Nyatakan aturan arus dan beda potensial (p.d.) untuk rangkaian seri dan paralel.
- Hitung R untuk sumber tegangan 12 V yang mendorong arus 0.5 A.
- Nyatakan aturan kutub dan arah garis medan di luar magnet.
- Apa itu magnet induksi?
- Sebutkan dua cara untuk memperkuat elektromagnet.
Jawaban: 1 karena mengandung elektron bebas yang bergerak saat p.d. diterapkan; 2 Q = It, muatan dalam coulomb = arus dalam ampere × waktu dalam detik; 3 Q = 2 × 30 = 60 C; 4 garis lurus melalui titik asal; kurva S melandai seiring kenaikan arus (dan suhu); 5 (P) turun — digunakan dalam termostat; 6 seri — arus sama di setiap bagian, p.d. bertambah; paralel — p.d. sama di setiap cabang, arus bertambah; 7 R = 12/0.5 = 24 Ω; 8 kutup sejenis tolak-menolak, berbeda tarik-menarik; dari N ke S di luar magnet; 9 bahan magnetik yang menjadi magnet hanya saat berada dalam medan — hanya menarik, kehilangan sebagian besar kemagnetan saat dilepas; 10 lebih banyak lilitan pada kumparan; arus lebih besar (juga inti besi lunak).