Sebelas soalan ini merangkumi kuasa, tenaga dalam kWh, kecekapan, data penjanaan, ketersediaan dan kebolehpercayaan, serta penaakulan imbal balas daripada kuasa dan sumber tenaga. Semua data di sini direka untuk latihan dan tidak diambil daripada mana-mana kertas peperiksaan. Soalan disusun dari yang mudah ke yang lebih sukar.
Tulis jawapan dengan unitnya di atas kertas dahulu, kemudian buka jawapan. Gunakan g = 10 N/kg apabila graviti diperlukan. Penukaran: 1 kWh = 3.6 MJ, 1 min = 60 s, 1 j = 3600 s.
Soalan
1. Sebuah pemanas memindahkan 90 kJ tenaga dalam 45 s. Hitung kuasanya.
Tunjuk jawapan
90 kJ = 90 000 J. P = E ÷ t = 90 000 ÷ 45 = 2000 W (2.0 kW).
2. Lampu 100 W dihidupkan selama 2.0 jam. Cari tenaga yang dipindahkan dalam kWh dan joule.
Tunjuk jawapan
100 W = 0.100 kW. E = 0.100 × 2.0 = 0.20 kWh. Dalam joule: 100 × 7200 s = 720 000 J (0.72 MJ). Semak: 0.20 × 3.6 MJ = 0.72 MJ.
3. Pengering rambut 1.2 kW perlu memindahkan 540 kJ. Berapa lama ini mengambil masa, dalam saat dan minit?
Tunjuk jawapan
1.2 kW = 1200 W. t = E ÷ P = 540 000 ÷ 1200 = 450 s. 450 ÷ 60 = 7.5 minit.
4. Pemanas 2.0 kW beroperasi selama 3.0 jam. Elektrik berharga RM0.30 setiap kWh (harga rekaan untuk soalan ini). Cari kosnya.
Tunjuk jawapan
Tenaga = 2.0 × 3.0 = 6.0 kWh. Kos = 6.0 × 0.30 = RM1.80.
5. Sebuah kren mengangkat beban 800 N setinggi 15 m dalam 20 s. Kuasa inputnya 1000 W. Cari (a) kuasa berguna dan (b) kecekapan.
Tunjuk jawapan
(a) Kerja berguna = 800 × 15 = 12 000 J. Kuasa berguna = 12 000 ÷ 20 = 600 W.
(b) Tenaga input = 1000 × 20 = 20 000 J. Kecekapan = 12 000 ÷ 20 000 = 0.60 = 60%.
6. Lampu LED (10 W) dan lampu filamen (50 W) memberi cahaya yang sama selama 5 jam sehari dalam 30 hari. Cari beza tenaga yang digunakan, dalam kWh.
Tunjuk jawapan
Masa = 5 × 30 = 150 j. LED: 10 × 150 = 1500 Wj = 1.5 kWh. Filamen: 50 × 150 = 7500 Wj = 7.5 kWh. Beza = 7.5 − 1.5 = 6.0 kWh.
7. Sebuah ladang angin berkapasiti terpasang 2.5 MW mempunyai output purata berikut dalam empat blok 3 jam: 1.0 MW, 2.0 MW, 0.5 MW dan 1.5 MW. Cari (a) jumlah tenaga dalam MWj, (b) kuasa purata sepanjang 12 jam dan (c) purata itu sebagai peratusan kapasiti.
Tunjuk jawapan
(a) Tenaga = 1.0×3 + 2.0×3 + 0.5×3 + 1.5×3 = 3 + 6 + 1.5 + 4.5 = 15 MWj.
(b) Kuasa purata = 15 ÷ 12 = 1.25 MW.
(c) 1.25 ÷ 2.5 = 0.50 = 50%.
8. Bagi setiap kes, nyatakan sama ada ia terutamanya soalan ketersediaan sumber atau kebolehpercayaan sumber kuasa, dan jelaskan ringkas. (a) Takungan rendah selepas musim kering yang panjang. (b) Stesen gas dengan bahan api yang banyak terputus selepas kerosakan. (c) Ladang solar tidak mengeluarkan output pada waktu malam apabila permintaan tinggi.
Tunjuk jawapan
(a) Ketersediaan: air yang disimpan kurang, jadi sumber yang ada berkurang.
(b) Kebolehpercayaan: bahan api tersedia, tetapi sumber kuasa tidak dapat membekal kuasa.
(c) Cahaya matahari tidak tersedia pada waktu malam, bermakna ladang solar tidak boleh dipercayai bagi permintaan malam melainkan tenaga disimpan atau sumber lain membekal. Kedua-dua perkataan terpakai, masing-masing pada bahagian kenyataan yang berbeza.
9. Air mengalir melalui stesen hidroelektrik pada 1000 kg sesaat dan jatuh sejauh 50 m. Hitung (a) kuasa air yang jatuh dan (b) kuasa output elektrik jika stesen itu 80% cekap.
Tunjuk jawapan
(a) Tenaga sesaat = m g h = 1000 × 10 × 50 = 500 000 J setiap saat, jadi kuasanya 500 kW.
(b) 0.80 × 500 = 400 kW.
10. Sebuah pekan memerlukan 600 kWh setiap hari. Panel solar memberi 0.8 kWh setiap m² sehari secara purata. (a) Cari luas yang diperlukan. (b) Dalam seminggu yang mendung, panel memberi 0.4 kWh setiap m² sehari. Cari luas baharu. (c) Nyatakan satu andaian yang menjadi tempat jawapan anda bergantung.
Tunjuk jawapan
(a) 600 ÷ 0.8 = 750 m².
(b) 600 ÷ 0.4 = 1500 m², dua kali ganda luas kerana hasilnya separuh.
(c) Contohnya: “permintaan kekal 600 kWh sehari”, atau “hasil panel ialah purata yang dinyatakan”. Kesimpulan yang menggunakannya patut bermula dengan “Jika …”.
11. Pancuran mandi elektrik berkadar 3.0 kW dan beroperasi selama 8.0 minit. Cari tenaga yang dipindahkan dalam kJ, MJ dan kWh.
Tunjuk jawapan
8.0 min = 480 s. E = 3000 × 480 = 1 440 000 J = 1440 kJ = 1.44 MJ. Dalam kWh: 3.0 × (8.0 ÷ 60) = 3.0 × 0.1333 = 0.40 kWh. Semak: 0.40 × 3.6 = 1.44 MJ.
Jika anda tersilap
| Apa yang tidak kena | Pergi ke |
|---|---|
| Jawapan tersasar faktor 60 atau 1000 (S1, S2, S3, S11) | Mengira kuasa daripada tenaga dan masa |
| Membandingkan kadar kuasa dan bukan tenaga, atau mencampur kuasa berguna dengan kuasa input (S4, S5, S6) | Membandingkan dua peranti bagi tugas yang sama |
| Menambah kuasa dan bukan mendarab dengan masa (S7, S9) | Membaca data penjanaan yang diberi |
| Mencampur ketersediaan, kebolehpercayaan atau boleh diperbaharui (S8) | Membezakan ketersediaan sumber daripada kebolehpercayaan |
| Memberi pendapat dan bukan kesimpulan bersyarat (S10) | Menerangkan imbal balas dengan andaian yang dinyatakan |
| Langkah tenaga dan kecekapan tidak jelas (S5, S9) | Kerja, tenaga dan kecekapan |
Catat setiap kesilapan yang berulang dalam log kesilapan dan baris ujian semula dan cuba soalan baharu tentangnya beberapa hari kemudian.
Jika satu baris jadual itu masih menyukarkan anda selepas ulang kaji, guru dalam tuisyen Fizik dalam talian satu dengan satu boleh menyemak langkah kerja anda dan memberi soalan baharu.