DAFTAR PUSTAKA
G. Kesimpulan
Kerjakanlah soal di bawah ini dengan benar!
1. Seorang siswa diminta untuk mengukur tegangan dan kuat arus menggunakan voltmeter dan amperemeter pada rangkaian berikut.
Skema rangkaian yang tepat untuk pengukuran tegangan dan kuat arus pada R2 adalah ...
a.
b.
c.
d.
e.
2. Voltmeter V memiliki hambatan 1 kΩ, sedangkan amperemeter A memiliki hambatan 1 Ω. Kedua alat ini digunakan untuk mengukur hambatan X dengan menggunakan rangkaian seperti pada gambar.
Jika pada voltmeter terbaca 5 V dan pada amperemeter 25 mA, besar hambatan X adalah ...
a. 250 Ω b. 200 Ω c. 100 Ω d. 0,25 Ω e. 0,20 Ω
3. Faras melakukan sebuah percobaan dengan merangkai resistor, potensiometer, sumber tegangan, saklar, voltmeter dan amperemeter. Dia menggunakan tiga potensiometer yang berbeda untuk melihat perbedaan tegangan dan kuat arus yang terbaca pada voltmeter dan amperemeter. Saat saklar dihubungkan, terlihat nilai pada voltmeter dan amperemeter untuk masing-masing potensiometer yang berbeda seperti gambar berikut.
Grafik yang tepat untuk menggambarkan percobaan Faras adalah ...
a. b.
c. d.
I V
I
R
I V
R V
e.
4. Fani merangkai sejumlah resistor identik dengan nilai 120 Ω secara paralel. Dia ingin kuat arus yang mengalir pada rangkaian tersebut sebesar 5 A. Jika sumber tegangan yang akan dihubungkan pada rangkaian adalah 100 V, maka jumlah resistor yang dibutuhkan adalah ...
a. 4 buah b. 5 buah c. 6 buah d. 7 buah e. 8 buah
I V
LEMBAR KERJA SISWA
KELAS EKSPERIMEN (PERTEMUAN KE-2)
A. Tujuan Percobaan
1. Siswa mampu mengidentifikasi prinsip utama susunan seri dan paralel resistor setelah melakukan praktikum menggunakan media EveryCircuit dan mengolah data berdasarkan percobaan 1 dan 2.
2. Siswa mampu menganalisis rangkaian seri dan paralel setelah melakukan praktikum menggunakan media EveryCircuit dan mengolah data berdasarkan percobaan 1 dan 2.
B. Dasar Teori
1. Rangkaian Seri Resistor
Rangkaian seri adalah rangkaian yang tidak memiliki percabangan, terlihat seperti gambar berikut.
Gambar 1 Rangkaian seri resistor
Jika dilakukan pengukuran pada rangkaian seri resistor, maka diperoleh prinsip utama rangkaian seri. Adapun prinsip utama rangkaian seri, yaitu:
a) Kuat arus yang mengalir pada tiap resistor sama besar dan akan sama dengan kuat arus utama rangkaian.
b) Tegangan pada masing-masing resistor sebanding dengan hambatan resistor.
c) Tegangan yang diberikan pada rangkaian seri sama dengan jumlah tegangan tiap resistor.
Jika persamaan 𝑉 = 𝐼𝑅𝑠 dan 𝑉𝑛 = ∑ 𝐼𝑅𝑛 disubstitusikan ke poin c, maka diperoleh persamaan
𝑅𝑠 = ∑ 𝑅𝑛 = 𝑅1+ 𝑅2+ . . . +𝑅𝑛 2. Rangkaian Paralel Resistor
Rangkaian paralel adalah rangkaian yang memiliki titik percabangan, terlihat seperti gambar berikut.
Kelompok:
Anggota Kelompok:
1.
2.
3.
4.
Gambar 2 Rangkaian paralel resistor
Jika dilakukan pengukuran pada rangkaian paralel resistor, maka diperoleh prinsip utama rangkaian paralel. Adapun prinsip utama rangkaian paralel, yaitu:
a) Tegangan pada ujung-ujung tiap resistor sama besar dan sama dengan tegangan yang diberikan pada rangkaian.
b) Arus yang melalui tiap resistor berbanding terbalik dengan hambatan resistor.
c) Kuat arus yang diberikan pada rangkaian paralel sama dengan jumlah kuat arus melalui tiap resistor.
Jika persamaan 𝐼 = 𝑉
𝑅𝑝 dan 𝐼𝑛 = ∑ 𝑉
𝑅𝑛 disubstitusikan ke poin c, maka diperoleh persamaan
1
𝑅𝑝 = ∑ 1
𝑅𝑛 = 1
𝑅1+ 1
𝑅2+ . . . + 1
𝑅𝑛 C. Hipotesis
D. Langkah Percobaan Percobaan 1:
1. Buka Aplikasi EveryCircuit pada smartphone Anda.
2. Klik kolom workspace, lalu klik opsi create a new circuit.
3. Rangkailah komponen seperti gambar di bawah ini.
4. Amatilah nilai arus listrik dan tegangan listrik pada rangkaian.
5. Catat nilai arus dan tegangan yang terbaca pada tabel data pengamatan.
6. Lakukan kembali percobaan tersebut dengan menggunakan sumber tegangan yang berbeda sesuai tabel data pengamatan.
Percobaan 2:
1. Buka Aplikasi EveryCircuit pada smartphone Anda.
2. Klik kolom workspace, lalu klik opsi create a new circuit.
3. Rangkailah komponen seperti gambar di bawah ini.
4. Amatilah nilai arus listrik dan tegangan listrik pada rangkaian.
5. Catat nilai arus dan tegangan yang terbaca pada data pengamatan.
6. Lakukan kembali percobaan tersebut dengan menggunakan sumber tegangan yang berbeda sesuai tabel data pengamatan.
E. Data Pengamatan Percobaan 1:
No. Hambatan (𝛀) Tegangan (V) Arus Listrik (A)
𝑹𝟏 𝑹𝟐 𝑽𝒕𝒐𝒕 𝑽𝟏 𝑽𝟐 𝑰𝒕𝒐𝒕 𝑰𝟏 𝑰𝟐
1 10 10 1
2 10 10 2
3 10 10 3
Percobaan 2:
No. Hambatan (𝛀) Tegangan (V) Arus Listrik (A)
𝑹𝟏 𝑹𝟐 𝑽𝒕𝒐𝒕 𝑽𝟏 𝑽𝟐 𝑰𝒕𝒐𝒕 𝑰𝟏 𝑰𝟐
1 10 10 1
2 10 10 2
3 10 10 3
F. Pengolahan Data
G. Kesimpulan
Kerjakanlah soal di bawah ini dengan benar!
1. Perhatikan gambar di bawah ini!
Kuat arus yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah ...
a. 0,02 A b. 0,2 A c. 2 A
d. 20 A e. 2 mA
2. Haris melakukan percobaan untuk mengetahui cahaya yang dihasilkan dari masing-masing lampu. Dia menggunakan enam buah lampu sejenis seperti pada gambar di bawah. Saat saklar S dihubungkan, maka lampu yang menyala paling terang adalah lampu ...
a. A dan B b. C c. D
d. E e. F
3. Silva memiliki lima buah lampu identik yang dirangkai seperti gambar berikut.
Jika dia menambahkan lampu keenam, L6, diantara lampu L1 dan L2, maka ...
a. lampu L1 dan L2 lebih terang dari semula b. lampu L3, L4, dan L5 lebih terang dari semula
c. lampu L1 lebih redup dan lampu L2 lebih terang dari semula d. lampu L1 dan L2 lebih redup dari semula
e. lampu L2 dan L4 menyala sama terang
4. Seorang guru memberikan tantangan bagi siswanya untuk mencari kuat arus pada rangkaian berbentuk lingkaran seperti gambar berikut.
Kuat arus yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah ...
a. 1
5 A b. 1
3 A c. 4
5 A d. 1 A e. 3 A
LEMBAR KERJA SISWA
KELAS EKSPERIMEN (PERTEMUAN KE-3)
A. Tujuan Percobaan
1. Siswa mampu menganalisis rangkaian seri dan paralel menggunakan hukum Kirchhoff setelah melakukan praktikum menggunakan media EveryCircuit dan mengolah data berdasarkan percobaan 1 dan 2.
2. Siswa mampu mengidentifikasi besaran daya listrik melalui peristiwa dalam kehidupan sehari-hari setelah melakukan praktikum menggunakan media EveryCircuit dan mengolah data berdasarkan percobaan 3.
B. Dasar Teori
1. Hukum I Kirchhoff
Hukum I Kirchhoff menyatakan bahwa pada rangkaian listrik yang bercabang, jumlah kuat arus yang masuk pada suatu titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik cabang itu.
∑ 𝐼𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 = ∑ 𝐼𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟
Skema aliran arus berdasarkan hukum I Kirchhoff dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 1 Hukum I Kirchhoff 2. Hukum II Kirchhoff
Hukum II Kirchhoff menyatakan bahwa jumlah aljabar perubahan tegangan yang mengelilingi suatu rangkaian tertutup (loop) sama dengan nol.
∑ 𝑉 = 0
Gaya gerak listrik dalam sumber tegangan menyebabkan arus listrik mengalir sepanjang loop dan arus listrik yang mendapat hambatan menyebabkan penurunan tegangan, sehingga hasil penjumlahan dari jumlah
Kelompok:
Anggota Kelompok:
1.
2.
3.
4.
GGL dalam sumber tegangan dan penurunan tegangan sepanjang rangkaian tertutup (loop) sama dengan nol.
∑ 𝜀 + ∑ 𝐼𝑅 = 0 3. Daya Listrik
Daya listrik merupakan banyaknya energi listrik tiap satuan waktu.
Daya yang diubah oleh peralatan listrik dapat dicari dengan menggunakan konsep “energi yang diubah bila muatan Q bergerak melintasi beda potensial sebesar V adalah QV”. Hal demikian menjadikan daya sebagai kecepatan perubahan energi.
𝑃 =𝑄𝑉
𝑡
Muatan yang mengalir per detik, 𝑄/𝑡, merupakan arus listrik, 𝐼. Dengan demikian didapat:
𝑃 = 𝐼𝑉 𝑃 = 𝐼(𝐼𝑅) = 𝐼2𝑅
𝑃 = (𝑉
𝑅) 𝑅 =𝑉2
𝑅 Keterangan:
𝑄 = besar muatan yang dipindahkan (coulomb) 𝑉 = beda potensial (V)
𝑡 = waktu (s) 𝐼 = arus listrik (A) 𝑅 = hambatan listrik (Ω) C. Hipotesis
D. Langkah Percobaan Percobaan 1:
1. Buka Aplikasi EveryCircuit pada smartphone Anda.
2. Klik kolom workspace, lalu klik opsi create a new circuit.
3. Rangkailah komponen seperti gambar di bawah ini.
4. Amatilah kuat arus yang masuk dan keluar pada titik A dan B.
5. Catat arus listrik yang masuk dan keluar pada tabel data pengamatan.
6. Lakukan kembali percobaan tersebut dengan menggunakan hambatan yang berbeda sesuai tabel data pengamatan.
Percobaan 2:
1. Buka Aplikasi EveryCircuit pada smartphone Anda.
2. Klik kolom workspace, lalu klik opsi create a new circuit.
3. Rangkailah komponen seperti gambar di bawah ini.
4. Amatilah kuat arus yang masuk dan keluar pada titik A dan B.
5. Catat arus listrik yang masuk dan keluar pada tabel data pengamatan.
Percobaan 3:
1. Buka Aplikasi EveryCircuit pada smartphone Anda.
2. Klik kolom workspace, lalu klik opsi create a new circuit.
3. Rangkailah komponen seperti gambar di bawah ini.
4. Amatilah kuat arus yang mengalir pada rangkaian.
5. Catat kuat arus listrik yang mengalir pada tabel data pengamatan
6. Lakukan kembali percobaan tersebut dengan menggunakan lampu yang berbeda sesuai tabel data pengamatan.
E. Data Pengamatan Percobaan 1:
No. Hambatan (𝛀)
Tegangan (V) Titik A Titik B
𝑹𝟏 𝑹𝟐 𝐈𝐦𝐚𝐬𝐮𝐤 (A) 𝐈𝐤𝐞𝐥𝐮𝐚𝐫 (A) 𝐈𝐦𝐚𝐬𝐮𝐤 (A) 𝐈𝐤𝐞𝐥𝐮𝐚𝐫 (A)
1 500 1000 6
2 600 1200 6
3 700 1400 6
Percobaan 2:
R (10 𝛀) R (2 𝛀) R (5 𝛀)
I (A) Percobaan 3:
No. Tegangan (V) Lampu Arus (A) Daya (W)
1 220 110 V, 100 W
2 220 80 V, 100 W
3 220 60 V, 100 W
F. Pengolahan Data
G. Kesimpulan
Kerjakanlah soal di bawah ini dengan benar!
1. Devi merangkai komponen seperti gambar berikut.
Jika dia menggunakan sumber tegangan dengan hambatan dalam masing-masing bernilai 0,5 Ω, maka kuat arus yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah ...
a. 0,5 Ω b. 1,0 Ω c. 1,5 Ω
d. 2,0 Ω e. 2,5 Ω
2. Suci merangkai komponen seperti gambar di bawah. Dia ingin menghitung besar kuat arus pada beberapa resistor yang dirangkainya.
Jika hambatan dalam pada masing-masing sumber tegangan adalah 0,5 Ω, maka kuat arus yang mengalir pada resistor 1 Ω, 2,5 Ω, dan 6 Ω adalah ...
a. 7
9 A,4
9 A,1
3 A b. 7
9 A,1
3 A,4
9 A c. 4
9 A,1
3 A,7
9 A
d. 1
3 A,4
9 A,7
9 A e. 1
3 A,7
9 A,4
9 A
3. Pada saat praktikum, guru meminta siswa untuk merangkai komponen yang telah disediakan seperti gambar di bawah ini!
Setelah itu, siswa diminta untuk mengubah posisi saklar ke keadaan on. Saat saklar terhubung ke rangkaian, kuat arus yang mengalir pada titik A dan B adalah ...
a. 4,69 A b. 4,63 A c. 4,61 A
d. 4,59 A e. 4,53 A
4. Keluarga Pak Nasa menyewa listrik PLN sebesar 500 W dengan tegangan 110 V. Jika untuk penerangan keluarga Pak Nasa menggunakan lampu 100 W, 220 V, maka jumlah maksimum lampu yang dapat dipasang adalah ...
a. 5 buah b. 10 buah c. 15 buah d. 20 buah e. 25 buah
Lampiran A.4
LEMBAR KERJA SISWA
KELAS KONTROL (PERTEMUAN KE-1)
A. Tujuan Percobaan
1. Siswa mampu menganalisis faktor-faktor yang memengaruhi hambatan penghantar setelah melakukan diskusi kelompok dan mengolah data yang didapat.
2. Siswa mampu menganalisis hubungan hambatan, tegangan dan kuat arus pada rangkaian tertutup setelah melakukan diskusi kelompok dan mengolah data yang didapat.
B. Dasar Teori
1. Kuat Arus Listrik
Kuat arus listrik didefinisikan sebagai banyaknya muatan yang mengalir dalam satu detik. Alat untuk mengukur kuat arus yang mengalir dalam suatu komponen listrik adalah amperemeter. Amperemeter harus dirangkai seri dengan komponen yang akan diukur arusnya. Arus listrik harus mengalir masuk ke kutub positif dan keluar melalui kutub negatif. Jika dihubungkan secara terbalik, jarum penunjuk akan menyimpang dalam arah kebalikan. Akan tetapi, jika menggunakan amperemeter digital yang memiliki polaritas otomatis, hubungan dengan polaritas terbalik tidak masalah. Gambar berikut merupakan cara mengukur kuat arus komponen menggunakan amperemeter.
Kelompok:
Anggota Kelompok:
1.
2.
3.
4.
Gambar 1 Merangkai amperemeter untuk mengukur kuat arus melalui resistor
2. Tegangan Listrik
Alat yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik adalah voltmeter.
Voltmeter harus dihubungkan secara paralel pada komponen listrik yang akan diukur tegangannya. Perhatikan bahwa titik yang potensialnya lebih tinggi harus dihubungkan ke kutub positif dan titik yang potensialnya lebih rendah harus dihubungkan ke kutub negatif. Gambar berikut merupakan cara mengukur tegangan menggunakan voltmeter.
Gambar 2 Menggunakan voltmeter untuk mengukur tegangan listrik 3. Hukum Ohm
Arus listrik pada rangkaian dapat dihasilkan dengan adanya beda potensial. Satu cara untuk menghasilkan beda potensial ialah dengan baterai. George Simon Ohm (1787-1854) menentukan dengan eksperimen bahwa arus pada kawat logam sebanding dengan beda potensial 𝑉 yang diberikan ke ujung-ujungnya:
I ∞ V
Jika pada ujung-ujung sebuah hambatan 𝑅 diberi beda potensial 𝑉, arus akan mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Sehingga dapat diformulasikan sebagai berikut.
I = V
R Keterangan:
I : kuat arus listrik (A) V : tegangan listrik (V) R : hambatan listrik (Ω)
4. Hambatan Listrik
Ketika arus listrik mengalir dalam kawat konduktor, elektron mengalami rintangan dari molekul-molekul dan ion-ion dalam konduktor tersebut, sehingga aliran arus listrik mengalami hambatan. Hambatan konduktor bergantung pada jenis konduktor, luas penampang konduktor, panjang konduktor dan temperatur konduktor. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.
R = ρ l
A Keterangan:
R : hambatan (Ω)
ρ : hambatan jenis (kg/m3) l : panjang kawat (m)
A : luas penampang kawat (m2) C. Hipotesis