JIF 312 – Keelektrikan dan Kemagnetan - Mei - Jun 1995

UNIVERSITI

SAINS

MALAYSIA

Pcpcriksaan Tambahan SidangAkademik 1994/95

Mei/Junl995

Masa ^:

[3jam]

ARAHAI‘LKEEADAEALQN;

. _Sila pastikan bahawakcruls pcpcriksaanini mcngandungi

BEAM

^{muka sural}

yang bcrcctak scbclum ^anda mcmulakan pcpcriksaan ini.

- Jawahscmua soalan. Sctiap^soalan bcrnilai l()() markah dan markah suhsoalan

dipcrlihalkan

di pcnghujungsubsoalan itu.

° Sctiapjawapan ^mcsli dijawab^di dalam buku jawapanyang discdiakan.

...2/—

291

(a)

(b)

(a)

- 2 ^- [JIF312]

+4p.C

60° 60°

+2uc

^+3uC

Rajah ¹

Rajah ¹ menunjukkan3 cas

titik

statik^yang dipisahkansejarak_20cm di amarasatu samalain. Hitung

jumlah

^{dayayangbenindak pada}cas

4uC didalam sistem itu akibat^{cas 2} 11C dan cas3

“C.

(60 markah)

Merujukkepada Rajah² tentukan magnitud ^{dan arah} medan elektrik pada pusat

(titik

0) suatu taburancas semibulatan berjejari a yang mempuyaj ketumpatanlinear ^A C/m.

(40 ^markah)

Suatu sfera pejal

Wm

^{berjejari a diletakkan scpusatditengah-}

tengah petala

W

^berbentuksfera. Petala sfera tersebut^berjcjari dalaman bdan berjejari luaran C.

Cas sebanyak +Q Coulomb ditaburkan ^{secara seragam pada sfera} pejal, scmcntara pctala sfcradiberikancas_—QCoulomb. ^{Tentukannilai} medanelektn'kbagi jarak-jarakdaripada pusat sfera seperti berikut^:-

(i)

r < a

(ii)

a < r < b

(iii)

b < r < c

(60 ^markah)

...3/-

- 3 ^- [JIF 312]

(b) Dalam Rajah 3 tunjukkanbahawa beza keupayaan V pada

titik

^Padalah ^:

___9_ Q

'41reor (l

+

r)

dengan menganggap r >> a.

T 1"

r _i

__ 3+q

3 1+q

^g

a _:

i-q

Rajah3

(40markah)

3. (a) Rajah 4 mcnunjukkansuatu kepingan dielekm'kberketebalan 0.5 cm dengan pemalar

dielektrik

^{bcmilai 6} yang tclah dimasukkankc dalam ruang di antarakapasitor plat

\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\

selari.

I

^{0.5 cm}

lcm \ \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ \

Rajah 4

Luas plat kapasitoradalah ^{100 cm2 dan}

jarak

di antara plat ialah ¹ cm.

Suatubczakeupayaan 100

V

telah dikenakan kepada Lerminal-terminal kapasitorsebclum kepingan

dielektrik

dimasukkan. Setelah bateri diasingkanbahamlah kepingan

dielektrik

^{dimasukkan . Dalam keadaan}

ini, hitung;

293

(b)

(a)

'

₄

' [JIK

312]

(i)

medan elektrikE dalam kepingandielektrik.

(ii)

kapasitans bagisistem dengan

dielektrik

(iii)

pengutubanelektrik

2

^{dan sesaran}

elektrik

^{L) dalam ruang}

udara antaraplat kapasitor^{dan bahan} dielekm’k.

(iv) 2

^danD ^dalam dielektrik.

(60_markah)

Suatukapasitorplat^selari

diisi

^{dengan dua}

jenis

bahan

dielektrik

(lihat Rajah5).

Rajah5

Jika

A

= luas plat^{selan', d =}jarak antara dua plat^selari, dan

Kl

^dan

K2 = pemalar dielektrik bagi bahan

diclektrik

yang digunakan yang masing- masingberketebaland/2. Terbitkanungkapan bagi kapasitans untuksistem

ini

dalamsebutan semuaparameteryang telah diberikan,dan pemalar lain yang berkenaan.

(40^markah)

Berasaskan

ljtar

dalam Rajah ^6, hitung arus yang

melalui

perintangS

——W 59 _

_J_

_{—— 5V}

20v

^.1

20 ohm.

Rajah 6

(30^markah)

. ...5/-

(b)

(C)

(a)

(b)

(30 markah)

- 5 - [JIF 312]

Suatu dawai yang panjangnya^Lak terhinggadibengkokkan^kepada bentuk^yangditunjukkan dalam Rajah7. Bahagian melengkung membcntuksuatu semi-bulatanberjejari5 mm berpusatpadaa.

4 I ...

5 mm

a

f I ...

Rajah7

Jika dawai tersebut membawa

arusl

^{= 10A dalam arah seperti}

ditunjukkan,

^hitungmagnitud ^medanmagnet di 3.. Apakah ^arah medan

l}

^tersebut?

(40 markah)

Suatu petala silinder logamyang panjang takterhinggamembawaarus

I

yang tertabur^secaraseragam pada seluruh keratan rentasnya.

Hitung

medan _{l_3_} pada jarak8mm (jarak serenjang) daripada paksi

silinder jika jejari

dalamansilinder^{adalah 5} mmdan

jejari

luaran adaJah 10mm.

(30 markah)

Pertimbangkansuatu

litar

yang terdiri daripadasuatupembckal voltan sinusoidalyang mempunyaifrekuensi^sudutw yang disambung kepada suatukapasitor ^C. Tunjukkan bahawa untuk^kestersebut,arus sentiasa mendahului voltan ^{dengansudut 90°.}

(30markah)

Suatu perintang

6009

^{disambungbersiri}dengan suatu

induktor

^0.5 henry,suatu kapasitor0.211F dan suatu sumber^arus ulang

alik

(frekuensi400 Hz). Tentukan^impedans

Z

bagi

litaI

tersebut.

(30 markah)

...6/-

285

-6- [HFma

(c) Suatu perintang ¹⁰

k9

disambungkan dcngan dua kapasitor _dengan

nilai

kapasitans_0.211F dan0.5gFdalamsuatu

litar

sepcrtiditunjukkan dalamRajah 8. Hitunghaba yang dikeluarkan_oleh perintangitu_

——

_{0.5 pF}

240

volt ~

60 hertz

P lOkQ 'F QZHF

Rajah 8

(40_markah)

- 000000000 ^-