Lks Rangkaian Arus Searah

(1)

kelas

Disusun berdasarkan kurikulum 2013

DILENGKAPI

DILENGKAPI DENGAN DENGAN PROGRAMPROGRAM PHYSIC

PHYSIC EDUCATION EDUCATION OFOF TECHNOLOGY (PHET) TECHNOLOGY (PHET)

PENYUSUN : PENYUSUN : INAS NUR

INAS NUR AZIZAH (3215126554AZIZAH (3215126554)) NAMA NAMA :………:……… KELAS :……… KELAS :……… SEKOLAH :………. SEKOLAH :………. Semester 1 Semester 1

(2)

Segala puji bagi Allah, Yang maha pengasih lagi maha penyayang. Atas rahmat dan karuni-Nya,lembar kerja ini dapt terselesaikan. Shalawat serta salam selalu tercurah kepada Rasullulah SAW. Lembar ini merupakan lembar kerja cetak untuk mendukung penggunaan program PhET (Physics Education Technology) agar dapat mempermudah siswa melakukan kegiatan praktikum virtual pada materi Rangkaian Listrik Arus Searah (DC) untuk kelas XII semester ganjil.

LKS ini diperuntukan bagi siswa sebagai bahan ajar pendukung agar dapat mengatasi keterbatasan pelaksanaan praktikum secara nyata di sekolah. LKS ini diharapkan tetap dapat memberikan pembelajaran bermakna melalui tahapan perumusan masalah, pelaksanaan praktikum virtual, analisis data, penarikan kesimpulan. Melalui kegiatan praktikum virtual ini, siswa diharapkan dapat menemukan pengetahuannya sendiri dan meningkatkan pemahaman siswa sesuai materi terkait.

Penulis menyadari bahwa terdapat banyak kekurangan dalam LKS ini. Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca untuk penyempurnaan LKS ini. Akhirnya penulis berharap semoga LKS ini dapat membawa manfaat bagi yang membaca dan menggunakannya.

Penulis

Inas Nur Azizah (3215126554)

(3)

Petunjuk Penggunaan LKS

Bagaimana cara menggunakan LKS ini?

LKS in merupakan LKS untuk siswa SMA yang dapat digunakan perorangan ataupun kelompok sebagai panduan untuk melakukan praktikum rangkaian listrik searah (DC). Adapun cara-cara penggunaan LKS adalah sebagai berikut :

1. Kegiatan praktikum virtual dilakukan kelompok dengan beranggota dua orang

2. Bacalahlah pendahuluan LKS untuk memudahkan dalam fungsinya dan cobalah mainkan terlebih dahul sebelum melakukan praktikum.

3. Baca toolbox dalam simulasi, perhatikan fungsinya dan cobalah mainkan terlebih dahulu sebelum melakukan praktikum.

4. Bacalah tujuan dari setiap kegiatab praktikum agar lebih terarah

5. Untuk memulai melakukan praktikum virtual dengan menggunkan program PhET, pastikan computer telah terinstall program java.

6. Ikuti semua instruksi yang terdapat pada langkah kerja 7. Isi data pengamatan yang telah disediakan

(4)

Kompetensi dan Indikator

A. Kompetensi Inti

KI 1 Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya

KI 2 Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia.

KI 3 Memahami ,menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prinsip dan prosedural berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk

memecahkan masalah.

KI 4 Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu

menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan.

B. Kompetensi Dasar

1.1. Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagad raya melalui pengamatan fenomena alam fisis dan pengukurannya.

2.1. Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan , melaporkan, dan berdiskusi.

3.2. Menganalisis besaran-besaran fisis gelombang tegak dan gelombang berjalan pada berbagai kasus nyata.

(5)

C. Indikator

1. memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari

sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan , melaporkan, dan berdiskusi.

2. Mengolah data hasil praktik dan menyajikan hasil pengolahan data dalam bentuk grafik hasil pengukuran

3. Menyajikan hasil evaluasi dari prinsip kerja peralatan listrik searah (DC) berdasarkan data percobaan.

4. menemukan hubungan kuat arus listrik dan beda potensial/tegangan pada percobaan Rangkaian terutup

5. membuktikan persamaan hukum kirchoff 6. membuat kesimpulan dari hasil prakikum

(6)

1. Hukum Ohm

Hukum ini berasal dari hasil percobaan George Simon Ohm (1787 – 1854) yang menunjukkan adanya hubungan antara arus, beda potensial dan hambatan: “Kuat arus yang mengalir pada suatu penghantar berbanding lurus dengan beda potensial antar kedua ujung penghantar tersebut dan berbending terbailk dengan hambatannya”.

Secara matematis ditulis:

I = kuat arus (ampere / A) V = beda potensial (volt / V)

R = hambatan (volt/ampere atau ohm /Ω)

Persamaan di atas disebut dengan hukum Ohm dan dalam sistem satuan SI, hambatan dinyatakan dalam ohm. Berdasarkan hukum di atas satuan hambatan dapat dinyatakan dalam volt/ampere, di mana I V/A = 1 Ω . Dengan demikian jika beda potensial antara kedua ujung konduktor adalah 1 volt dan arus yang mengalir = 1 ampere, maka hambatan dari konduktor itu adalah 1 ohm.

2. Hukum Kirchoff A. Hukum I kirchoff

Ketika arus listrik melalui percabangan tersebut, arus listrik terbagi pada setiap percabangan dan besarnya tergantung ada tidaknya hambatan pada cabang tersebut. Bila

hambatan pada cabang tersebut besar maka akibatnya arus listrik yang melalui cabang tersebut juga mengecil dan sebaliknya.

Hal tersebut dikenal sebagai hukum I Kirchhoff yang berbunyi :

“ Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik simpul sama dengan jumlah kuat arus listrik

yang keluar dari titik simpul tersebut”.

A. Materi Pokok

(7)

Hukum I Kirchhoff tersebut sebenarnya merupakan hukum kekekalan muatan listrik. Hukum I Kirchhoff secara matematis dapat dituliskan sebagai:

B. Hukum II Kirchoff

Pemakaian Hukum II Kirchhoff pada rangkaian tertutup yaitu karena ada rangkaian yang tidak dapat disederhanakan menggunakan kombinasi seri dan paralel. Umumnya ini terjadi jika dua atau lebih ggl di dalam rangkaian sehingga penyederhanaan rangkaian seperti ini memerlukan teknik khusus untuk dapat menjelaskan atau mengoperasikan rangkaian tersebut. Hukum II Kirchhoff merupakan solusi bagi rangkaian-rangkaian tersebut yang berbunyi:

“ Di dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya gerak listrik (ε) dengan penurunan

tegangan (IR) sama dengan nol”. Secara matematis dirumuskan:

∑+∑IR0

Perhatikan rangakaian satu loop berikut!

Rangkaian sederhana satu loop

Pada rangkaian sederhana dengan satu loop, arus listrik yang mengalir adalah sama, yaitu I (karena pada rangkaian tertutup). Misalkan kita ambil arah loop searah dengan arah I, yaitu a-b-c-d-a (lihat gambar).

Kuat arus listrik I di atas dapat ditentukan dengan menggunakan Hukum II Kirchhoff: Σ ε + Σ IR = 0



1

+ 

2

+  (

1

+ 

2

+ )  0

Jika harga



₁

,

₂

,

₁

, 

₂

dan R diketahui maka kita dapat menentukan harga I-nya!

(8)

Gambar.1 Tampilan Simulasi Rangkaian listrik Searah (DC)

Keterangan :

ambil tas: baterai:

untuk memilih medium sebagai sumber tegangan

penghantar listrik selain kabel atau kawat.

kawat: medium atau bola lampu :

peghantar listrik. Sebagai hambatan

Resistor : bisa sebagai sakelar:

Penambah beban atau memutuskan atau

hambatan menghubungkan rangkaian

(9)

Toolbox Tampilan Fungsi

Rangkaian _menyimpan _atau

menampilkan rangkaian yang telah dibuat

Tampilan Mengatur Tampilan pada komponen-komponen dan memberikan informasi nilai-nilai yang terdapat dalam komponen

Peralatan Mengukur tegangan dan kuat

arus listrik.

Ukuran

Mengatur tampilan pada rangkaian yang dibuat.

Lebih Lanjut

Memberikan informasi

tambahan lebih lanjut terkait

hambatan kawat dan

mengatur ulang rangkaian

On/Off

menjalankan atau mematikan kerja rangkaian listrik

(10)

1. Hukum Ohm

1. Tujuan Percobaan

Menemukan dan menyelidiki

hubungan kuat arus listrik dan beda potensial/tegangan pada rangkaian

terutup

2. Rumusan Masalah

Bagaimana hubungan kuat arus listrik dan beda potensial/tegangan pada rangkaian terutup?

3. Alat dan Bahan 1. Alat • Voltmeter 1 buah • Catudaya 0-12 V 1 buah • Amperemeter 1 buah 2. Bahan • Baterai 1.5 V 4 buah

• Lampu 6 V,5 ohm 1 buah

• Kabel secukupnya

3. Berbasis ICT/Internet: FreeDownload PhET Software Interactive Simulations dari University of Colorado at Boulder alamat situs http://phet.colorado.edu Simulation: Circuit Construction Kit (DC Only)

4. Rumusan masalah

Bagaimanakah pengaruh perbedaan V terhadap nilai arus pada rangkaian?

C.

Hipotesis :

……… ……… ………..…

(11)

5. Hipotesis

6. Langkah Kerja

1. Buka PhET Interactive Simulations.

2. Pilih dan jalankan Circuit Construction Kit (DC only).

3. Pada papan rangkaian siapkan seluruh alat dan bahan yang dibutuhkan seperti yang ditunjukkan pada Gambar di atas .

4. Hubungkan seluruh alat dan bahan seperti ditunjukkan pada Gambar di atas. 5. Ubah hambatan lampu menjadi 5 Ω yaitu dengan klik kanan pada lampu lalu pilih

“ ubah hambatan” dan ketik 5 ohm.

6. Dengan sebuah baterai 1,5 V berada di rangkaian, aktifkan atau tutup sakelar. Catat pembacaan voltmeter dan amperemeter pada Tabel pengamatan

7. Lakukan lagi langkah 6 dengan menggunakan dua baterai 1.5 V, dan kemudian tiga baterai 1.5 V, dan terakhir empat baterai 1.5 V dalam hubungan seri. Menambahkan jumlah baterai dapat dilakukan dengan cara mengklik baterai lalu baterai tersebut

dipasang pada rangkaian.

8. Lukis grafik yang menunjukkan hubungan antara tegangan dan arus pada tempat yang disediakan

a. Variabel control (Yang dipertahankan konstan)

………... b. Variabel manipulasi (Yang dimanipulasi)

……….………... c. Variabel respon (Yang merespon)

(12)

Tegangan (V) Arus (A) Kategori Lampu Menyala

Grafik Tegangan Versus Arus

Grafik Hubungan Tegangan-Arus 1. Apakah grafik disamping akan memotong sumbu X dan sumbu Y, jelaskan! ……… ……… ……… ……… ……… 2. Jenis Grafik disamping adalah?

……… ……… 3. Jelaskan hubungan antara

tegangan dan kuat arus dari grafik di samping! ……… ……… ……… ……… ……… ………

(13)

8. Analisis :

1. Bagaimanakah hubungan antara tegangan dan arus?

2.Apakah hipotesismu diterima?

3. Kesimpulan apa yang dapat dibuat?

9. Penerapan :

1. Hukum Ohm memungkinkan kita untuk menghitung ?

……… ……… ………..… ……… ……… ……… ………..… ……… ……… ……… ………..… ……… ……… ……… ………..… ………

(14)

2. Hukum Kirchoff

1. Tujuan Percobaan

1. Menentukan kuat arus pada setiap cabang dalam suatu rangkaian listrik

2. Menentukan tegangan antara dua titik dalam suatu rangkaian

2. Rumusan Masalah

1. Bagaimana menentukan kuat arus pada setiap cabang dalam suatu

rangkaian listrik?

2. Bagaimana menentukan tegangan antara dua titik dalam suatu rangkaian?

3. Alat dan Bahan 4. Alat • Voltmeter 1 buah • Catudaya 0-12 V 1 buah • Amperemeter 1 buah 5. Bahan • Baterai 1.5 V 2 buah • Bolham 6 buah • Kabel secukupnya

6. Berbasis ICT/Internet: FreeDownload PhET Software Interactive Simulations dari University of Colorado at Boulder alamat situs http://phet.colorado.edu Simulation: Circuit Construction Kit (DC Only)

4. Rumusan masalah

Bagaimanakah hubungan antara nilai arus masuk terhadap nilai arus keluar pada rangkaian?

……… ……… ………..… ………

(15)

Bagaimanakah hubungan tegangan antara titik-titik dalam suatu rangkaian? 5. Hipotesis Hipotesis 1 Hipotesis 1 Hipotesis : ……… ……… ………..…

………...

Hipotesis:

……… ……… ………..…

(16)

4. Hubungkan seluruh alat dan bahan seperti ditunjukkan pada Gambar di atas.

5. Ubah hambatan lampu menjadi 10 Ω dan 15 Ω yaitu dengan klik kanan pada lampu lalu pilih “ ubah hambatan” dan ketik berapa hambatannya.

6. Dengan sebuah baterai 1,5 V berada di rangkaian, aktifkan atau tutup sakelar . Ukurlah arus pada tiap cabang rangkaian dengan cara mengklik amperemeter, lalu pasangkan pada rangkaian. catat hasil pembacaan pada tabel pengamatan.

7. Lakukan lagi langkah 6 dengan mengganti dua hambatan menjadi 15 Ω dan 20 Ω, 25 Ω dan 30 dalam hubungan paralel.

8. Lukis grafik yang menunjukkan hubungan antara hambatan dan arus pada tempat yang disediakan

(17)

2. Kegiatan Hukum Kirchoff tentang Arus

4. Hubungkan seluruh alat dan bahan seperti ditunjukkan pada Gambar di atas.

5. Tetapkan harga sumber untuk E yaitu 1.5 V. Ukurlah beda tegangan pada kutub-kutub

R

1

,R

2

,dan R

3

sebangai

V

₁

,V

₂

,dan V

_3.

Yaitu denga mengklik voltmeter lalu hubungkan pada rangkaian. Catatlah hasilnya pada tabel pengamatan 2.

6. Variasikan sumber tegangan yang berbeda yaitu dengan mengklik kanan pada baterai lalu pilih “ubah tegangan” kemudian ketiklah angka berapa tegangan yang divariasikan. Variasikan sumber tegangan ( E ) pada 2 V, 4 V, 6 V dan 8 V.

7. catatlah E,

V

₁

,V

₂

,dan V

₃

untuk masing-masing pengukuran

7. Tabel Pengamatan 1

(18)

V (Volt)



_

(



_

=……… Ω)



_

(



_

=……… Ω)



_

(



_

=……… Ω)

Grafik Arus masuk versus arus keluar (untuk kegiatan 1) Grafik Hubungan Tegangan-Arus

I in (A)

I out (A)

1. Apakah grafik disamping akan memotong sumbu X dan sumbu Y, jelaskan! ……… ……… ……… ……… ……… 2. Jenis Grafik disamping adalah?

……… ……… 3. Jelaskan hubungan antara arus

masuk dengan arus keluar dari grafik di samping! ……… ……… ……… ……… ……… ……… 8. Analisis :

1. Bagaimanakah hubungan antara nilai arus masuk terhadap nilai arus keluar pada rangkaian?

……… ……… ………..… ………

(19)

2. Bagaimanakah hubungan tegangan antara titik-titik dalam suatu rangkaian

3.Apakah hipotesismu diterima?

3. Kesimpulan apa yang dapat dibuat berdasarkan masing-masing hukum kirchoff ?

……… ……… ………..… ……… ……… ……… ………..… ……… ……… ……… ………..… ………