17.3 Force on a current-carrying conductor
Anda akan menjelaskan kewujudan daya magnet ke atas konduktor lurus panjang berarus dalam medan magnet seragam serta menerbitkan dan menggunakan F = IlB sin θ.
SP 17.3.1Explain the existence of magnetic force on a long straight current-carrying conductor placed in a uniform magnetic field;
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)
Calon perlu menerangkan kewujudan daya magnet ke atas konduktor lurus panjang berarus dalam medan seragam sebagai hasil daya ke atas pembawa cas yang bergerak.
- IsiSebab dayaHuraian
Pembawa cas yang hanyut dalam konduktor masing-masing mengalami qv × B; jumlah daya dipindahkan kepada konduktor.
ContohWayar berarus di antara kutub magnet ladam tersentak keluar.
- IsiArah dan syaratHuraian
Daya berserenjang dengan wayar dan medan (petua tangan kiri Fleming); sifar jika wayar selari medan.
ContohMenterbalikkan arus atau kutub magnet menterbalikkan arah daya.
NotaKewujudan daya ke atas konduktor berarus
Arus dalam konduktor terdiri daripada cas yang bergerak. Setiap cas mengalami daya magnet qv × B, dan daya-daya ini dipindahkan kepada konduktor, menghasilkan daya paduan ke atas konduktor. Dari sudut medan, medan magnet dawai berinteraksi dengan medan seragam membentuk medan lastik (catapult field); konduktor ditolak dari kawasan medan kuat ke kawasan medan lemah. Arah daya ditentukan oleh petua tangan kiri Fleming.
SP 17.3.2Derive and use the equation F = IlB sin θ.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Derive (Menerbitkan)
Calon perlu menerbitkan F = IlB sin θ daripada daya ke atas pembawa cas dan I = nAvq, kemudian menggunakannya.
- IsiTerbitanHuraian
N = nAl pembawa; F = nAl qvB sin θ; I = nAvq; maka F = IlB sin θ.
ContohLangkah kunci: gantikan nAvq dengan I.
- IsiPenggunaanHuraian
Gantikan I, l, B dan θ (sudut antara wayar dan medan).
ContohI = 5.0 A, l = 0.20 m, B = 0.30 T: F = 0.30 N pada 90° dan 0.15 N pada 30°.
Peta alirTerbitan F = IlB sin θ
- Konduktor panjang l, luas A, n pembawa cas per unit isi padu, setiap satu cas q bergerak dengan halaju hanyut v.
- Bilangan pembawa cas: N = nAl
- Daya ke atas setiap cas: qvB sin θ; jumlah F = nAl qvB sin θ
- Arus I = nAvq
- Maka F = (nAvq) lB sin θ = IlB sin θ.
Peta alirContoh: daya ke atas dawai
- I = 5.0 A, l = 0.20 m, B = 0.30 T.
- θ = 90°: F = IlB sin 90° = (5.0 A)(0.20 m)(0.30 T) = 0.30 N
- θ = 30°: F = 0.30 N × sin 30° = 0.15 N
- θ = 0° (dawai selari medan): F = 0.
Peta pelbagai alirFaktor yang mempengaruhi daya ke atas konduktor
Ingat: mnemonik & kad imbas
Mnemonik
- FILBS
- F = I l B sin θ: F (daya), I (arus), L (panjang), B (ketumpatan fluks), S (sin θ).
Kad imbas
- Mengapa konduktor berarus mengalami daya?
- Cas bergerak di dalamnya mengalami qv × B yang dipindahkan kepada konduktor
- Rumus daya ke atas konduktor
- F = IlB sin θ
- Bila F = 0?
- Apabila konduktor selari dengan medan (θ = 0°)
- Penentu arah daya
- Petua tangan kiri Fleming
Semak kefahaman
Terangkan secara ringkas mengapa konduktor berarus dalam medan magnet mengalami daya. (SP 17.3.1)
Lihat jawapan
Arus terdiri daripada cas bergerak; setiap cas mengalami daya magnet qv × B yang dipindahkan kepada konduktor.
Dawai 0.25 m membawa 3.0 A pada sudut 30° kepada medan B = 0.20 T. Hitung daya ke atas dawai. (SP 17.3.2)
Lihat jawapan
F = IlB sin θ = 3.0 × 0.25 × 0.20 × 0.50 = 0.075 N.
11 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan bahawa konduktor berarus dalam medan magnet mengalami daya dan menyenaraikan syarat daya maksimum dan sifar dalam kad semakan 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan asal-usul daya pada dawai berarus menggunakan daya pada elektron bergerak dan menggunakan petua tangan kiri Fleming.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lakaran arah daya.
SP disasar: 17.3.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menerbitkan F = IlB sin θ secara berpandu dan mengira daya pada dawai 0.30 m dengan arus 5.0 A dalam medan 0.20 T pada sudut tertentu.
Bukti hasil kerja: Terbitan dan pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.3.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis data timbangan arus bagi arus berbeza dan memplot graf F melawan I untuk menentukan B.
Bukti hasil kerja: Graf, kecerunan dan nilai B; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.3.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 109 unit Fizik STPM untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.