Cas dan Arus Elektrik

Cas Elektrik

Jirim (matter) terdiri daripada zarah halus dikenali sebagai atom. Rajah di bawah menunjukkan model struktur atom karbon.

Model struktur atom karbon.

Nukleus (nucleus) terletak di tengah atom yang terdiri daripada proton dan neutron.

Zarah yang mengelilingi nukleus dipanggil elektron.

Proton mempunyai cas positif (+). Elektron mempunyai cas negatif (-) yang seimbang, manakala neutron pula adalah tidak bercas.

Cas elektrik diwakili oleh simbol Q. Unit SI bagi cas elektrik ialah coulomb yag diwakili oleh simbol C.

Cas satu elektron = -1.60 x 10^-19 C

Cas satu proton = +1.60 x 10^-19 C

Arus Elektrik

Rajah di bawah menunjukkan suatu penjana Van de Graaff yang disambungkan kepada mikroammeter yang sensitif.

Penjana Van de Graaff dan mikroammeter.

Apabila penjana Van de Graaff dihidupkan, cas pada kubahnya akan disalurkan ke bumi melalui mikroammerter, menyebabkan penunjuk mikroammerter terpesong. Ini menunjukkan arus elektrik adalah aliran cas elektrik.

Arus elektrik ditakrifkan sebagai kadar aliran charge (rate of flow of electric charge).

Jika jumlah cas yang mengalir melalui sebarang titik dalam litar elektrik dalam masa t adalah Q, arus I yang mengalir ialah

I = Q / t atau Q = It

Unit SI arus elektrik ialah ampere, yang diwakili oleh simbol A.

Arus elektrik yang mengalir melalui litar elektrik ialah 1 ampere jika jumlah cas yang mengalir melalui sebarang titik dalam suatu litar dalam satu saat adalah 1 coulomb.

1 ampere = 1 coulomb per saat

1 A = 1 Cs^-1

Cas 1 coulomb boleh ditakrifkan sebagai cas yang mengalir melalui sebarang titik dalam litar apabila arus tetap 1 ampere mengalir dalam satu saat.

1 coulomb =   1 ampere saat

1 A = 1 As

Jumlah cas, Q, yang mengalir melalui suatu konduktor ditunjukkan oleh Q = ne, dimana n ialah jumlah elektron dan e ialah cas dalam satu elektron, iaitu 1.6 x 10^-19 C.

Suatu litar elektrik mewakili laluan yang diambil oleh arus elektrik apabila ia mengalir dari terminal positif ke terminal negatif. Tanda atau simbol yang digunakan dalam pelbagai komponen dalam litar elektrik adalah seperti dalam rajah di bawah.

Simbol komponen elektrik yang umum.

Contoh

Mentol P dinyalakan selama 7 minit dengan menggunakan sebuah sel kering seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas. Andaikan bahawa sel kering memberikan arus tetap sepanjang tempoh itu.

1. Berapakah kuantiti cas yang mengalir melalui mentol itu jika ammeter menunjukkan bacaan 0.2 A?
   Jawapan:Katakan cas Q = cas yang dipindahkan melalui mentol.
   I = 0.2 A
   t = 7 minit = 7 x 60 s = 420 s
   Q = It = 0.2 x 420
   Q = 84 C
   
   
2. Tentukan bilangan elektron yang mengalir melalui mentol itu jika cas pada satu elektron adalah 1.6 x 10^-19 C?
   Jawapan:
   Katakan n = bilangan elektron yang mengalir melalui mentol.
   Q = 84 C
   e = 1.6 x 10-19 C
   n = Q / e = (84 / 1.6 x 10^-19)
   n = 5.25 x 10²⁰