Reka Bentuk dan Teknologi soalan, bab 4

NamaKelasTarikh

Aplikasi teknologi (2.3): Reka bentuk elektrik

45 markah. Guna mod Latihan untuk menyemak setiap jawapan, atau mod Peperiksaan untuk menjawab semua soalan dahulu. Sediakan kalkulator, kertas kosong dan pensel. Tulis rumus dan unit dalam setiap pengiraan. Selepas melakar litar, tandakan sendiri lakaran anda dengan skema jawapan.

Bahagian A: soalan objektif

10 markah

Jawab semua soalan. Pilih satu jawapan yang betul bagi setiap soalan.

Soalan 1

Apakah empat elemen utama dalam sistem elektrik?

Sumber, voltan, beban dan kawalan
Bateri, wayar, mentol dan suis
Sumber, medium, beban dan kawalan
Arus, voltan, rintangan dan kuasa

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Empat elemen utama sistem elektrik ialah sumber, medium, beban dan kawalan (buku teks ms. 62). Pilihan B ialah contoh komponen, manakala pilihan D ialah parameter elektrik.

Untuk guru: Mengingat, aras rendah, standard 2.3.1

Buku teks ms. 62

Soalan 2

Apakah fungsi medium dalam sistem elektrik?

Menghasilkan kesan seperti cahaya, putaran dan bunyi apabila arus mengalir
Mengalirkan arus elektrik antara sumber dengan beban
Memutuskan dan menyambungkan litar
Membekalkan tenaga elektrik kepada litar

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Medium ialah perantara antara sumber dengan beban dan berfungsi mengalirkan arus elektrik. A ialah fungsi beban, C ialah fungsi kawalan dan D ialah fungsi sumber.

Untuk guru: Mengingat, aras rendah, standard 2.3.1

Buku teks ms. 63

Soalan 3

Antara berikut, yang manakah sumber tenaga elektrik yang boleh diperbaharui?

Arang batu
Tenaga nuklear
Ombak
Petroleum

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Sumber yang boleh diperbaharui ialah angin, air, matahari dan ombak. Arang batu, tenaga nuklear dan petroleum akan habis dan tidak dapat dikitar semula.

Untuk guru: Memahami, aras rendah, standard 2.3.1

Buku teks ms. 62

Soalan 4

Elektrik dihantar dari stesen jana kuasa pada voltan yang tinggi. Mengapakah hal ini dilakukan?

Supaya nilai arus rendah dan kehilangan kuasa berkurang
Supaya nilai arus menjadi tinggi dan kuasa yang sampai ke rumah bertambah
Supaya arus terus boleh bertukar menjadi arus ulang-alik
Supaya rintangan wayar menjadi tinggi

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Penghantaran dalam keadaan voltan tinggi membolehkan nilai arus direndahkan, supaya kehilangan kuasa semasa penghantaran dikurangkan (buku teks ms. 64).

Untuk guru: Memahami, aras rendah, standard 2.3.1

Buku teks ms. 64

Soalan 5

Keadaan manakah yang menghasilkan litar pintas?

Suis dibuka dan arus tidak dapat mengalir sehingga mentol padam
Wayar terputus di tengah litar sehingga kitaran arus tidak lengkap
Bateri disambung secara bersiri dengan dua mentol
Wayar positif yang bocor bersentuhan dengan wayar negatif tanpa melalui beban

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Litar pintas berlaku apabila wayar positif (+) yang bocor bersentuhan dengan wayar negatif (–) tanpa melalui beban. Pilihan A dan B ialah litar buka dan pilihan C ialah litar siri biasa.

Untuk guru: Mengingat, aras rendah, standard 2.3.2

Buku teks ms. 66

Soalan 6

Rajah 1 menunjukkan sebuah litar. Berapakah nilai arus yang mengalir dalam litar itu?

Litar dengan bateri 12 V, ammeter dan mentol 8 ohm — Rajah 1

0.67 A
1.5 A
4 A
96 A

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

I = V ÷ R = 12 V ÷ 8 Ω = 1.5 A. Jawapan 96 A ialah kesilapan mendarab V × R.

Untuk guru: Mengaplikasi, aras rendah, standard 2.3.3

Buku teks ms. 67

Soalan 7

Sebuah mentol dibekalkan voltan 6 V dan arus 0.5 A mengalir melaluinya. Berapakah kuasa mentol itu?

3 W
12 W
0.083 W
6.5 W

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

P = V × I = 6 V × 0.5 A = 3 W. Jawapan 12 W ialah V ÷ I dan 0.083 W ialah I ÷ V, kedua-duanya salah.

Untuk guru: Mengaplikasi, aras rendah, standard 2.3.3

Buku teks ms. 67

Soalan 8

Seorang murid ingin menggunakan suis mikro sebagai suis tekan buka. Wayar perlu disambung pada terminal

NO dan NC
COM dan NO
COM sahaja
COM dan NC

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Untuk suis tekan buka, wayar disambung pada terminal COM dan NC (Normally Closed). Untuk suis tekan tutup, wayar disambung pada terminal COM dan NO (buku teks ms. 72).

Untuk guru: Memahami, aras sederhana, standard 2.3.5

Buku teks ms. 72

Soalan 9

Empat mentol yang sama jenis diuji dalam litar siri dan litar selari menggunakan bateri yang sama. Antara pernyataan berikut, yang manakah betul?

Litar siri lebih terang kerana jumlah rintangannya lebih tinggi
Kedua-dua litar mempunyai jumlah rintangan yang sama
Litar selari lebih terang kerana jumlah rintangannya lebih rendah
Litar selari lebih malap kerana arusnya terbahagi kepada empat laluan

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Rintangan jumlah litar selari lebih rendah, jadi arus lebih besar dan mentol lebih terang. Litar siri mempunyai rintangan jumlah yang lebih tinggi dan mentolnya lebih malap (buku teks ms. 76 dan 77).

Untuk guru: Menganalisis, aras sederhana, standard 2.3.8

Buku teks ms. 76

Soalan 10

Rajah 2 menunjukkan gabungan tiga perintang. Berapakah jumlah rintangan bagi litar itu?

Perintang 20 ohm dan 30 ohm bersiri pada satu cabang, selari dengan perintang 50 ohm pada cabang lain, dengan bateri 10 V — Rajah 2

9.7 Ω
25 Ω
50 Ω
100 Ω

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Selesaikan bahagian siri dahulu: 20 + 30 = 50 Ω. Kemudian bahagian selari: 1/R = 1/50 + 1/50 = 2/50, maka R = 25 Ω. Jawapan 100 Ω ialah jumlah semua perintang secara siri, manakala 9.7 Ω ialah kesilapan menganggap ketiga-tiga perintang disambung selari.

Untuk guru: Menganalisis, aras sederhana, standard 2.3.3

Buku teks ms. 77

Bahagian B: soalan struktur

25 markah

Jawab semua soalan. Tunjukkan rumus, jalan kira dan unit bagi soalan pengiraan.

Soalan 11

Tandakan Betul bagi pernyataan yang betul dan Salah bagi pernyataan yang salah tentang jenis-jenis arus.

[1 markah] (a)Dalam arus terus, cas elektrik mengalir dalam satu arah sahaja.

ABetulBSalah

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Betul

Dalam arus terus, cas elektrik mengalir dalam satu arah sahaja.

[1 markah] (b)Voltan arus terus dinaikkan dan diturunkan menggunakan transformer.

ABetulBSalah

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Salah

Hanya voltan arus ulang-alik yang boleh dinaikkan dan diturunkan menggunakan transformer.

[1 markah] (c)Kawalan elektrik boleh dilakukan secara manual atau secara automatik.

ABetulBSalah

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Betul

Contohnya kawalan suhu seterika (manual) dan suis pemutus litar (automatik).

[1 markah] (d)Bateri dan dinamo jenis komutator menghasilkan arus ulang-alik.

ABetulBSalah

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Salah

Bateri, sel solar dan dinamo jenis komutator menghasilkan arus terus.

Untuk guru: Mengingat, aras rendah, standard 2.3.1

Buku teks ms. 64

Soalan 12

Berikut ialah elemen sistem elektrik.
A Sumber
B Medium
C Beban
D Kawalan
Padankan komponen berikut dengan elemen sistem elektrik yang betul.

[1 markah] (a)Sel solar

AABBCCDD

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

[1 markah] (b)Wayar tembaga

AABBCCDD

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

[1 markah] (c)Motor elektrik pada pengadun makanan

AABBCCDD

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

[1 markah] (d)Pemutus litar yang memutuskan arus secara automatik

AABBCCDD

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Sel solar ialah sumber, wayar ialah medium, motor menghasilkan putaran (beban) dan pemutus litar mengawal arus dengan memutuskan litar (kawalan).

Untuk guru: Memahami, aras rendah, standard 2.3.1

Buku teks ms. 63

Soalan 13

Rajah 3 menunjukkan sebuah litar lengkap. Ammeter membaca 0.4 A dan rintangan mentol ialah 15 Ω.

Litar dengan bateri V tidak diketahui, ammeter 0.4 A dan mentol 15 ohm — Rajah 3

[2 markah] (a)Hitung voltan bateri. Tunjukkan jalan kira anda.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

V = I × R [1]1
= 0.4 × 15 = 6 V [1]1

Tandakan setiap isi yang betul.

[2 markah] (b)Hitung kuasa mentol itu.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

P = V × I = 6 × 0.4 [1]1
= 2.4 W [1]1

Tandakan setiap isi yang betul.

Untuk guru: Mengaplikasi, aras rendah, standard 2.3.3

Buku teks ms. 67

Soalan 14

Rajah 4 menunjukkan tiga litar elektrik, P, Q dan R. Setiap litar mempunyai bateri, suis dan mentol.

Litar P: suis tertutup. Litar Q: suis terbuka. Litar R: suis tertutup dan satu wayar disambung merentasi mentol — Rajah 4

[1 markah] (a)Litar yang mempunyai satu kitaran lengkap dan menyalakan mentol ialah

APBQCR

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Litar P tertutup: arus mengalir melalui mentol.

[1 markah] (b)Litar buka ialah

APBQCR

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Suis dalam litar Q terbuka, jadi kitaran tidak lengkap dan arus tidak mengalir.

[1 markah] (c)Litar pintas ialah

APBQCR

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Dalam litar R, wayar disambung merentasi mentol. Arus mengalir melalui wayar tanpa melalui beban.

Untuk guru: Memahami, aras rendah, standard 2.3.2

Buku teks ms. 66

Soalan 15

Rajah 5 menunjukkan litar siri bagi sebuah gajet lampu yang menggunakan bateri 9 V dan dua mentol, M1 dan M2.

Litar siri dengan bateri 9 V, mentol M1 10 ohm, mentol M2 20 ohm dan suis tertutup — Rajah 5

[1 markah] (a)Hitung jumlah rintangan litar.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

10 + 20 = 30 Ω [1]1

Tandakan setiap isi yang betul.

[2 markah] (b)Hitung arus yang mengalir dalam litar.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

I = V ÷ R = 9 ÷ 30 [1]1
= 0.3 A [1]1

Tandakan setiap isi yang betul.

Untuk guru: Mengaplikasi, aras rendah, standard 2.3.3

Buku teks ms. 68

Soalan 16

Rajah 6 menunjukkan dua mentol, M1 (6 Ω) dan M2 (12 Ω), disambung secara selari pada bateri 12 V.

Litar selari dengan mentol M1 6 ohm dan M2 12 ohm pada bateri 12 V — Rajah 6

[2 markah] (a)Hitung jumlah rintangan litar itu.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

1/R = 1/6 + 1/12 = 3/12 [1]1
R = 4 Ω [1]1

Tandakan setiap isi yang betul.

[1 markah] (b)Hitung jumlah arus yang dibekalkan oleh bateri.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

I = 12 ÷ 4 = 3 A [1]1

Tandakan setiap isi yang betul.

Untuk guru: Mengaplikasi, aras sederhana, standard 2.3.8

Buku teks ms. 77

Soalan 17

Sebuah gajet lampu almari menggunakan suis mikro yang mempunyai tiga terminal, iaitu COM, NO dan NC. Apabila pintu almari ditutup, pintu menekan suis mikro itu.

[2 markah] (a)Nyatakan maksud terminal NO dan NC.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

NO: Normally Opened [1]1
NC: Normally Closed [1]1

Tandakan setiap isi yang betul.

[1 markah] (b)Suis itu disambung pada terminal COM dan NC sebagai suis tekan buka. Apakah yang berlaku kepada mentol apabila pintu ditutup?

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Mentol padam kerana litar menjadi terbuka dan arus terputus [1]1

Tandakan setiap isi yang betul.

[1 markah] (c)Apakah yang berlaku kepada mentol apabila pintu dibuka?

AMentol menyalaBMentol padam

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Mentol menyala

Apabila pintu dibuka, tekanan pada suis mikro dilepaskan. Litar tertutup, arus mengalir dan mentol menyala.

Untuk guru: Memahami, aras sederhana, standard 2.3.4, 2.3.5

Buku teks ms. 72

Bahagian C: soalan subjektif

10 markah

Jawab semua soalan. Tulis jawapan anda di ruang yang disediakan. Untuk lakaran litar, gunakan kertas dan tandakan sendiri lakaran anda dengan skema.

Soalan 18

Sebuah syarikat menghasilkan lampu almari yang menggunakan empat mentol yang sama, setiap satu 12 Ω, dan satu bateri 6 V. Reka bentuk P menyambung mentol secara siri dan reka bentuk Q menyambung mentol secara selari.

[1 markah] (a)Hitung jumlah rintangan bagi reka bentuk P.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

4 × 12 = 48 Ω [1]1

Tandakan setiap isi yang betul.

[2 markah] (b)Hitung jumlah rintangan bagi reka bentuk Q.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

1/R = 4/12 [1]1
R = 3 Ω [1]1

Tandakan setiap isi yang betul.

[1 markah] (c)Reka bentuk yang manakah patut dipilih bagi lampu almari itu?

AP (siri)BQ (selari)

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Q (selari)

Reka bentuk Q lebih sesuai kerana jumlah rintangan lebih rendah (3 Ω berbanding 48 Ω).

Untuk guru: Menilai, aras sederhana, standard 2.3.8

Buku teks ms. 76

Soalan 19

Anda diminta mereka bentuk sebuah gajet penggera pintu rumah. Loceng elektrik akan berbunyi apabila pintu dibuka. Gajet itu menggunakan bateri, wayar, suis mikro dan loceng.

[2 markah] (a)Klasifikasikan komponen gajet itu mengikut sumber, medium, beban dan kawalan.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Sumber: bateri; medium: wayar [1]1
Beban: loceng; kawalan: suis mikro [1]1

Tandakan setiap isi yang betul.

[2 markah] (b)Lakarkan litar skematik gajet itu pada kertas dan labelkan semua komponen. Kemudian tandakan lakaran anda dengan skema.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Bateri, suis mikro dan loceng disambung dalam satu litar tertutup yang lengkap [1]1
Semua komponen dilabel; suis mikro disambung pada terminal COM dan NC (tekan buka) supaya loceng berbunyi apabila pintu dibuka dan tekanan dilepaskan [1]1

Tandakan setiap isi yang betul.

[2 markah] (c)Nyatakan dua langkah keselamatan yang perlu dipertimbangkan dalam reka bentuk litar gajet itu.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Mana-mana 2 isi

Wayar disembunyikan dan tidak terdedah supaya tidak disentuh tangan [1]1
Wayar bertebat dan sambungan dikemaskan untuk mengelakkan litar pintas [1]1
Menggunakan voltan rendah (bateri) dan menggunakan fius jika perlu [1]1

Tandakan setiap isi yang betul.

Untuk guru: Mencipta, aras tinggi, standard 2.3.4, 2.3.6

Buku teks ms. 80

Kembali ke nota Bab 5 soalan Kertas model