RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN Satuan Pendidikan : SMA
Mata Pelajaran : FISIKA Kelas/semester : XII MIPA / 1
Materi Pokok : Rangkaian Listrik Searah (DC) Alokasi Waktu : 1 pertemuan ( 2 x 45 menit) (Luring) A. KOMPETENSI INTI
1) Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya
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.
3) Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, 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
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 DAN INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI KOMPETENSI DASAR INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI 3.1 Menganalisis prinsip kerja
peralatan listrik searah (DC) dalam kehidupan sehari-hari
3.1.1 Membandingankan arus dan tegangan pada rangkaian seri dan paralel
3.1.2 Menjelaskan hukum ohm 3.1.3 Menjelaskan hukum I kirchoff
4.5 Mempresentasikan hasil percobaan tentang prinsip kerja rangkaian listrik searah (DC
4.5.1 Mempraktikan percobaan rangkaian listrik searah (DC)
4.5.2 Mengukur arus dan tegangan pada rangkaian tertutup
Nilai karakter : Kerjasama, jujur, teliti,kritis, inovatif
C. TUJUAN PEMBELAJARAN
Pertemuan-1: Rangkaian Arus listrik Searah (2 JP)
Setelah melakukan demonstrasi, tanya jawab, dan berdiskusi diharapkan siswa memiliki sikap ilmiah dan mampu:
1. Melalui kegiatan studi literatur dari internet dan diskusi peserta didik dapat Mengidentifikasi arus dan tegangan pada rangkaian seri dan parallel dengan tepat 2. Melalui kegiatan studi literatur dari internet dan diskusi peserta didik dapat
Menjelaskan hukum ohm dengan benar
3. Melalui kegiatan studi literatur dari internet dan diskusi peserta didik dapat Menjelaskan Menjelaskan hukum I kirchoff dengan benar
4. Melalui kegiatan praktik virtual lab yaitu melakukan percobaan kerja rangkaian listrik searah (DC) dengan benar
5. Melalui kegiatan praktik virtual lab peserta didik dapat Mengukur arus dan tegangan pada rangkaian tertutup dengan benar
D. MATERI PEMBELAJARAN
Materi Fakta Konsep Prinsip Prosedural
Rangkaian Seri dan Paralel
Arus searah biasanya mengalir pada sebuah konduktor
Kuat arus listrik adalah
banyaknya muatan listrik yang mengalir pada suatu penghantar tiap satuan waktu.
Simbol kuat arus listrik adalah I
Hukum I Kirchhoff menyatakan bahwa jumlah arus yang masuk pada titik percbangan sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik percabangan tersebut
Hukum Ohm menyatakan bahwa tegangan mnegalir disebabkan oleh arus dan hambatan pda rangkaian
Secara sistematis kuat arus listrik dituliskan dengan persamaan sebagai berikut.
Ket : I = kuat arus listrik (A)
q = muatan listrik (C) t = waktu (s)
1. PENDEKATAN, MODEL, DAN METODE PEMBELAJARAN
Pertemuan Pendekatan Model Metode
1 Saintifik dan konstruktivisme
PBL, 5 M Praktik virtual Lab, tanya jawab, diskusi
2. MEDIA DAN BAHAN
Pertemua n
Media Pembelajaran Alat dan Bahan Pembelajaran
1 a. Power point b. Phet
c. Video Fisika Sekolah (youtube)
- Komputer/smartphone - Internet untuk mengakses - infokus
3. SUMBER BELAJAR 1. Sumber untuk Guru
a. Virtual lab PhET dengan alamat link
https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuit- construction-kit-dc_in.html
b. Kanginan, marthen. 2017. Fisika kelas XII Kuirikulum 2013. Jakarta:
Erlangga
c. teknikfisikaku.blogspot.com(/2017/10). materi-arus-listrik-searah_26.html.
Diakses pada 12 November 2021, dari
http://teknikfisikaku.blogspot.com/2017/10/materi-arus-listrik-searah_26.html d. Setiawan, Doni.2019. Mengungkap Pemahaman Konsep Listrik Dinamis di Sekolah Berbasis Kemaritiman. JIPFRI (Jurnal Inovasi Pendidikan Fisika dan Riset Ilmiah), Vol. 3 No. 2, Halaman: 113 – 120.
https://doi.org/10.30599/jipfri.v3i2.361
e. Alia, Nila., dkk.2017. Pengembangan Modul Fisika Pada Materi Listrik Dinamis Berbasis Keterampilan Proses Sains (KPS) Untuk Meningkatkan Kemampuan Berpikir Kritis Siswa Sma/Ma Kelas X, Vol. 6, No. 1, (hal 111- 120) http://jurnal.uns.ac.id/inkuiri
f. Rizaldi, Dedi Riyan., dkk.2020. Pembuatan KIT Sederhana Rangkaian Listrik Dinamis Sebagai Produk Akhir Pada Mata Kuliah Praktikum IPA. Jurnal Pendidikan, Sains, Geologi dan Geofisika, Volume 1, Issue 2, 33-38. I:
https://doi.org/10.29303/goescienceedu.v1i2.46 2. Sumber untuk Peserta Didik
a. Kanginan, marthen. 2017. Fisika kelas XII Kuirikulum 2013. Jakarta:
Erlangga
b. teknikfisikaku.blogspot.com(/2017/10). materi-arus-listrik-searah_26.html.
Diakses pada 12 November 2021, dari http://teknikfisikaku.blogspot.com/2017/10/materi-arus-listrik-searah_26.html c. Pengestu, dkk.2020. Analisis Karakteristik Busur Api Listrik Pada Tegangan Rendah Arus Searah (DC) Dipengaruhi Oleh Resistansi Konduktor. Jetri:
Jurnal Ilmiah Teknik Elektro
d. Buku siswa, handout yang disusun guru, LKPD, sumber-sumber dari internet, hasil penelitian, dll
4. KEGIATAN PEMBELAJARAN Pertemuan ke-1 (2 x 45 menit)
Materi : Rangkaian Listrik arus searah (DC) Tahap
Pembelajar an
Sintak Model PBL
DeskripsiKegiatan Alokasi
Waktu (menit) Guru
Peserta Didik Pendahuluan Orientasi
peserta didik
1. Guru membuka kegiatan pembelajaran dengan salam kemudian mengajak siswa untuk berdoa.
(PPK)
2. Guru menyiapkan fisik dan psikis peserta didik dalam mengawali kegiatan pembelajaran dengan menanyakan kabar peserta didik dan mengecek kesiapan belajar siswa, misalnya mengajak anak untuk kebersihan lingkungan kelas seperti membersihkan sampah pada laci ketika pembelajaran dan menyampaikan aturan selama pembelajaran.(PPK)
3. Guru memeriksa kehadiran peserta didik melalui daftar hadir sebagai sikap disiplin.(PPK)
4. Guru memotivasi peserta didik dengan memutar video motivasi(PPK)
Apersepsi
5. Guru Bersama siswa Mengaitkan
materi/tema/kegiatan pembelajaran yang akan dilakukan dengan pengalaman peserta didik dengan materi/tema/kegiatan sebelumnya,
Pengertian Listrik Arus Searah
Besaran – Besaran Listrik Arus Searah
Arus Listrik
Kuat Arus Listrik
Potensial Listrik
Hambatan Listrik ( literasi)(4C)
6. Guru Memberikan gambaran tentang manfaat mempelajari pelajaran yang akan dipelajari. (PPK)
10 menit
Tahap Pembelajar
an
Sintak Model PBL
DeskripsiKegiatan Alokasi
Waktu (menit) Guru
Peserta Didik
7. Guru Menyampaikan tujuan pembelajaran pada pertemuan (PPK)
8. Guru meberitahukan Teknik penilaian yang akan dilakukan dalam pembelajaran (PPK)
9. Guru Menggali informasi pengetahuan awal siswa dengan melakukan pretes (4C)
10. Guru membagi kelompok untuk kegiatan pembelajaran (PPK)
Inti
Mengorganisas i peserta didik
Perhatikan video rangkaian listrik arus DC berikut :
Apa yang dapat anda tuliskan dari pengamatan sementara anda terkait dengan video tersebut? Dengan link sebagai berikut (TPACK)
https://drive.google.com/drive/folders/1RagLw-5DHV- enGulgxPIcWy9yags14WJ?usp=sharing
siswa diminta untuk melakukan praktikum virtual lab
PhET dengan link berikut
https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction- kit-dc/latest/circuit-construction-kit-dc_in.html (4C)
60 menit
Membimbing penyelidikan individu maupun
Lalu siswa dibimbing untuk bisa diarahkan untuk menjawab pertanyaan berikut (HOTS)
1. Silakan membandingkan arus dan tegangan pada
Tahap Pembelajar
an
Sintak Model PBL
DeskripsiKegiatan Alokasi
Waktu (menit) Guru
Peserta Didik
kelompok
rangkaian seri dan paralel 2. Silakan jelaskan hukum ohm 3. Silakan jelaskan hukum I kirchoff
Mengembangk an dan
menyajikan hasil karya
2) Mengumpulkan Informasi
Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut, siswa mengumpulkan Informasi dengan cara:
Melakukan tanya jawab di kelas, diskusi, dan studi literatur mengenai rangkaian arus DC menentukan hukum Ohm, rangkaian seri, rangkaian paralel, hukum 1 kirchoff (Literasi)
Mengasosiasikan
Berdasarkan informasi yang telah didapat, siswa mengasosiasikan hasil pengumpulan informasi dengan cara: (Literasi)
Merumuskan hasil tanya jawab di kelas, diskusi, dan studi literature mengenai rangkaian arus DC menentukan hukum Ohm, rangkaian seri, rangkaian paralel, hukum 1 kirchoff.(4C)
Menganalisis dan
mengevaluasi proses
pemecahan masalah
Masing-masing kelompok mempresentasikan hasil percobaan rangkaian seri, paralel, hukum ohm dan hukum kirchoff diskusi, tanya jawab, dan studi literatur tentang rangkaian arus serta merespon pertanyaan/sanggahan yang dikemukakan oleh kelompok siswa lainnya.(4C)
Guru menyampaikan penguatan dan koreksi mengenai materi ajar, hasil demonstrasi, hasil percobaan rangkaian seri, paralel, hukum Ohm, hukum kirchoff tanya jawab, dan diskusi yang dilakukan mengenai rangkaian arus (4C)
Penutup o Siswa diberikan kesempatan untuk membuat rangkuman dan melakukan refleksi terhadap
20 menit
Tahap Pembelajar
an
Sintak Model PBL
DeskripsiKegiatan Alokasi
Waktu (menit) Guru
Peserta Didik
pengalaman belajar yang telah dilakukan.(4C) o Siswa mengerjakan beberapa soal postes
o Guru menginformasikan tugas mandiri dan materi pelajaran untuk pertemuan yang akan datang adalah Penilaian Harian rangkaian arus listrik searah kemudian menutup pembelajaran dengan berdoa dan mengucapkan salam.(Literasi)
PENILIAN
1. TEKNIK PENILAIAN SIKAP
No .
Teknik Bentuk Instrume n
Waktu Pelaksanaan
Contoh Butir Instrumen
Keterangan
1. OBSERVASI Daftar
ceklist
PERTEMUAN 1 Keseriusan dalam pembelajaran
2. TEKNIK PENILAIAN KINERJA
No .
Teknik Bentuk
Instrume n
Waktu Pelaksanaan
Contoh Butir Instrumen
Keterangan
1. OBSERVASI Daftar
ceklist
PERTEMUAN 1 Merangkai alat percobaan rangkaian seri RLC
2. Instrumen 1) Penilaian sikap
Dilaksanakan secara terpadu selama proses pembelajaran dengan menggunakan format observasi penilaian sikap sebagai berikut:
Pedoman observasi penilaian sikap
No Aspek yang dinilai Nilai
4 3 2 1
1 Keseriusan dalam pembelajaran 2 Kerjasama dalam kelompok 3 Kejujuran
4 Tanggung jawab
Total skor Rubrik
No Aspek yang Rubrik Penilaian sikap Skor
dinilai
1
Keseriusan dalam pembelajaran
Siswa memperhatikan demonstrasi dengan baik dan memperhatikan apa yang dibicarakan oleh guru 4
Siswa memperhatikan demonstrasi dengan baik tetapi tidak memperhatikan apa yang dibicarakan oleh guru.
3
Siswa tidak memperhatikan demonstrasi tetapi
siswa masih memperhatikan guru. 2
Siswa tidak memperhatikan demonstrasi dan
tidak memperhatikan guru 1
2 Kerjasama dalam kelompok
Siswa terlibat aktif dalam diskusi kelompok
dan menyelesaikan permasalahan pada LKPD 4
Siswa terlibat aktif dalam diskusi kelompok dan tidak terlibat menyelesaikan permasalahan pada LKPD
3
Siswa sesekali terlibat dalam diskusi kelompok dan menyelesaikan permasalahan pada LKPD 2
Siswa tidak terlibat aktif dalam diskusi kelompok
dan menyelesaikan permasalahan pada LKPD 1
3 Kejujuran
Siswa mengisi LKPD sesuai dengan pengamtannya
dan tepat 4
Siswa mengisi LKPD sesuai dengan pengamatannya 3
Siswa mengisi LKPD dengan melihat lembar
kerja temannya 2
Siswa tidak mengisi LKPD 1
4 Tanggung jawab
Siswa mengumpulkan LKPD tepat waktu dan
mengisi LKPD dengan lengkap 4
Siswa mengumpulkan LKPD tepat waktu dan
mengisi LKPD hanya sebagian saja 3
Siswa mengumpulkan LKPD tidak tepat waktu
dan mengisi LKPD dengan lengkap 2
Siswa tidak mengumpulkan LKPD 1
Penilaian Kinerja
Dilaksanakan pada saat siswa melakukan percobaan dengan menggunakan pedoman observasi penilaian kinerja melakukan percobaan dan rubrik sebagai berikut:
Pedoman observasi penilaian kinerja melakukan percobaan:
No Aspek yang dinilai Nilai
1 2 3
1 Menggunakan alat ukur (voltmeter)
2 Merangkai alat percobaan virtual lab rangkaian seri RLC 3 Melakukan pengamatan
4 Data hasil percobaan 5 Kesimpulan
Total skor
Rubrik
Aspek yang dinilai
Penilaian
1 2 3
Menggunakan alat ukur (voltmeter)
Menggunakan alat tidak benar
Menggunakan alat benar, tetapi tidak rapi atau tidak
memperhatikan keselamatan kerja
Menggunakan alat benar, rapi, dan memperhatikan keselamatan kerja Merangkai alat
percobaan rangkaian seri RLC
Merangkai alat tidak sesuai prosedur percobaan
Merangkai alat sesuai prosedur percobaan tapi masih ada kesalahan
Merangkai alat sesuai prosedur percobaan dan benar
Pengamatan Pengamatan tidak cermat
Pengamatan cermat, tetapi mengandung interpretasi
Pengamatan cermat dan bebas interpretasi Data yang
diperoleh Data tidak lengkap
Data lengkap, tetapi terorganisir atau ada yang salah tulis
Data lengkap,
terorganisir dan ditulis dengan benar
Kesimpulan Tidak benar atau tidak sesuai tujuan
Sebagian kesimpulan ada yang salah atau tidak sesuai tujuan
Semua benar atau sesuai tujuan Soal Pretes dan posttes!
1. Total muatan yang mengitari suatu rangkaian selama 2 menit adalah 4.8 C. Hitunglah kuat arus listrik dalm rangkaian tersebut !
2. Arus listrik 3A mengalir melalui seutas kawat selama 1 menit. Berapa banyak muatan listrik mengalir melalui kawat ?
3. Sepotong kawat ujung-ujungnya dihubungkan dengan sumber arus searah dari 12 V sehingga merupakan rangkaian tertutup. Bila kuat arus yang mengalir pada kawat itu
¾ A, hitunglah hambatan listrik kawat !
4. Tiga buah hambatan disusun secara seri, masing-masing nilainya 4 ohm, 3 ohm dan 5 ohm. Hambatan ini kemudian dipasang pada tegangan 120 volt. Hitunglah besarnya tegangan pada hambatan 3 ohm?
5. Tiga buah hambatan disusun secara Paralel, masing-masing nilainya 4 ohm, 2 ohm dan 6 ohm. Hambatan ini kemudian dipasang pada tegangan 120 volt. Hitunglah besarnya tegangan pada hambatan 4 ohm?
Kunci jawaban
No Kunci Poin
1 I=Q
t I =4,8
120
I = 0,04 A 10
2 I=Q
t Q=I .t Q = 3 . 60
Q = 180 C 10
3 V =I . R R=V
I R=12
3 4 R = 16 Ohm
10
4 Rs = 4 + 3 +5 Rs = 12 ohm
Tegangan pada hambatan 3 ohm dicari dulu arus yang mengalir 15
I=V R I = 12 3 I = 4 A
Pada rangkaian seri arus yang mengalir sama maka tegangan di hambatan 3 ohm
V = I R V = 4 . 3 V = 12 volt
15
15
5 1
Rp=1 4+1
2+1 6 1
Rp=3+6+2 12 Rp = 12/11 I = V
RP
I = 120
12 11 I = 110 A
Dikarenakan rangkaian adalah rangakain paralel maka tanpa perlu dihitung tegangan pada rangkaian paralel adalah sama yaitu 120 volt
10 15
Jumlah poin 100
5. PEMBELAJARAN REMEDIAL
Pembelajaran remedial yang dilakukan adalah tugas mandiri bagi siswa yang belum memahami sesuai dengan kriteria ketuntasan minimal
6. PEMBELAJARAN PENGAYAAN
Pembelajaran pengayaan dilakukan terbimbing antara guru dan siswa Lahat, Juli 2022 Mengetahui,
Kepala SMA Negeri 4 Lahat Guru Mata Pelajaran,
Baslini, M.Pd Gerry Sugiarto, S.Pd
NIP. 19720712 1999031004 NIP. 198908062014021001
MATERI AJAR FISIKA KELAS XII LISTRIK DINAMIS
Disusun Oleh:
Gerry Sugiarto, S.Pd Guru Fisika SMA
2107763018
SMA NEGERI 4 LAHAT
DINAS PENDIDIKAN PROVINSI SUMATERA SELATAN
2022
1 | P a g e
DAFTAR ISI
A. PENDAHULUAN...4
1.Deskripsi Singkat...4
2. Relevansi...4
3. Petunjuk Belajar...4
B. INTI...4
1. Capaian Pembelajaran...4
2. Sub Capaian Pembelajaran...5
3. Uraian Materi...5
4. Tugas...25
C. PENUTUP...26
1. Rangkuman...26
2. Tes Formatif...28
D. Daftar Pustaka...29
2 | P a g e
LISTRIK DINAMIS
A.PENDAHULUAN 1. Deskripsi
Modul Listrik dinamis ini dirancang untuk memungkinkan pengguna memahami listrik dinamis, termasuk hukum Ohm, rangkaian seri dan paralel, hukum kirchoff 1 dan 2, daya lsitrik.
Selain berisi uraian dokumen beserta contoh soal, modul ini juga menyediakan tugas-tugas seperti forum diskusi dan dokumen pengecekan resep yang dapat dijadikan makalah penelitian mandiri.
Penting untuk memahami topik yang tercakup dalam modul ini karena memberikan dasar untuk memahami topik selanjutnya seperti listrik statis dan dan induksi magnetik. Sirkuit listrik dinamis memiliki banyak kegunaan dalam perangkat teknis seperti lampu, peralatan rumah tangga, dan peralatan industri, sehingga mempelajari juga sangat penting.
2. Relevansi
Listrik dinamis merupakan salah satu materi dalam fisika yang sangat erat kaitannya dengan kehidupan sehari – hari seperti rangkaian seri dan paralel dalam kehidupan sehari - hari, prinsip baterai pada smartphone yang canggih semuanya menggunakan listrik dinamis, maka dibutuhkan materi ajar yang dikembangkan agar peserta didik dapat dengan mudah memahami konsep dalam kehidupan sehari – hari, melakukan eksperimen virtual laboratory, dan mendorong siswa untuk mencapai kemampuan berpikir tingkat tinggi.
3. Petunjuk belajar
Bahan ajar ini dibuat untuk memudahkan peserta didik dalam memehami materi ajar listrik dinamis.
Oleh sebab itu, hendaknya peserta didik mengikuti setiap petunjuk yang diberikan agar dapat memahami materi secara maksimal. Adapun Langkah – Langkah pembelajran sebagai berikut
a) Berdoalah sebelum memulai pembelajaran.
b) Bacalah dan pahami materi yang ada pada setiap kegiatan belajar. Bila ada materi yang belum jelas, silahkan bertanya pada guru.
c) Kerjakan setiap tugas diskusi terhadap materi-materi yang dibahas dalam setiap kegiatan belajar.
d) Jika belum menguasai level materi yang diharapkan, ulangi lagi pada kegiatan belajar sebelumnya atau bertanyalah kepada guru
e)Kerjakan tugas formatif (soal latihan) untuk mengetahui seberapa besar kepahaman terhadap materi.
3 | P a g e
B. INTI
1. CAPAIAN PEMBELARAN
1. Melalui kegiatan studi literatur dari internet dan diskusi peserta didik dapat Mengidentifikasi arus dan tegangan pada rangkaian seri dan parallel dengan tepat
2. Melalui kegiatan studi literatur dari internet dan diskusi peserta didik dapat Menjelaskan hukum ohm dengan benar
3. Melalui kegiatan studi literatur dari internet dan diskusi peserta didik dapat Menjelaskan Menjelaskan hukum I kirchoff dengan benar
4. Melalui kegiatan praktik virtual lab yaitu melakukan percobaan kerja rangkaian listrik searah (DC) dengan benar
5. Melalui kegiatan praktik virtual lab peserta didik dapat Mengukur arus dan tegangan pada rangkaian tertutup dengan benar
2. Uraian materi
Pada pertemuan berikut ini silakan anda amati video berikut ini?
Gambar rangkaian listrik PhET
4 | P a g e
Setelah anda mengamati rangkaian pada gambar dan link video berikut ini
https://drive.google.com/drive/folders/1RagLw-5DHV-enGulgxPIcWy9yags14WJ?usp=sharing apa yang terjadi dalam rangkaian tersebut. Untuk menjawab pertanyan tersebut silakan kalian pelajari bahan ajar ini dengan seksama!
1 Arus Listrik
Pada dasarnya rangkaian listrik dibedakan menjadi dua, yaitu rangkaian listrik terbuka dan rangkaian listrik tertutup. Rangkaian listrik terbuka adalah suatu rangkaian yang belum dihubungkan dengan sumber tegangan, sedangkan rangkaian listrik tertutup adalah suatu rangkaian yang sudah dihubungkan dengan sumber tegangan.
(a) Rangkaian Terbuka (b) Rangkaian Tertutup Gambar 1. Rangkaian Listrik
Pada rangkaian listrik tertutup, terjadi aliran muatan-muatan listrik. Aliran muatan listrik positif identik dengan aliran air. Perhatikan Gambar 2!
(a) Aliran Listrik (b) Aliran Air
Gambar 2. Aliran muatan listrik positif dari A ke B
Air dalam bejana A mempunyai energi potensial lebih tinggi daripada air dalam bejana B, sehingga terjadi aliran air dari bejana A menuju bejana B atau dikatakan bahwa potensial di A lebih tinggi daripada potensial di B sehingga terjadi aliran muatan listrik
5 | P a g e
dari A ke B. Jadi, dapat dikatakan bahwa muatan listrik positif mengalir dari titik berpotensial tinggi ke titik berpotensial rendah. Selanjutnya, aliran muatan listrik positif tersebut dinamakan arus listrik. Jadi, arus listrik dapat didefinisikan sebagai aliran muatan positif dari potensial tinggi ke potensial rendah. Arus listrik terjadi apabila ada perbedaan potensial. Bagaimana bila dua titik yang dihubungkan mempunyai potensial yang sama? Tentu saja tidak ada aliran muatan listrik positif atau tidak terjadi arus listrik.
Anda pasti berpikir bagaimana halnya dengan muatan listrik negatif? Apakah muatan listrik negatif tidak dapat mengalir? Pada perkembangan selanjutnya, setelah elektron ditemukan oleh ilmuwan fisika J.J. Thompson (1856–1940), ternyata muatan yang mengalir pada suatu penghantar bukanlah muatan listrik positif, melainkan muatan listrik negatif yang disebut elektron.
Arah aliran elektron dari potensial rendah ke potensial tinggi (berlawanan dengan arah aliran muatan positif). Namun hal ini tidak menjadikan masalah, karena banyaknya elektron yang mengalir dalam suatu penghantar sama dengan banyaknya muatan listrik positif yang mengalir, hanya arahnya yang berlawanan. Jadi, arus listrik tetap didefinisikan ber-dasarkan aliran muatan positif yang disebut arus konvensional.
2 Kuat Arus Listrik
Anda telah mengetahui tentang pengertian arus listrik, yaitu aliran muatan listrik positif pada suatu penghantar dari potensial tinggi ke potensial rendah. Agar lebih memahami tentang arus listrik.
Gambar 3. Aliran Muatan Listrik
Pada baterai terdapat dua kutub yang potensialnya berbeda. Jika kedua kutub tersebut dihubungkan dengan lampu melalui kabel, maka akan terjadi perpindahan elektron dari kutub negatif ke kutub positif atau terjadi arus listrik dari kutub positif ke kutub negatif, sehingga lampu dapat menyala.
Selanjutnya, jika baterai yang digunakan dua buah, maka lampu akan menyala lebih terang. Jika baterai yang digunakan tiga buah, maka lampu menyala makin terang.
6 | P a g e
Mengapa demikian? Hal ini disebabkan beda potensial kutub positif dan kutub negatifnya makin besar sehingga muatan-muatan listrik yang mengalir pada penghantar makin banyak atau arus listriknya makin besar. Besarnya arus listrik (disebut kuat arus listrik)sebanding dengan banyaknya muatan listrik yang mengalir. Kuat arus listrik merupakan kecepatan aliran muatan listrik. Dengan demikian, yang dimaksud dengan kuat arus listrik adalah jumlah muatan listrik yang melalui penampang suatu penghantar setiap satuan waktu. Bila jumlah muatan q melalui penampang penghantar dalam waktu t, maka kuat arus I secara matematis dapat ditulis sebagai berikut
.
Keterangan:
I : kuat arus listrik (A)
q : muatan listrik yang mengalir (C) t : waktu yang diperlukan (s)
Berdasarkan persamaan tersebut, dapat disimpulkan bahwa satu coulomb adalah muatan listrik yang melalui sebuah titik dalam suatu penghantar dengan arus listrik tetap satu ampere dan mengalir selama satu sekon.
Mengingat muatan elektron sebesar -1,6 × 10-19 C, (tanda negatif (-) menunjukkan jenis muatan negatif), maka banyaknya elektron (n) yang menghasilkan muatan 1 coulomb dapat dihitung sebagai berikut.
1 C = n × besar muatan elektron 1 C = n × 1,6 × 10-19C
n = 1
1,6 10−19 n = 6,25 × 1018
Jadi, dapat dituliskan 1 C = 6,25 × 1018elektron.
1. Mengukur Kuat Arus Listrik
Bagaimana cara mengetahui besarnya arus listrik? Alat yang dapat digunakan untuk mengukur kuat arus listrik adalah amperemeter. Pada pengukuran kuat arus listrik, amperemeter disusun seri pada rangkaian listrik sehingga kuat arus yang mengalir melalui amperemeter sama dengan kuat arus yang mengalir pada penghantar. Perhatikan Gambar 4!
7 | P a g e I=Q
t
Gambar 4. Amperemeter Dipasang Seri
Cara memasang amperemeter pada rangkaian listrik adalah sebagai berikut.
a. Terminal positif amperemeter dihubungkan dengan kutub positif sumber tegangan (baterai).
b. Terminal negatif amperemeter dihubungkan dengan kutub negatif sumber tegangan (baterai).
Jika sakelar pada rangkaian dihubungkan, maka lampu pijar menyala dan jarum pada amperemeter menyimpang dari angka nol. Besar simpangan jarum penunjuk pada amperemeter tersebut menunjukkan besar kuat arus yang mengalir.
Jika sakelar dibuka, maka lampu pijar padam dan jarum penunjuk pada amperemeter kembali menunjuk angka nol. Artinya tidak ada aliran listrik pada rangkaian tersebut. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa arus listrik hanya mengalir pada rangkaian tertutup.
2. Sakelar dan Sekering
Sakelar adalah alat yang berfungsi menghubungkan dan memutuskan arus listrik dalam waktu sementara. Dalam rangkaian listrik, sakelar dipasang secara seri. Ketika sakelar bekerja, rangkaian listrik tertutup dan arus listrik mengalir. Ketika sakelar tidak bekerja, maka rangkaian listrik menjadi terbuka, sehingga arus listrik tidak mengalir.
Sakelar dalam rangkaian listrik dibedakan menjadi dua macam, yaitu sakelar satu kutub dan sakelar tukar. Sakelar satu kutub digunakan untuk menyambung atau memutus arus pada satu cabang rangkaian, sedangkan sakelar tukar digunakan untuk menyambung dan memutus arus pada dua cabang rangkaian secara bergantian.
(a) Simbol Sakelar Satu Kutub (b) Simbol Sakelar Tukar
8 | P a g e
Gambar 5. Jenis Sakelar
Sekering mempunyai fungsi sebagai pemutus arus listrik secara otomatis. Sekering terbuat dari logam bertitik lebur rendah yang berupa kawat halus. Jika arus listrik yang lewat terlalu besar atau melebihi kapasitas, maka kawat ini akan meleleh dan putus sehingga aliran arus listrik akan berhenti. Misalnya, jika terjadi korsleting (hubungan pendek), maka kuat arus akan membesar. Arus yang besar ini dapat memanaskan kawat sekering sampai meleleh dan akhirnya putus.
(a) Skema Sekering (b) Macam-macam Bentuk Sekering
Gambar 6. Sekering
Sekering tidak hanya dipasang pada instalasi listrik rumah tangga saja, tetapi juga dipasang pada alat-alat listrik yang lain, seperti televisi, komputer, dan radio.
3 Beda Potensial
Potensial listrik adalah banyaknya muatan yang terdapat dalam suatu benda. Suatu benda dikatakan mempunyai potensial listrik lebih tinggi daripada benda lain, jika benda tersebut memiliki muatan positif lebih banyak daripada muatan positif benda lain.
Gambar 7. Muatan listrik pada beberapa benda
Pada Gambar 7, terlihat bahwa benda A memiliki muatan positif paling banyak sehingga benda A mempunyai potensial listrik paling tinggi, disusul benda B, C, baru kemudian D. Apa yang dimaksud dengan beda potensial?
Beda potensial listrik (tegangan) timbul karena dua benda yang memiliki potensial listrik berbeda dihubungkan oleh suatu penghantar. Beda potensial ini berfungsi untuk mengalirkan muatan dari satu titik ke titik lainnya. Satuan beda potensial adalah volt (V).
Alat yang digunakan untuk mengukur beda potensial listrik disebutvoltmeter. Secara matematis beda potensial dapat dituliskan sebagai berikut.
9 | P a g e
Keterangan:
V : beda potensial (V) W: usaha/energi (J) q : muatan listrik (C)
Saat mengukur beda potensial listrik, voltmeter harus dipasang secara paralel dengan benda yang diukur beda potensialnya. Untuk memasang voltmeter, Anda tidak perlu memotong rangkaian, namun cukup menghubungkan ujung yang potensialnya lebih tinggi ke kutub positif dan ujung yang memiliki potensial lebih rendah ke kutub negatif.
4 Hukum Ohm
Pada rangkaian listrik tertutup, terjadi aliran arus listrik. Arus listrik mengalir karena adanya beda potensial antara dua titik pada suatu penghantar, seperti pada lampu senter, radio, dan televisi. Alat-alat tersebut dapat menyala (berfungsi) karena adanya aliran listrik dari sumber tegangan yang dihubungkan dengan peralatan tersebut sehingga menghasilkan beda potensial.
Orang pertama yang menyelidiki hubungan antara kuat arus listrik dengan beda potensial pada suatu penghantar adalah Georg Simon Ohm, ahli fisika dari Jerman.Ohm berhasil menemukan hubungan secara matematis antara kuat arus listrik dan beda potensial, yang kemudian dikenal sebagai Hukum Ohm. Untuk mengetahui hubungan tersebut.
Anda ketahui bahwa makin besar beda potensial yang ditimbulkan, maka kuat arus yang mengalir makin besar pula. Besarnya perbandingan antara beda potensial dan kuat arus listrik selalu sama (konstan). Jadi, beda potensial sebanding dengan kuat arus (V~I).
Secara matematis dapat Anda tuliskan V= m×I, m adalah konstanta perbandingan antara beda potensial dengan kuat arus. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar grafik berikut!
10 | P a g e V =W
q
Gambar 8. Grafik Hubungan Antara Kuat Arus Dengan Beda potensial
Berdasarkan grafik di atas, nilai m dapat Anda peroleh dengan persamaan m = V . Nilai m yang tetap ini kemudian didefinisikan sebagai besaran hambatan
I
listrik yang dilambangkan R dan diberi satuan ohm (Ω) untuk menghargai George Simon Ohm. Jadi, persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut.
Keterangan:
V : beda potensial atau tegangan (V) 1. : kuat arus (A)
R : hambatan listrik ( )
Persamaan di atas dikenal sebagai Hukum Ohm, yang berbunyi “Kuat arus yang mengalir pada suatu penghantar sebanding dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar itu dengan syarat suhunya konstan/tetap.”
Pada kehidupan sehari-hari, kadang kita menemukan sebuah alat listrik yang bertuliskan 220V/2A. Tulisan tersebut dibuat bukan tanpa tujuan. Tulisan tersebut menginformasikan bahwa alat tersebut akan bekerja optimal dan tahan lama (awet) ketika dipasang pada tegangan 220V dan kuat arus 2A. Bagaimana kalau dipasang pada tegangan yang lebih tinggi atau lebih rendah? Misalnya, ada 2 lampu yang bertuliskan 220V/2A, masing-masing dipasang pada tegangan 440V dan 55V. Apa yang terjadi?
Gambar 9. Bola lampu yang bertuliskan 220V/2A
Tulisan 220V/2A menunjukkan bahwa lampu tersebut mempunyai hambatan sebesar R=220
2 =110. Jadi, arus listrik yang diperbolehkan mengalir sebesar 2 A dan tegangan sebesar 220 V. jika dipasang pada tegangan 440 V maka akan mengakibatkan kenaikan arus menjadi mengakibatkan kenaikan arusmenjadi
11 | P a g e R=V
I atau V= I.R
I =V R=440
110=4 A arus sebesar ini mengakibatkan lampu tersebut bersinar sangat terang tetapi tidak lama kemudian menjadi putus/rusak.
Begitu juga apabila lampu tersebut dipasang pada tegangan 55V, maka arus akan mengalami penurunan menjadi I=V
R= 55 V
110 Ω=0,5 Amaka arus akan mengalami penurunan menjadi arus yang kecil, ini mengakibatkalampu menjadi redup ( tidak terang). Oleh karena itu, perharikan selalu petunjuk penggunan apabila menggunkan alat – alat listrik.
Hambatan Listrik
Berdasarkan persamaan hukum Ohm, hambatan listrik dapat didefienisikan sebagai hasil bagi beda potensial antara ujung-ujung penghantar dengan kuat arus yang mengalir pada penghantar tersebut. Untuk mengenang jasa George Simon Ohm, namanya dipakai sebagai satuan hambatan listrik, yaitu ohm Suatu penghantar dikatakan mempunyai hambatan satu ohm apabila dalam penghantar tersebut mengalir arus listrik sebesar satu ampere yang disebabkan adanya beda potensial di antara ujung-ujung penghantar sebesar satu volt.
1. Jenis-Jenis Hambatan
Pada kehidupan sehari-hari dikenal beberapa jenis hambatan (resistor) yang sering digunakan sesuai kebutuhannya. Jenis-jenis hambatan (resistor) tersebut, antara lain, resistor tetap dan resistor variabel.
a. Resistor Tetap
Pada resistor tetap yang biasanya dibuat dari karbon atau kawat nikrom tipis, nilai hambatannya disimbolkan dengan warna-warna yang melingkar pada kulit luarnya.
Simbol warna-warna tersebut mempunyai arti sesuai dengan letaknya. Perhatikan Tabel 1!
Gambar 10. Resistor Tetap
12 | P a g e
Tabel 1 Kode Warna Resistor
Warna Pita ke-1 Pita ke-2 Pita ke-3 Pita ke-4
Angka ke-1 Angka ke-2 Angka nol Akurasi
Hitam 0 0 - -
Coklat 1 1 0 ± 1%
Merah 2 2 00 ± 2%
Oranye 3 3 000 -
Kuning 4 4 0 000 -
Hijau 5 5 00 000 -
Biru 6 6 000 000 -
Ungu 7 7 - -
Abu-abu 8 8 - -
Putih 9 9 - -
Emas - - × 0,1 ± 5%
Perak - - × 0,01 ± 10%
Tanpa pita - - - ± 20%
Warna pada pita ke-1 menunjukkan angka pertama, pita ke-2 menunjukkan angka ke- 2, pita ke-3 menunjukkan banyaknya angka nol, dan pita ke-4 menunjukkan tingkat akurasi. Resistor tetap yang dipasang pada rangkaian listrik seperti radio, televisi, dan komputer berfungsi untuk mengatur kuat arus listrik dan beda potensial pada nilai- nilai tertentu sehingga komponen-komponen listrik pada rangkaian tersebut dapat berfungsi dengan baik.
b. Resistor Variabel
(a) Tipe Bergeser (b) Tipe Berputar Gambar 11. Macam-macam Resistor Variabel
Di pasaran, resistor variabel yang kita kenal ada dua, yaitu resistor variabel tipe berputar dan bergeser (rheostat). Pada prinsipnya, cara kerja kedua resistor ini adalah sama, yaitu memutar atau menggeser kontak luncur untuk menambah atau mengurangi
13 | P a g e
nilai hambatan sesuai kebutuhan. Resistor variabel ini dapat kita temui pada sistem volume di radio, tape recorder, dan alat-alat elektronik lainnya.
Mengukur Hambatan
Anda telah dapat mengukur besar kuat arus maupun beda potensial pada suatu penghantar. Sekarang, bagaimana caranya mengukur besar hambatan listrik? Untuk mengukur hambatan listrik ada dua cara, yaitu secara langsung dan tidak langsung.
a. Mengukur Hambatan Secara Langsung
Anda tentu telah mengenal multimeter, yaitu alat yang dapat digunakan untuk mengukur kuat arus, beda potensial, dan hambatan. Untuk mengukur hambatan dengan mengguna-kan multimeter, terlebih dahulu kita putar sakelar pilih pada multimeter ke arah yang bertanda R. Dengan demikian, multimeter telah berfungsi sebagai ohmmeter (pengukur hambatan). Hubungkan ujung-ujung terminal multimeter dengan ujung-ujung benda yang akan diukur hambatannya, kemudian perhatikan skala yang ditunjukkan pada multimeter!
Gambar 12. Mengukur Hambatan Secara Langsung b. Mengukur Hambatan Secara Tidak Langsung
Selain menggunakan multimeter, Anda juga dapat menggabungkan voltmeter dan amperemeter secara bersama-sama pada rangkaian listrik yang diukur hambatannya.
Voltmeter dipasang secara paralel, sedangkan amperemeter dipasang seri dengan benda yang akan diukur hambatannya.
14 | P a g e
R=V
I atau R= skala yang terbaca pad voltmeter skala yang terbaca pada ampermeter
Gambar 13. Pemasangan Amperemeter dan Voltmeter Pada Rangkaian
Setelah rangkaian terpasang seperti terlihat pada Gambar 12, bacalah skala yang ditunjukkan voltmeter maupun amperemeter, kemudian hitunglah nilai hambatan R dengan persamaan hukum Ohm!
Untuk ketelitian yang lebih baik, ulangilah pengukuran tersebut dengan cara mengubah-ubah beda potensialnya (dengan 1 baterai, 2 baterai, 3 baterai, dan 4 baterai) 3. Hambatan pada Kawat Penghantar
Kawat penghantar yang dipakai pada kawat listrik pasti mempunyai hambatan, meskipun nilainya kecil. Untuk menyelidiki faktor-faktor yang memengaruhi besarnya hambatan suatu penghantar, dapat diperoleh kesimpulan bahwa hambatan listrik suatu kawat penghantar dipengaruhi oleh panjang kawat (l), hambatan jenis kawat (Ωm), dan luas penampang kawat (A). Secara matematis, hubungan ketiga faktor tersebut dapat dituliskan sebagai berikut.
Keterangan:
R : hambatan kawat penghantar (Ω ) l : panjang kawat penghantar (m)
A : luas penampang kawat penghantar (m2) ρ: hambatan jenis kawat penghantar (Ωm2)
Terlihat bahwa apabila kawat penghantar makin panjang dan hambatan jenisnya makin besar, maka nilai hambatannya bertambah besar. Tetapi apabila luas penampang kawat penghantar makin besar, ternyata nilai hambatannya makin kecil.
Untuk nilai hambatan jenis suatu penghantar besar kecilnya sudah ditentukan para ilmuwan. Perhatikan Tabel 2 berikut!
15 | P a g e R=ρ l
A
Tabel 2 Nilai Hambatan Jenis Berbagai Bahan No. Nama Zat Hambatan Jenis
(ohm.m)
1 Air 102
2 Air suling 103 – 105
3 Alkohol 5×104
4 Aluminium 2,9 × 108 5 Asam sulfat 2,5 × 102 6 Bakelit 105 – 1010
7 Besi 8,6 × 10-8
8 Ebonit 1013 – 1016
9 Emas 2,3 × 10-8
10 Kaca 1011 – 1014
11 Karbon 6×105
12 Raksa 9,58 – 10-7
No. Nama Zat Hambatan Jenis (ohm.m) 13 Karet 108 – 1013 14 Mangan 4,3 × 10-7
15 Mika 1013
16 Minyak tanah 1014
17 Parafin 1014
18 Perak 1,6 ×10-8
19 Porselin 1012 – 1014 20 Tembaga 1,7 × 10-14 21 Timbal 2,1 × 10-7 22 Wolfram 5,6 × 10-8 23 Konstanta 5 × 10-7
Sumber: Fisika, Kane & Sternheim, 1991.
Tegangan listrik di rumah Anda, mungkin pernah mengalami penurunan.
Kejadian tersebut biasanya terlihat pada malam hari ketika semua alat listrik dan lampu dinyalakan, ternyata nyala lampu sedikit redup. Hal ini disebabkan tegangan harus melewati kawat yang sangat panjang untuk sampai ke rumah Anda dari gardu induk PLN. Padahal makin panjang kawat yang digunakan, makin besar hambatannya.
Menurut hukum Ohm, V= IR, makin besar harga hambatan (R), makin besar pula beda potensial/tegangan (V). Beda potensial yang dimaksud adalah beda potensial yang hilang pada kawat penghantar. Oleh karena itu, bila tegangan listrik di rumah Anda ukur, ternyata besarnya kurang dari 220 volt, seperti yang tertulis pada PLN.
16 | P a g e
6
Rangkaian Hambatan Listrik A. Rangkaian SeriGambar 14. Gambar Rangkaian Seri
Pada hubungan seri, komponen-komponen listrik dialiri oleh arus listrik yang sama besar. Hambatan gabungan (Rgab) beberapa hambatan yang terhubung secara seri dapat dituliskan sebagai berikut:
Rgab = R1 + R2 + R3+………+Rn
Bila diterapkan hukum Ohm pada rangkaian akan didapat:
Sehingga V1
V = R1
R1+R2+R3atauV1= R1
R1+R2+R3. V
17 | P a g e V1=I R1dan V =I (R1+R2+R3)
Empat Prinsip susunan seri
1. Susunan seri bertujuan untuk memperbesar hambatan suatu rangkaian
2. Kuat arus melalui tiap-tiap komponen sama, yaitu sama dengan kuat arus yang melalui hambatan pengganti serinya.
I1 = I2 = I3 = …….=In
3. Tegangan pada ujung-ujung hambatan pengganti seri sama dengan jumlah tegangan pada ujung-ujung tiap komponen
Vseri= V1 + V2 + V3 +…
4. Susunan seri berfungsi sebagai pembagi tegangan dimana tegangan pada ujung - ujung tiap komponen sebanding dengan hambatannya.
B. Rangkaian Paralel
Gambar 15. Gambar Rangkaian Paralel
Sebuah hambatan pengganti paralel Rp bernilai 1 Rp= 1
R1+ 1
R2atau Rp= Perkalian
Penjumlahan= R1. R2 R1+R2 pada hubungan paralel, komponen – komponen listrik mendapatakan beda potensial yang sama beasr dengan menggunakan hukum Kirchoff I=I1+I2ataudiperoleh hambatan yang terhubung secara paralel dapat dituliskan sebagai berikut:
7
Hukum KirchoffBerdasarkan keterangan pada subbab sebelumnya, kalian telah mengetahui bahwa rangkaian seri merupakan rangkaian pembagi tegangan. Sementara rangkaian paralel merupakan rangkaian pembagi arus. Faktor apakah yang mempengaruhi pembagian arus pada rangkaian paralel?
18 | P a g e
Empat Prinsip susunan Paralel
1. Susunan paralel bertujuan untuk memperkecil hambatan suatu rangkaian
2. Tegangan tiap-tiap komponen sama, yaitu sama dengan tegangan pada ujung-ujung hambatan penggantinya.
V1 = V2 = V3 = …….=Vn
3. Kuat arus yang melalui hambatan penggati paralel sama dengan jumlah kuat arus tiap-tiap komponen
Iparalel = I1 + I2 + I3 +…
4. Susunan paralel berfungsi sebagai pembagi arus dimana kuat arus pada ujung- ujung tiap komponen sebanding dengan hambatannya.
Coba kalian perhatikan kembali contoh-contoh rangkaian paralel di depan. Pada rangkaian paralel, kita menemukan beberapa titik cabang. Kuat arus yang mengalir dari sumber tegangan akan tersebar ke seluruh cabang tanpa terkecuali. Hanya saja, besar arus pada setiap cabang tidak sama besar.
1. Hukum Kirchoff I Tentang Arus di Percabangan
Ilmuwan yang menyelidiki besar arus yang melewati suatu percabangan adalah Gustav Robert Kirchoff. Perhatikan Gambar 3.1. pada percbangan tersebut, besar I1 sama dengan besar I2 ditambah besar I3. Ini merupakan contoh penerapan Hukum Kirchoff I yang menyatakan :
Gambar 16 Arus Pada Titik Percabangan
“Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu simpul (titik percabangan) sama dengan jumlah arus listrik yang keluar dari titik simpul tersebut.”Hukum Kirchoff I dapat dituliskan dalam bentuk persamaan :
Lalu, bagaimanakah penerapan hukum Kirchoff? Perhatikan Gambar 3.2. kalian telah mengetahui bahwa pada rangkaian paralel yang terdiri dari beberapa resistor, besar tegangan disetiap percabangan (simpul) sama besar. Atau dapat dituliskan :
gambar 17. arus yang mengalir pada setiap cabang besarnya tidak sama. Sementara tegangan pada setiap cabang sama besar
VAB = VCD = VEF =V
Dengan menerapkan Hukum Ohm, kita mendapatkan persamaan berikut : I1R1 = I2R2 = I3R3
Atau,
19 | P a g e
Persamaan ini memberikan pengertian bahwa besarnya arus yang melewati percabangan tergantung dari besar hambatan yang terdapat pada percabangan tersebut. Semakin besar hambatan, semakin kecil arus yang mengalir. Sebaliknya, semakin kecil hambatan, semakin besar arus yang mengalir.
Tugas
Kerjakan LKPD Praktik Virtual Lab PhET kegiatan pembelajaran hari ini secara langsung baik secara individu maupun kelompok
C. PENUTUP 1. Rangkuman
Kuat Arus Listrik
Keterangan:
I : kuat arus listrik (A)
q : muatan listrik yang mengalir (C) t : waktu yang diperlukan (s)
2. Cara mengukur arus listrik Perhatikan Gambar!
Gambar 4. Amperemeter Dipasang Seri
Cara memasang amperemeter pada rangkaian listrik adalah sebagai berikut.
a. Terminal positif amperemeter dihubungkan dengan kutub positif sumber tegangan (baterai).
b. Terminal negatif amperemeter dihubungkan dengan kutub negatif sumber tegangan (baterai).
20 | P a g e I=Q
t
3. Hukum Ohm
.
Gambar 8. Grafik Hubungan Antara Kuat Arus Dengan Beda potensial
Berdasarkan grafik di atas, nilai m dapat Anda peroleh dengan persamaan m=V
I . Nilai m yang tetap ini kemudian didefinisikan sebagi besaran hambatan listrik yang dilambangkan R dan diberi satuan ohm (Ω) untuk menghargai George Simon Ohm. Jadi, persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut.
Keterangan:
V : beda potensial atau tegangan (V) 2. : kuat arus (A)
R : hambatan listrik (Ω )
4. Rangkaian Listrik a. Rangkaian Seri
Gambar 14. Gambar Rangkaian Seri
21 | P a g e R=V
I atau V= I.R
Pada hubungan seri, komponen-komponen listrik dialiri oleh arus listrik yang sama besar.
Hambatan gabungan (Rgab) beberapa hambatan yang terhubung secara seri dapat dituliskan sebagai berikut:
Rgab = R1 + R2 + R3+………+Rn
Bila diterapkan hukum Ohm pada rangkaian akan didapat:
Sehingga V1
V = R1
R1+R2+R3atau V1= R1
R1+R2+R3. V
b. Rangkaian Paralel
Gambar 14. Gambar Rangkaian Paralel
22 | P a g e
V1=I R1dan V =I (R1+R2+R3)
Empat Prinsip susunan seri
1. Susunan seri bertujuan untuk memperbesar hambatan suatu rangkaian
2. Kuat arus melalui tiap-tiap komponen sama, yaitu sama dengan kuat arus yang melalui hambatan pengganti serinya.
I1 = I2 = I3 = …….=In
3. Tegangan pada ujung-ujung hambatan pengganti seri sama dengan jumlah tegangan pada ujung-ujung tiap komponen
Vseri= V1 + V2 + V3 +…
4. Susuan seri berfungsi sebagai pembagi tegangan dimana tegangan pada ujung - ujung tiap komponen sebanding dengan hambatannya.
Sebuah hambatan pengganti paralel Rp bernilai 1
Rp= 1 R1+ 1
R2atau Rp= Perkalian
Penjumlahan= R1. R2
R1+R2 pada hubungan paralel, komponen – komponen listrik mendapatakan beda potensial yang sama beasr dengan menggunakan hukum Kirchoff I=I1+I2ataudiperoleh hambatan yang terhubung secara paralel dapat dituliskan sebagai berikut:
5. Hukum 1 Kirchoff
Gambar Arus Pada Titik Percabangan
“Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu simpul (titik percabangan) sama dengan jumlah arus listrik yang keluar dari titik simpul tersebut.”Hukum Kirchoff I dapat dituliskan dalam bentuk persamaan :
23 | P a g e
Empat Prinsip susunan Paralel
1. Susunan paralel bertujuan untuk memperkecil hambatan suatu rangkaian
2. Tegangan tiap-tiap komponen sama, yaitu sama dengan tegangan pada ujung-ujung hambatan penggantinya.
V1 = V2 = V3 = …….=Vn
3. Kuat arus yang melalui hambatan penggati paralel sama dengan jumlah kuat arus tiap-tiap komponen
Iparalel = I1 + I2 + I3 +…
4. Susunan paralel berfungsi sebagai pembagi arus dimana kuat arus pada ujung- ujung tiap komponen sebanding dengan hambatannya.
Contoh soal :
1. Jika dalam kawat mengalir kuat arus sebesar 5 A. Berapakah jumlah muatan yang melewati luas penampang kawat dalam waktu 1 menit ?
2. Gambar di bawah ini merupakan salah satu cara untuk menentukan hambatan sebuah resistor :
Tentukanlah besarnya hambatan dengan mengunakan hukum Ohm jika pada voltmeter terbaca 3 Volt sedangkan pada amperemeter terbaca 2 mA ?
24 | P a g e Diketahui :
I = 5 A
t = 1 menit = 60 sekon
Ditanya : Muatan (q)
Jawab : I =q
t 5= q
60
q =5 x 60 = 300 Coulomb
Jawab :
Pada voltmeter dianggap tidak mengalir arus listrik karena hambatan dalamnya yang sangat besar dibanding R, sehingga dapat kita anggap arus yang terbaca pada amperemeter adalah juga arus yang mengalir pada resistor sehingga menurut hukum Ohm, hambatan dapat dihitung menggunakan persamaan : R=V
I
R= 3
2 X 10−3 R = 1,5 KΩ
3. terdapat sebuah kawat logam yang panjangnya adalah 1 cm dan memiliki diameter 5 mm serta resistivitasnya 1,76 x 10-8 ohm.meter, berapakah resistansi dari kawat tersebut ?
4. Diketahui sebuah rangkaian listrik seperti gambar di bawah ini adalah…
Hambatan total dari ketiga resistor tersebut…
25 | P a g e Diketahui :
l = 1 cm = 0,01 m = 10-2 m
r = 1/2 diameter = 2,5 mm = 2,5x10-3 m Kemudian gunakan persamaan : R=ρ l
A R=ρ l πr2
R=1,76.10−8 10−2
3,14 (2,5.10¿¿−3)2¿
Jawab:
Langkah pertama, carid ulu hambatan pengganti pada rangkaian paralelnya:
1 Rp=1
2+1 3 1
Rp=2+3 6 1 Rp=5
6
RP=6 5
Langkah berikutnya Jumlahkan total rangkaian paralel yang barusan kita cari dengan hambatan lainnya, dimana rangkaiannya adalah seri :
Total Hambatan = 1,2 Ω + 4 Ω = 5,2 Ω
5. Empat buah hambatan masing – masing besarnya 3 Ω, 4 Ω, 6 Ω, 8 Ω dirangkai seperti gambar dibawah ini. Sumber tegangan listrik senilai 67 Volt. Arus yang mengalir pada hambatan R1 dan R2 adalah…
Jawaban :
26 | P a g e Vtotal=Itotal. Rtotal
Itotal=67 67 5 Itotal=5 ampere LANGKAH Pertama tentukan dulu
hambatan total pada rangkaian paralel
1 RP= 1
R2+ 1 R3 1
RP=1 4+1
6 1
RP=3+2 12 Rp=12
5 Rp=12
5 Ω
Maka tegangan yang mengalir dalam rangkaian paralel
Vp=Itotal. Rp Vp=5.12
5 Vp=12 Volt
Jadi untuk menentukan arus yang mengalir pada hambatan R2 adalah
Vp=I2. R2 I2=12
4 I2=3 ampere
Maka arus yang mengalir pada R1 = 5 A
R2 = 3 A Langkah kedua tentukan
hambatan total seri : Rtotal=Rp+R1+R4 Rtotal=12
5 +3+8
Rtotal=12+15+40
5 Rtotal=67
5 Ω
1. Dalam waktu 5 detik muatan listrik sebanyak 20 coulomb dapat mengalir melalui kawat penghantar. Berapakah kuat arus listrik tersebut ?
2. Jika ujung –ujung sebuah penghantar yang berhambatan 5ohm diberi beda potensial 1,5volt, maka berapakah kuat arus listrik yang mengalir ?
3. Rangkaian listrik berikut terdiri 3 buah hambatan dan satu buah baterai 24 Volt . Lihat
gambar dibawah dan tentukan:
a) Hambatan total pada rangkaian b) Kuat arus rangkaian
c) Arus yang melewari R1
d) Beda potensial antara titik A dan B e) Beda potensial antara titik B dan C
4. Diberikan sebuah rangkaian listrik seperti gambar berikut
Tentukan : a) Hambatan pengganti b) Kuat arus rangkaian c) Kuat arus yang melalui R4 d) Kuat arus yang melalui R1 e) Kuat arus yang melalui R2
27 | P a g e Tes Formatif
Daftar Pustaka :
Alia, Nila., dkk.2017. Pengembangan Modul Fisika Pada Materi Listrik Dinamis Berbasis Keterampilan Proses Sains (KPS) Untuk Meningkatkan Kemampuan Berpikir Kritis Siswa Sma/Ma Kelas X, Vol. 6, No. 1, (hal 111-120) http://jurnal.uns.ac.id/inkuiri Kanginan, marthen.2017.Fisika kelas XII.Jakarta : Erlangga.
Pengestu, dkk.2020. Analisis Karakteristik Busur Api Listrik Pada Tegangan Rendah Arus Searah (DC) Dipengaruhi Oleh Resistansi Konduktor. Jetri: Jurnal Ilmiah Teknik Elektro
Rizaldi, Dedi Riyan., dkk.2020. Pembuatan KIT Sederhana Rangkaian Listrik Dinamis Sebagai Produk Akhir Pada Mata Kuliah Praktikum IPA. Jurnal Pendidikan, Sains, Geologi dan Geofisika, Volume 1, Issue 2, 33-38. I:
https://doi.org/10.29303/goescienceedu.v1i2.46
Setiawan, Doni.2019. Mengungkap Pemahaman Konsep Listrik Dinamis di Sekolah Berbasis Kemaritiman. JIPFRI (Jurnal Inovasi Pendidikan Fisika dan Riset Ilmiah), Vol. 3 No.
2, Halaman: 113 – 120. https://doi.org/10.30599/jipfri.v3i2.361
Silviat, Lisa Nika.2017. Pengembangan Alat Peraga Pengatur Arus Beban Berbasis Triac
Pada Materi Listrik Dinamis. Vol. 10 No. 1.
http://jurnal.umpwr.ac.id/index.php/radiasi/article/view/185
28 | P a g e
1 | P a g e
NAMA PESERTA DIDIK :
KELAS :
A. KOMPETENSI INTI
1) Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya
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.
3) Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, 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
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 DAN INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI KOMPETENSI DASAR INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI 3.1 Menganalisis prinsip kerja
peralatan listrik searah (DC) dalam kehidupan sehari-hari
3.1.1 Mengidentifikasi arus dan tegangan pada rangkaian seri dan paralel
3.1.2 Menjelaskan hukum ohm 3.1.3 Menjelaskan hukum I kirchoff 4.5 Mempresentasikan hasil
percobaan tentang prinsip kerja rangkaian listrik searah (DC
4.5.1 Melakukan percobaan rangkaian listrik searah (DC)
4.5.2 Mengukur arus dan tegangan pada rangkaian tertutup
Nilai karakter : Kerjasama, jujur, teliti,kritis, inovatif
2 | P a g e
TUJUAN PERCOBAAN :
1. Peserta didik dapat merangkai rangakaian DC pada Virtual Lab PhET dengan benar 2. Peserta didik dapat mengukur arus dan tegangan pada rangkaian tertutup
Mengamati :
Silakan amati rangkaian DC berikut ini :
Atau lihat tutorial percobaan PhET dengan link berikut!
https://drive.google.com/drive/folders/1RagLw-5DHV-enGulgxPIcWy9yags14WJ?usp=sharing
Mencoba
1. Alat dan Bahan :
• Smartphone
• Komputer/laptop
• Internet
• Aplikasi PhET Colorado KIT DC
• Video tutorial Youtube/pribadi
• Alat tulis
3 | P a g e
2. Langkah – Langkah percobaan
1. Lakukan percobaan melalui aplikasi virtual laboratorium PhET yang sudah terinstal di komputer atau smartphone anda, seperti gambar!
2. Lalu rangkai seperti gambar dibawah ini!
4 | P a g e
