Apa itu beza keupayaan sebenarnya

Cas yang mengalir dalam litar membawa tenaga. Beza keupayaan, atau voltan, antara dua titik ialah tenaga elektrik yang dipindahkan oleh setiap coulomb cas ketika ia bergerak dari satu titik ke titik yang lain. Satu volt bermakna satu joule dipindahkan bagi setiap coulomb.

Merentasi bateri, beza keupayaan ialah tenaga yang diperoleh setiap unit cas, diambil daripada tenaga kimia. Merentasi mentol, ia ialah tenaga yang dilepaskan setiap unit cas, ditukar kepada cahaya dan haba. Voltmeter yang disambung merentasi komponen membaca pemindahan tenaga ini bagi setiap unit cas.

Gambaran yang membantu ialah air mengalir menuruni cerun: perbezaan ketinggian menetapkan berapa banyak tenaga dilepaskan setiap liter, sama seperti beza keupayaan menetapkan berapa banyak tenaga dihantar setiap coulomb. Tanpa beza keupayaan, tiada apa yang memacu arus.

Dalam SPM, anda patut mentakrifkan beza keupayaan sebagai tenaga per unit cas dan menyambung voltmeter merentasi komponen, bukan secara bersiri.

Elektrik

Fizik di sebaliknya

Beza keupayaan (b.k.), atau voltan, antara dua titik ialah tenaga elektrik yang dipindahkan oleh setiap coulomb cas yang melaluinya. Dalam simbol, V = W/Q, dengan W ialah tenaga dalam joule (J) dan Q ialah cas dalam coulomb (C).

Satu volt ialah satu joule per coulomb: 1 V = 1 J C⁻¹.

Jika sebiji mentol memindahkan W = 12 J tenaga sementara cas Q = 4 C mengalir melaluinya, beza keupayaan merentasinya ialah V = W/Q = 12 J / 4 C = 3 V. Beza keupayaan ialah kuantiti per cas, jadi ia tidak bergantung pada berapa lama arus mengalir, hanya pada tenaga yang dibawa setiap coulomb. Dalam litar mudah, ia juga dikaitkan dengan arus dan rintangan melalui V = IR, jadi b.k.

3 V merentasi perintang 6 Ω mengalirkan arus I = V/R = 3 V / 6 Ω = 0.5 A. Kerana voltan mengukur pemindahan tenaga antara dua titik, ia sentiasa dinyatakan merentasi komponen, bukan melaluinya.

Lihat dalam kehidupan harian

Lihat mana-mana pengecas atau bateri dan anda nampak voltan tercetak padanya: pengecas telefon mungkin tertera 5 V, sel lampu suluh 1.5 V, bateri kereta 12 V. Nombor itu memberitahu berapa banyak tenaga diberi kepada setiap coulomb cas ketika ia meninggalkan sumber. Bateri kereta 12 V memberi dua kali ganda tenaga per coulomb berbanding bateri tanglung 6 V, sebab itu mentol yang sama menyala lebih terang pada voltan lebih besar.

Gambaran yang membantu ialah air mengalir menurun bukit: jatuh ketinggian yang lebih besar memberi setiap liter lebih tenaga untuk melakukan kerja di bawah, sama seperti b.k. lebih besar memberi setiap coulomb lebih tenaga untuk dibebaskan dalam mentol atau motor. Apabila bateri lampu suluh lemah, b.k.-nya jatuh, kurang tenaga sampai kepada setiap coulomb, dan mentol malap.

Voltan tidak terpakai hanya dengan berdiam; ia hanya menyampaikan tenaga apabila cas benar-benar mengalir melalui komponen.

Bagaimana ia muncul dalam SPM

Topik ini tergolong dalam bab Keelektrikan Tingkatan 5, bersama arus, rintangan dan hukum Ohm. Kertas 2 meminta anda Takrifkan beza keupayaan sebagai tenaga dipindahkan per unit cas, dan Nyatakan bahawa unitnya ialah volt.

Anda kerap diminta Hitung b.k. menggunakan V = W/Q atau V = IR, jadi unit pada setiap baris penting.

Soalan amali menghendaki anda Lukis atau Terangkan voltmeter yang disambung selari merentasi komponen, dan Terangkan mengapa ia tidak boleh disambung sesiri. Soalan data mungkin memberi tenaga dan cas lalu meminta anda Tentukan b.k., atau memberi graf arus-voltan lalu meminta anda Cari rintangan daripada kecerunannya.

Piawai berdekatan termasuk arus elektrik sebagai cas per unit masa, rintangan, serta litar sesiri dan selari, jadi kata perintah seperti Takrifkan, Nyatakan, Hitung dan Terangkan berulang. Mengelirukan beza keupayaan dengan arus ialah kesilapan biasa, jadi kekalkan b.k. sebagai tenaga per cas antara dua titik.

Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)