Buku Guru Fisika Kelas XII PDF [PDF]

Citation preview

A. Pendahuluan Buku Guru Fisika Kelas XII untuk SMA/MA ini merupakan buku yang tidak dapat dipisahkan dari Buku Siswa Fisika Kelas XII untuk SMA/MA. Buku Guru ini disusun untuk membantu guru dalam mengoperasionalkan buku siswa. Dengan demikian, dalam Buku Guru Fisika Kelas XII untuk SMA/MA sebagian besar berisi petunjuk guru dalam mengajar menggunakan Buku Siswa, proses pembelajaran, dan teknik penilaiannya. Dalam buku siswa terdapat beberapa kegiatan yang mengajak siswa untuk terlibat langsung dalam pembelajaran. Siswa tidak hanya membaca materi melainkan mampu mengontruksi dan merefleksi materi yang sudah dipelajari. Adapun isi kegiatan yang terdapat dalam buku siswa sebagai berikut. 1.



Mari Bereksplorasi Kegiatan ini berupa kegiatan sederhana yang dilakukan di kelas secara berkelompok. Kegiatan ini bisa memiliki prosedur atau siswa yang merancang kegiatan yang akan dilakukan. Dalam kegiatan ini ada proses mengamati, menanya, mendiskusikan, mengambil kesimpulan, dan mengomunikasikan.



2.



Tugas Mandiri Kegiatan ini dilakukan di rumah secara individu maupun kelompok. Jika ada tugas yang memerlukan pengawasan orang tua, guru sebaiknya mengirimkan pemberitahuan kepada orang tua untuk mengawasi kegiatan siswa di rumah.



3.



Mari Bereksperimen Kegiatan ini berisi eksperimen yang membutuhkan waktu panjang dan dilakukan secara berkelompok di laboratorium. Kegiatan ini mengandung prosedur yang jelas dan dikehendaki laporan resmi dari siswa secara individu.



4.



Review Berisi soal untuk mengingat materi yang telah dipelajari sebelumnya. Soal berupa uraian yang bisa dikerjakan di rumah maupun di sekolah.



5.



Apresiasi Ilmuwan Berisi ulasan tentang ilmuwan yang berhubungan dengan materi yang dipelajari. Di ulasan tersebut dijelaskan tentang jasa-jasa ilmuwan dan sikap yang perlu dicontoh oleh siswa yang diterapkan dalam kehidupan sehari-hari.



6.



Bertindak Kreatif Berisi tindakan kreatif yang dapat dilakukan siswa sebagai penerapan dari materi yag telah dipelajari. Di bagian ini bisa berupa pertanyaan yang memicu siswa untuk berpikir lebih lanjut atau berupa penerapan dari materi yang telah dipelajari. Fitur ini dapat juga digunakan sebagai refleksi pembelajaran. Guru dapat mengajak siswa berdiskusi mengenai kemungkinan-kemungkinan jawaban pada fitur ini untuk membuka pemikiran siswa.



Buku Guru Fisika Kelas XII



1



7.



Tugas Proyek Tugas ini dikerjakan secara berkelompok dan waktu pengerjaannya lebih dari satu minggu. Hasilnya bisa berupa alat, makalah, maupun skema suatu alat. Jika kegiatan ini mengharuskan siswa melakukan kunjungan ke suatu tempat, sebaiknya guru memberitahukan kepada orang tua agar ikut memantau kegiatan yang dilakukan siswa.



8.



Evaluasi Berisi soal pilihan ganda dan uraian sebagai latihan di akhir bab. Soal ini bisa digunakan sebagai latihan sebelum diadakan ulangan harian. Jika guru ingin membuat soal sendiri, guru dapat melihat soal di fitur ini kemudian mengubahnya menjadi soal bentuk lain. Sebagai contoh soal berikut. Lampu pijar bertuliskan 80 watt/220 volt dipasang pada sumber tegangan 110 volt. Daya lampu pijar itu menjadi . . . watt. a. 80 d. 20 b. 60 e. 10 c. 40 Soal di atas menghendaki daya lampu ketika dipasang pada tegangan yang berbeda. Persamaan daya lampu yang digunakan yaitu P2 =



 V2     V1 



2



 100V 



2



P1 =  220V  (80W) = 20 W.   Guru dapat membuat beberapa variasi soal lain dari kasus di atas. Lampu pijar 80 W dapat diganti dengan peralatan elektronik lain misalnya televisi 50 W, setrika 300 W, atau kulkas 150 W. Tegangan listrik yang digunakan juga dapat bervariasi karena terdapat bermacam-macam tegangan yang digunakan di seluruh dunia. Contoh tegangan daerah 100 V yang digunakan oleh Jepang (100 V), Taiwan (110 V), dan Amerika Serikat (120 V). Adapun tegangan daerah 200 V digunakan oleh negara Indonesia, Korea, dan Hongkong (220 V); Jerman dan Prancis (230 V); serta Australia (240 V). Perhatikan salah satu variasi soal berikut. Spesifikasi pada kulkas tertulis 121W/220V. Apabila kulkas dipasang pada tegangan 240 V, daya kulkas menjadi . . . W. a. 115 d. 144 b. 121 e. 172 c. 141 Informasi yang tidak penting dan tidak diperlukan dalam mengerjakan soal sebaiknya tidak perlu dituliskan agar siswa tidak bingung. Pilihan jawaban sebaiknya dari angka yang lebih besar ke angka yang lebih kecil atau sebaliknya. Pilihan pengecoh sebaiknya dipilih angka yang merupakan kemungkinan-kemungkinan jawaban jika siswa menggunakan persamaan yang salah. Angka bisa berupa penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian dari besaran-besaran yang diketahui pada soal. Dalam pembuatan soal sebaiknya guru mengambil dari contoh nyata. Data yang diberikan adalah kondisi asli. Gunakan spesifikasi alat yang ada di pasaran. Sebagai contoh televisi berdaya 100 watt dan baterai memiliki tegangan 1,5 volt.



2



Petunjuk Umum Pembelajaran



9.



Refleksi Merupakan bentuk refleksi secara global yang menghubungkan kesempurnaan ciptaan Tuhan dengan buatan atau hasil karya manusia yang tidak sempurna. Fitur ini menghubungkan sisi afektif terhadap penerapan materi yang dipelajari.



10. Penilaian Diri Berupa lembar ceklist sebagai ukuran siswa dalam memahami materi yang telah dipelajari dalam satu bab. Guru dapat memeriksa penilaian diri setiap siswa. Tawarkan beberapa solusi bantuan kepada siswa yang memiliki kekurangan dalam memahami materi yang dipelajari. Buku Guru Fisika Kelas XII memuat dua bagian utama yaitu bagian pertama berupa petunjuk umum pembelajaran dan bagian kedua berupa petunjuk teknis pembelajaran. Sistematika buku guru dengan susunan sebagai berikut. I.



Petunjuk Umum Pembelajaran A. B. C. D. E. F. G.



Pendahuluan Ruang Lingkup Mata Pelajaran Fisika Tujuan Pembelajaran Strategi, Metode, dan Media Pembelajaran Fisika Media dan Proses Pembelajaran Penilaian Proses dan Hasil Belajar Fisika Kompetensi dan Materi Pokok dalam Fisika



II.



Petunjuk Teknis Pembelajaran A. B. C. D. E. F. G. H. I. J. K.



Pendahuluan Kompetensi Dasar, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tujuan Pembelajaran Materi Pembelajaran Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran Kegiatan Belajar Mengajar Petunjuk Pengerjaan Proyek Remedial dan Pengayaan Penilaian Rangkuman



Dengan sistematika penyajian seperti dicantumkan di atas diharapkan buku ini dapat membantu guru mengantarkan peserta didik meraih kompetensi yang diharapkan, baik kompetensi lulusan maupun kompetensi inti. Standar Kompetensi Lulusan (SKL) SMA/MA Dimensi



Kualifikasi Kemampuan



Sikap



Memiliki perilaku yang mencerminkan sikap orang beriman, berakhlak mulia, berilmu, percaya diri, dan bertanggung jawab dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia.



Pengetahuan



Memiliki pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif dalam ilmu pengetahuan, teknologi, seni, dan budaya dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab serta dampak fenomena dan kejadian.



Keterampilan



Memiliki kemampuan pikir dan tindak yang efektif dan kreatif dalam ranah abstrak dan konkret sebagai pengembangan dari yang dipelajari di sekolah secara mandiri.



Buku Guru Fisika Kelas XII



3



Kompetensi Inti Kurikulum 2013 untuk SMA/MA Kurikulum ini memuat kompetensi (1) kompetensi sikap spiritual, (2) sikap sosial, (3) pengetahuan, dan (4) keterampilan. Kompetensi pengetahuan dan keterampilan sebagai berikut. Kompetensi Inti 3



Kompetensi Inti 4



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. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan.



Pembelajaran merupakan proses pengembangan potensi dan pembangunan karakter setiap peserta didik sebagai hasil dari sinergi antara pendidikan yang berlangsung di sekolah, keluarga, dan masyarakat. Proses tersebut memberikan kesempatan kepada peserta didik untuk mengembangkan potensi mereka menjadi kemampuan yang semakin lama semakin meningkat dalam sikap (spiritual dan sosial), pengetahuan, dan keterampilan sebagai bekal hidup dan untuk bermasyarakat, berbangsa, serta berkontribusi pada kesejahteraan hidup umat manusia. Peran keluarga sangat penting dalam proses pembelajaran sehingga tidak dapat sepenuhnya digantikan oleh sekolah. Hal ini karena keluarga merupakan tempat pertama bersemainya bibit sikap (spiritual dan sosial), pengetahuan, dan keterampilan peserta didik. Oleh karena itu, keterjalinan, keterpaduan, dan konsistensi antara keluarga, sekolah, dan masyarakat harus diupayakan dan diperjuangkan secara terus-menerus karena tripusat pendidikan tersebut sekaligus menjadi sumber belajar yang saling menunjang.



B. Ruang Lingkup Mata Pelajaran Fisika



Fisika merupakan ilmu pengetahuan tentang gejala alam yang dituangkan berupa fakta, konsep, prinsip, dan hukum yang teruji kebenarannya dan melalui suatu rangkaian kegiatan dalam metode ilmiah. Fisika yang merupakan bagian dari sains, memiliki karakteristik yang sama dengan sains lainnya. Sebagai sains, fisika lahir dan berkembang melalui pengamatan dan eksperimen yang merupakan langkah-langkah dalam kerja ilmiah. Semua materi diajarkan kepada siswa melalui pendekatan ilmiah (scientific approach), dalam hal ini siswa lebih banyak diarahkan kepada ”mencari tahu” bukan ”diberi tahu”. Dalam Kurikulum 2013, mata pelajaran Fisika untuk Kelas XII SMA/MA (Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam) memuat materi berikut. 1. Prinsip kerja peralatan listrik searah (DC). 2. Muatan listrik dan kapasitor. 3. Induksi magnet dan gaya magnet dalam teknologi. 4. Induksi elektromagnetik dan penerapannya. 5. Rangkaian arus bolak-balik (AC) dan penerapannya. 6. Manfaat dan dampak radiasi elektromagnetik dalam kehidupan. 7. Relativitas khusus pada massa, panjang, dan waktu 8. Efek fotolistrik dan sinar X.



4



Petunjuk Umum Pembelajaran



9. Teknologi digital dalam transmisi dan penyimpanan data. 10. Inti atom dan radioaktivitas dan pemanfaatannya dalam teknologi. 11. Keterbatasan sumber daya energi dan dampaknya bagi kehidupan.



C . Tujuan Pembelajaran



Kurikulum 2013 dirancang untuk menciptakan keseimbangan antara pengembangan sikap spiritual, sosial, rasa ingin tahu, kreativitas, dan kerja sama dengan kemampuan intelektual dan psikomotorik. Tujuan pembelajaran Fisika SMA/MA sebagai berikut. 1. Menambah keimanan peserta didik dengan menyadari hubungan keteraturan, keindahan alam, dan kompleksitas alam dalam jagat raya terhadap kebesaran Tuhan yang menciptakannya. 2. Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun; ulet; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap ilmiah dalam melakukan percobaan dan berdiskusi. 3. Menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi melaksanakan percobaan dan melaporkan hasil percobaan. 4. Memupuk sikap ilmiah yaitu jujur, obyektif, terbuka, ulet, kritis dan dapat bekerjasama dengan orang lain. 5. Mengembangkan pengalaman untuk menggunakan metode ilmiah dalam merumuskan masalah, mengajukan dan menguji hipotesis melalui percobaan, merancang dan merakit instrumen percobaan, mengumpulkan, mengolah, dan menafsirkan data, serta mengomunikasikan hasil percobaan secara lisan dan tertulis. 6. Mengembangkan kemampuan bernalar dalam berpikir analisis induktif dan deduktif dengan menggunakan konsep dan prinsip fisika untuk menjelaskan berbagai peristiwa alam dan menyelesaian masalah baik secara kualitatif maupun kuantitatif.



D. Strategi, Model, dan Media Pembelajaran Fisika



Strategi dan model pembelajaran yang digunakan dalam mata pelajaran Fisika Kurikulum 2013 sebagai berikut. 1. Strategi dan Model Discovery dalam Pembelajaran Fisika Sesuai dengan ruang lingkup fisika dan perkembangan usia siswa SMA, pembelajaran fisika yang baik seharusnya menggunakan model pembelajaran yang menekankan pembelajaran melalui pengamatan langsung, menginterferensi, dan mengomunikasikan hasil pengamatan. Pembelajaran semacam itu dikenal dengan model discovery. Model discovery (penemuan terbimbing) adalah proses mental yang mengharuskan siswa mengasimilasikan suatu konsep atau suatu prinsip. Model ini menempatkan guru sebagai fasilitator, guru membimbing siswa ketika diperlukan. Dalam model ini siswa didorong untuk berpikir sendiri, sehingga dapat ”menemukan” prinsip umum berdasarkan bahan atau data yang telah disediakan oleh guru. Seberapa jauh guru memberi bimbingan kepada siswa, tergantung pada kemampuannya dan materi yang sedang dipelajari. Dalam rangka menemukan sendiri suatu prinsip atau konsep, guru dapat berperan sebagai motivator. Dalam aksinya, guru dituntut dapat memberi kail kepada siswa bukan memberi ikan. Dengan cara demikian, kegiatan pembelajaran akan menjadi kegiatan yang bermakna bagi siswa dalam rangka ”menemukan” pengetahuan. Contoh kegiatannya sebagai berikut. Buku Guru Fisika Kelas XII



5



Di kegiatan ini, siswa diminta merangkai alat percobaan sesuai prosedur yang ada. Dalam metode ini siswa diharapkan dapat memperoleh data hasil percobaan dan dapat memenuhi tujuan yang diinginkan dari percobaan. Peran guru sebagai penyedia alat dan mengondisikan agar siswa bekerja dengan sungguh-sungguh. Usahakan guru tidak terlalu banyak membantu siswa saat memperoleh data. 2.



6



Strategi dan Model Inquiry dalam Pembelajaran Fisika Sund (2009) mengatakan bahwa penggunaan discovery dalam batas-batas tertentu adalah baik untuk kelas-kelas rendah, sedangkan inquiry baik untuk siswasiswa di kelas yang lebih tinggi. Bagi sekolah yang peserta didiknya mempunyai kemampuan tinggi dapat menerapkan model inquiry dalam pembelajaran fisika. Inquiry adalah kemampuan mengajukan pertanyaan dan mengidentifikasi



Petunjuk Umum Pembelajaran



penyelesaian masalah. Oleh karena itu, dalam pembelajaran seharusnya guru lebih banyak mengajukan pertanyaan open ended dan lebih banyak merangsang diskusi antarsiswa. Pertanyaan yang open ended memiliki jawaban atau penyelesaian lebih dari satu. Pertanyaan atau masalah jenis ini memberi ruang bagi siswa agar dapat membuat keputusan sendiri, terbuka, kreatif, dan memberikan beberapa solusi penyelesaian. Setelah guru mengundang siswa untuk mengajukan masalah yang erat hubungannya dengan topik yang akan diajarkan, siswa akan terlibat dalam kegiatan inquiry. Pada saat siswa melakukan kegiatan inquiry, guru melakukan observasi terhadap kinerja siswa, seperti presentasi siswa di kelas, interaksi dengan teman, penggunaan komputer, dan penggunaan alat-alat laboratorium. Guru juga mempunyai hasil kerja siswa secara individual meliputi draft pertanyaan penelitian, kritik dari siswa lain, dan jurnal siswa. Observasi kinerja siswa dan hasilnya merupakan sumber data bagi guru untuk membuat inferensi pemahaman siswa tentang inquiry ilmiahnya. Contoh kegiatan inquiry seperti berikut.



Guru membahas hasil kerja siswa. Apapun hasil yang dicapai, guru tidak boleh menyalahkan. Sikap yang tepat adalah memberi masukan dan komentar yang membangun. Diskusikan kesulitan dan kendala dalam melakukan kegiatan ini. 3.



Strategi dan Model Problem Based Learning dalam Pembelajaran Fisika Problem based learning adalah pembelajaran yang menjadikan masalah sebagai dasar atau basis bagi siswa untuk belajar. Pada model problem based learning, pembelajaran dimulai dengan mengajukan masalah, pertanyaan, atau teka-teki, yang menjadikan siswa ingin belajar menyelesaikannya. Pembelajaran ini menggunakan pendekatan pembelajaran yang berpusat pada siswa, yang menggunakan masalahmasalah yang tidak terstruktur, masalah-masalah dunia nyata, atau masalah-masalah simulasi yang kompleks sebagai titik awal untuk memulai proses pembelajaran. Para siswa memerlukan tambahan pengetahuan baru sebelum mereka dapat menyelesaikan masalah tersebut. Pembelajaran ini tidak sekadar mencoba atau mencari jawaban yang sudah pasti benar. Namun, para siswa dituntut menganalisis masalah, mengumpulkan informasi yang diperlukan, mengenali penyelesaian yang mungkin, menilai beberapa pilihan, dan menarik kesimpulan. Contoh kegiatan problem based learning pada buku ini dapat dilihat pada kegiatan berikut.



Buku Guru Fisika Kelas XII



7



Dampak Penggunaan Bahan Bakar Fosil 1.



2.



Pengamatan Lakukan pengamatan tentang data yang berhubungan dengan penggunaan bahan bakar fosil dan dampaknya. Pengamatan harus dilakukan dengan cermat agar data yang diperoleh akurat. Prosedur a. Amatilah grafik emisi CO2 skenario di bawah!



Sumber: Pusat Data dan Informasi Energi dan Sumber Daya Mineral Kementerian ESDM, 2012



Gambar 11.5 Emisi CO2 menurut skenario Produksi dan Konsumsi Energi Primer



Sumber: http://goo.gl/fqOHLB



Gambar 11.6 Produksi dan konsumsi energi primer



b. 3.



8



Catatlah hasil pengamatan di buku kerja Anda.



Diskusi Setelah melakukan pengamatan, diskusikan pertanyaan-pertanyaan berikut dengan anggota kelompok Anda. a. Bagaimana emisi CO2 dari tahun ke tahun? b. Mengapa emisi CO2 menurut BAU (Bussines As Usual) dan menurut KEN (Kebijakan Energi Nasional) dapat berbeda? c. Apa yang memengaruhi jumlah emisi CO2?



Petunjuk Umum Pembelajaran



d. e. 4.



4.



Bagaimana produksi dan konsumsi minyak bumi, gas alam, dan batu bara dari tahun 1998 hingga tahun 2010? Buatlah hubungan pemakaian bahan bakar fosil terhadap energi CO2!



Kesimpulan dan Laporan Tulislah hasil diskusi Anda menjadi makalah singkat dengan bahasa yang mudah dipahami. Buatlah presentasi yang menarik untuk menyampaikan makalah Anda.



Pada kegiatan ini, siswa diminta mengamati kegiatan dalam foto/gambar. Dari gambar yang disajikan, siswa diharapkan dapat menjawab pertanyaan kemudian menarik kesimpulan. Guru hanya bertugas mengawasi siswa saat berdiskusi dengan teman sekelompoknya. Guru juga memberi umpan balik agar siswa dapat memperdalam pemahaman mereka tentang kegiatan yang telah mereka lakukan. Sistem dan Model Project Based Learning dalam Pembelajaran Fisika Project based learning merupakan model pembelajaran yang melibatkan kerja proyek. Pembelajaran ini menuntut siswa untuk merancang proyek dan melakukan kegiatan investigasi. Permasalahan yang diambil sebaiknya sesuai dengan dunia nyata. Setelah mengetahui tema tugas proyek, siswa harus membuat perencanaan untuk menyelesaikan tugas tersebut serta mengetahui alat dan bahan yang diperlukan untuk membantu penyelesaian proyek. Siswa dan guru sebaiknya membuat jadwal dalam menyelesaikan proyek. Berikan batas waktu dalam setiap pengerjaan proyek. Tugas guru adalah memantau aktivitas siswa saat pengerjaan proyek. Setelah tugas selesai, guru melakukan penilaian untuk mengevaluasi hasil siswa dan memberi umpan balik tentang hasil yang sudah dicapai. Di akhir pembelajaran, siswa dan guru melakukan refleksi terhadap aktivitas dan hasil proyek yang sudah dilakukan. Proses refleksi dilakukan baik secara individu maupun kelompok. Pada tahap ini siswa diminta untuk mengungkapkan perasaan dan pengalamannya selama menyelesaikan tugas proyek. Tugas proyek pada bab ini dicontohkan sebagai berikut.



Sumber arus searah dapat berupa baterai, akumulator (aki), dan elemen Volta. Telah Anda ketahui cairan elektrolit pada elemen Volta dan aki menggunakan larutan H2SO4 (asam sulfat encer). Mungkinkah larutan asam sulfat tersebut Anda ganti dari larutan asam yang berasal dari ekstrak buahbuahan yang masam? Buatlah elemen Volta sederhana dengan menggunakan larutan asam dari buah-buahan. Carilah buah yang berasa sangat masam, kemudian ambillah airnya. Gabungkan beberapa sel Volta secara seri sehingga diperoleh tegangan yang lebih besar. Ukurlah tegangan dan arus listrik yang ditimbulkan. Buatlah laporan kegiatan dan presentasikan di depan guru Anda. Tugas ini menuntut siswa membuat produk berupa baterai sederhana. Diperlukan rancangan yang matang dan proses yang terencana baik agar berhasil. Siswa perlu melakukan studi literatur dan beberapa kali mencoba agar produk mereka berhasil. Buku Guru Fisika Kelas XII



9



5.



Pembelajaran Berbasis Scientific Dalam melaksanakan pembelajaran fisika dengan pendekatan scientific, metode discovery sangat tepat untuk diterapkan. Siswa dalam pembelajaran fisika melakukan eksplorasi dalam bentuk mengamati (observing), menghubunghubungkan fenomena (associating), menanya atau merumuskan masalah (questioning), dan melakukan percobaan (experimenting) atau pengamatan lanjutan dengan menerapkan metode inquiry, serta mengkomunikasikan hasil penelitian. Pada pembelajaran scientific peran guru bukan hanya pada proses pembelajaran, melainkan juga pada penilaian.



E. Media dan Proses Pembelajaran 1.



10



Media Pembelajaran Media pembelajaran adalah segala sesuatu yang dapat digunakan untuk menyalurkan pesan dari pengirim ke penerima sehingga dapat merangsang pikiran, perasaan, perhatian, dan minat siswa sedemikian rupa sehingga terjadi proses belajar. Media pembelajaran sebagai alat bantu dalam proses belajar dan pembelajaran merupakan suatu kenyataan yang tidak bisa dipungkiri keberadaannya. a. Lingkungan Sekitar Lingkungan sekitar dapat digunakan sebagai media pembelajaran. Sebagai contoh mengamati kondisi lingkungan pada pembahasan materi tentang pemanasan global. b. Gambar, Grafik, dan Tabel Gambar dapat digunakan untuk menjelaskan diagram bebas benda. Grafik dapat digunakan untuk menjelaskan hubungan gaya, perpindahan, dan usaha materi usaha dan energi. Tabel dapat digunakan untuk membedakan titik balik dan titik seimbang pada materi gerak harmonis. c. Laboratorium dan Peralatannya Laboratorium digunakan untuk proses pembelajaran yang menuntut peserta didik melakukan praktikum yang membutuhkan peralatan laboratorium. sebagai contoh kegiatan eksperimen pada pembahasan getaran harmonis, teori kinetik gas, dan fluida dinamis. Dalam melakukan praktikum, keselamatan dan keamanan harus diperhatikan, baik untuk siswa maupun lingkungan. d. Media Elektronik (Audio,Video, dan Audio-Video) Media elektronik, misalnya media audio-video sangat efektif untuk menjelaskan sejumlah konsep yang sulit divisualisasikan, misalnya orbit geostasioner dan gas ideal. Jenis media ini bisa diunduh di berbagai situs edukasi, membuat sendiri, atau membeli paket CD pembelajaran yang banyak dijual di pasaran. e. Media Presentasi Saat presentasi, siswa membutuhkan alat misal OHP, Proyektor, atau LCD. Jika di sekolah tidak memiliki peralatan yang disebutkan, siswa menyiapkan copy materi yang ingin disampaikan dan membagikannya ke teman sekelas.



Petunjuk Umum Pembelajaran



f.



2.



Media Internet Sering kali kertas dalam buku tidak mampu memuat banyak informasi karena terbatasnya halaman. Oleh karena itu, media internet menjadi senjata ampuh untuk mengatasi kekurangan buku teks. Berbagai pengetahuan dapat diperoleh dari beberapa situs. Namun, perlu dipastikan keamanan internet dari penggunaan yang tidak semestinya. Jika sekolah bisa menyediakan fasilitas internet, akan jauh lebih baik karena dapat diawasi penggunaannya.



Proses Pembelajaran Pembelajaran perlu menggunakan prinsip : (1) berpusat pada peserta didik, (2) mengembangkan kreativitas peserta didik, (3) menciptakan kondisi menyenangkan dan menantang, (4) bermuatan nilai, etika, estetika, logika, dan kinestetika, serta (5) menyediakan pengalaman belajar yang beragam melalui penerapan berbagai strategi dan metode pembelajaran yang menyenangkan, kontekstual, efektif, efisien, dan bermakna. Sesuai prinsip-prinsip tersebut pembelajaran Fisika SMA Kurikulum 2013 yang sesuai adalah menggunakan pendekatan saintifik. Pendekatan ini mempunyai tahapan 5M, yaitu mengamati, menanya, mencoba/melakukan/eksperiman, mengasosiasikan/menalar, dan mengomunikasikan. Penjelasan mengenai penerapan pembelajaran dengan pendekatan saintifik dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel: Keterkaitan antara Langkah Pembelajaran dengan Kegiatan Belajar dan Maknanya



Langkah Pembelajaran Kegiatan Belajar



Kegiatan Belajar Siswa



Kegiatan Guru



Mengamati



Mengamati dengan indra misal membaca, mendengar, menyimak, melihat, menonton dengan bantuan alat maupun tidak.



Guru sebagai fasilitator dalam kegiatan pengamatan. Siswa dituntut aktif dan guru melakukan penilaian keaktifan dan rasa ingin tahu siswa.



Menanya



Membuat dan mengajukan pertanyaan tentang informasi yang tidak dipahami dari apa yang diamati atau pertanyaan untuk mendapatkan informasi tambahan tentang apa yang diamati (dimulai dari pertanyaan faktual sampai ke pertanyaan yang bersifat hipotetik) dalam melakukan eksperimen.



Guru perlu memahami kriteria pertanyaan dan teknik bertanya yang baik (lihat catatan).



Mengumpulkan informasi/ eksperimen



– Membaca sumber lain selain buku teks. – Mengamati objek/kejadian. – Aktivitas. – Wawancara dengan narasumber.



1 ) Guru hendaknya merumuskan tujuan eksperimen yang akan dilaksanakan. 2 ) Guru bersama peserta didik mempersiapkan perlengkapan yang dipergunakan. 3 ) Perlu memperhitungkan tempat dan waktu. 4 ) Guru menyediakan kertas kerja untuk pengarahan kegiatan. 5 ) Guru membicarakan masalah yang akan dijadikan eksperimen. 6 ) Membagi lembar kerja kepada peserta didik.



Buku Guru Fisika Kelas XII



11



Langkah Pembelajaran Kegiatan Belajar



Kegiatan Belajar Siswa



Kegiatan Guru 7) Peserta didik melaksanakan eksperimen dengan bimbingan guru. 8) Guru mengumpulkan hasil kerja peserta didik dan mengevaluasinya, apabila dianggap perlu didiskusikan secara klasikal.



Mengasosiasikan/ mengolah informasi yang sudah dikumpulkan



– Mengolah informasi yang sudah dikumpulkan baik terbatas dari hasil kegiatan mengumpulkan/eksperimen maupun hasil dari kegiatan mengamati dan kegiatan mengumpulkan informasi. – Pengolahan informasi yang dikumpulkan dari yang bersifat menambah keluasan dan kedalaman sampai kepada pengolahan informasi yang bersifat mencari solusi dari berbagai sumber yang memiliki pendapat yang berbeda sampai kepada yang bertentangan.



1) Guru menyusun bahan pembelajaran dengan tuntutan kurikulum. 2 ) Guru tidak banyak menerapkan metode ceramah. Tugas utama guru memberi instruksi singkat tetapi jelas dengan disertai contoh-contoh, baik dilakukan sendiri maupun dengan cara simulasi. 3) Bahan pembelajaran disusun secara berjenjang atau hierarkis, dimulai dari yang sederhana (persyaratan rendah) sampai pada yang kompleks (persyaratan tinggi). 4 ) Kegiatan pembelajaran berorientasi pada hasil yang dapat diukur dan diamati. 5 ) Setiap kesalahan harus segera dikoreksi atau diperbaiki. 6 ) Perlu dilakukan pengulangan dan latihan agar perilaku yang diinginkan dapat menjadi kebiasaan atau pelaziman. 7 ) Evaluasi atau penilaian didasari atas perilaku yang nyata atau autentik. 8 ) Guru mencatat semua kemajuan peserta didik untuk kemungkinan memberikan tindakan perbaikan.



Mengomunikasikan



Menyampaikan hasil pengamatan dan kesimpulan berdasarkan hasil analisis secara lisan, tertulis, atau media lainnya.



Menerapkan pembelajaran kolaboratif kewenangan guru dan fungsi guru lebih bersifat direktif atau manajer belajar. Sebaliknya, peserta didiklah yang harus lebih aktif. Peserta didik berinteraksi dengan empati, saling menghormati, dan menerima kekurangan atau kelebihan masing-masing.



Catatan: Dalam melakukan kegiatan menanya seorang guru perlu memperhatikan dua hal yang penting berikut. a. Kriteria Pertanyaan yang Baik Kriteria pertanyaan yang baik adalah singkat dan jelas, menginspirasi jawaban, memiliki fokus, bersifat probing atau divergen, bersifat validatif atau penguatan, memberi kesempatan peserta didik untuk berpikir ulang, merangsang peningkatan tuntutan kemampuan kognitif, dan merangsang proses interaksi. b. Tingkatan Pertanyaan Pertanyaan guru yang baik dan benar menginspirasi peserta didik untuk memberikan jawaban yang baik dan benar pula. Guru harus memahami kualitas pertanyaan sehingga menggambarkan tingkatan kognitif rendah hingga tingkatan yang lebih tinggi. Bobot pertanyaan yang menggambarkan tingkatan kognitif disajikan dalam tabel berikut.



12



Petunjuk Umum Pembelajaran



3.



Panduan Pengelolaan Kesehatan dan Keselamatan Kerja (K3) di Sekolah Kesehatan dan keselamatan kerja (K3) tidak hanya diberlakukan di perusahaan atau industri, di sekolah pun K3 sangat penting untuk diperhatikan. a. K3 di Ruang Laboratorium 1) Ruang laboratorium perlu dibangun sedemikian rupa sehingga aman dan nyaman untuk melakukan kegiatan. 2) Di ruang laboratorium tersedia alat keselamatan kerja, misalnya tabung pemadam kebakaran. 3) Di ruang laboratorium tersedia tempat pembuangan sampah organik, sampah anorganik, dan limbah kimia. 4) Laboratorium perlu mempunyai tempat penyimpan alat dan bahan yang aman. 5) Laboratorium perlu mempunyai kotak obat yang berisi obat-obatan untuk pertolongan pertama saat terjadi kecelakaan kerja. 6) Laboratorium perlu mempunyai tata tertib yang jelas tentang penggunaan alat, bahan, dan ruang laboratorium. b. K3 di Ruang Kelas 1) Ruang kelas harus nyaman sebagai tempat melakukan aktivitas belajar mengajar. 2) Setiap ruang kelas sebaiknya menyediakan tempat khusus untuk menyimpan obat-obatan ringan untuk memberikan pertolongan pertama saat terjadi kecelakaan kerja atau terhadap siswa yang mengalami gangguan kesehatan ringan. 3) Alat peraga yang menempel di dinding ruang kelas harus terbuat dari bahan yang ramah lingkungan dan tidak mengganggu kesehatan. 4) Alat tulis yang digunakan guru sebaiknya tidak menimbulkan gangguan kesehatan pada siswa. 5) Media pembelajaran yang menggunakan listrik harus aman saat digunakan. Oleh karena itu, alat listrik harus dipastikan aman sebelum digunakan.



F. Sistem Evaluasi Pembelajaran Fisika



Penilaian hasil belajar siswa mencakup penilaian sikap, pengetahuan, dan keterampilan. Ketiga ranah penilaian ini harus dilakukan secara berimbang agar dapat digunakan untuk menentukan posisi relatif peserta didik terhadap standar yang telah ditetapkan. 1. Penilaian Sikap Penilaian sikap bertujuan mengetahui capaian dan membina perilaku serta budi pekerti peserta didik sesuai butir-butir sikap dalam Kompetensi Dasar (KD) pada Kompetensi Inti Sikap Spiritual dan Kompetensi Inti Sikap Sosial. Penilaian sikap merupakan bagian dari pembinaan dan penanaman/ pembentukan sikap spiritual dan sikap sosial peserta didik yang menjadi tugas dari setiap pendidik. Penanaman sikap diintegrasikan pada setiap pembelajaran KD dari KI-3 dan KI-4. Selain penilaian oleh pendidik, dapat dilakukan penilaian diri (self assessment) dan penilaian antarteman (peer assessment) dalam rangka pembinaan dan pembentukan karakter peserta didik. Hasil kedua penilaian ini dapat dijadikan sebagai salah satu data untuk konfirmasi hasil penilaian sikap oleh pendidik. Hasil penilaian sikap selama periode satu semester ditulis dalam bentuk deskripsi yang menggambarkan perilaku peserta didik. Buku Guru Fisika Kelas XII



13



a.



Teknik Penilaian Sikap 1) Observasi Dalam melakukan penilain sikap diasumsikan bahwa setiap peserta didik pada dasarnya berperilaku baik sehingga yang perlu dicatat hanya perilaku yang sangat baik (positif) atau kurang baik (negatif) yang berkaitan dengan indikator sikap spiritual dan sikap sosial. Instrumen yang digunakan dalam observasi berupa lembar observasi atau jurnal. Contoh format dan pengisian jurnal (lembar observasi) untuk penilaian sikap sosial oleh guru mata pelajaran. Fomat 1 Nama Satuan Pendidikan : . . . Tahun Pelajaran : ... Kelas/Semester : . . ./. . . Mata Pelajaran : Fisika



14



Kejadian/Perilaku



Pos/ Neg



Waktu



1.



15/8/2016



Rama



Membiarkan air Tanggung keran tetap mengalir jawab setelah selesai menggunakan.



–



Dipanggil untuk menutup keran. Dilakukan pembinaan.



2.



12/8/2016



Martha



Melapor kepada Jujur pendidik bahwa dia memecahkan gelas kimia tanpa sengaja ketika sedang melakukan praktikum.



+



Diberi apresiasi/ pujian atas kejujurannya. Diingatkan agar lain kali lebih berhati-hati.



3.



12/8/2016



Aldo



Membantu mem- Gotong bersihkan gelas royong kimia yang dipecahkan oleh temannya.



+



Diberi apresiasi/ pujian.



4.



3/9/2016



Beny



Menyajikan hasil Percaya diskusi kelompok diri dan menjawab sanggahan kelompok lain dengan tegas menggunakan argumentasi yang logis dan relevan.



+



Diberi apresiasi/ pujian.



5.



14/10/2016 Cyntia



Tidak mengum- Disiplin pulkan tugas.



–



Ditanya alasannyatidakmengumpulkan tugas, agar selanjutnya selalu mengumpulkan tugas.



Petunjuk Umum Pembelajaran



Nama



Butir Sikap



No.



Tindak Lanjut



Contoh jurnal penilaian sikap spiritual yang dibuat guru guru mata pelajaran Fomat 2 Nama Satuan Pendidikan : . . . Tahun Pelajaran : ... Kelas/Semester : . . ./. . . Mata Pelajaran :... No.



Waktu



1.



12/7/2016



2.



27/8/2016



Nama Bagus



Kejadian/Perilaku



Pos/ Neg



Butir Sikap



Tindak Lanjut



Memberi salam se- Ketakwaan tiap mengawali dis- dan kusi baik kepada toleransi teman sesama agama maupun kepada teman yang beda agama.



+



Diberi apresiasi/ pujian.



Rangga Tidak serius dalam Ketakwaan berdoa sebelum memulai pelajaran.



–



Ditegur dan dibina.



Bahar



Suka mencela teman Ketakwaan yang mempunyai kekurangan (kelainan fisik).



–



Ditegur dan dibina.



Andre



M e n g k o o r d i n a s i Kemanusiaan teman sekelas dalam menggalang bantuan untuk korban bencana alam.



+



Diberi apresiasi/ pujian.



Mutia



Mengajak temannya Ketakwaan berdoa sebelum dan sesudah melakukan kegiatan praktikum.



+



Diberi apresiasi/ pujian.



3.



15/9/2016



4.



17/12/2016 Aldi



Menjadi ketua panitia Ketakwaan peringatan hari besar keagamaan di sekolah.



+



Diberi apresiasi/ pujian.



5.



20/12/2016 Ringgo



M e n y a n g g a h Toleransi pendapat temannya beragama saat diskusi karena menggunakan dasar kitab atau agama yang dianutnya.



–



Ditegur dan dibina agar menghormati pendapat dari agama beda agama.



Buku Guru Fisika Kelas XII



15



Contoh jurnal penilaian sikap spiritual yang dibuat guru BK atau wali kelas Fomat 3 Nama Satuan Pendidikan : . . . Kelas/Semester : . . ./. . . Tahun Pelajaran : . . ./. . . No.



Waktu



1.



12/7/2016



2.



2)



27/8/2016



Nama



Kejadian/Perilaku



Butir Sikap



Pos/ Neg



Bagus



Tidak mengikuti sholat Jumat Ketakwaan yang dilak-sanakan di sekolah.



–



Rangga



Mengganggu teman yang Toleransi sedang berdoa sebelum makan beragama siang di kantin.



–



Bahar



Menjadi imam sholat dzuhur di Ketakwaan musala sekolah.



+



Andre



Mengingatkan teman untuk Toleransi sholat zuhur di musala sekolah. beragama



+



Mutia



Mengajak temannya berdoa Ketakwaan sebelum bertanding basket di lapangan sekolah.



+



3.



15/9/2016



4.



17/12/2016 Aldi



Menjadi ketua panitia peringat- Ketakwaan an hari besar keagamaan di sekolah.



+



5.



20/12/2016 Ringgo



Membantu teman mempersiapkan Toleransi perayaan keagamaan yang beragama berbeda dengan agamanya di sekolah.



+



Penilaian Diri Penilaian diri dilakukan dengan cara meminta peserta didik untuk mengemukakan kelebihan dan kekurangan dirinya dalam berperilaku. Contoh lembar penilaian diri menggunakan daftar cek (checklist) pada waktu kegiatan kelompok.



16



Petunjuk Umum Pembelajaran



Fomat 4 Nama :... Kelas/Semester : . . ./. . . Petunjuk: 1. Bacalah baik-baik setiap pernyataan dan berilah tanda ✔ pada kolom yang sesuai dengankeadaan dirimu yang sebenarnya. 2. Serahkan kembali format yang sudah kamu isi kepada bapak/ibu guru. No.



Pernyataan



Ya



Tidak



Selama kegiatan kelompok, saya:



3)



1.



Mengusulkan ide kepada kelompok



2.



Sibuk mengerjakan tugas saya sendiri



3.



Tidak berani bertanya karena malu ditertawakan



4.



Menertawakan pendapat teman



5.



Aktif mengajukan pertanyaan dengan sopan



6.



Melaksanakan kesepakatan kelompok, meskipun tidak sesuai dengan pendapat saya



Penilaian Antarteman Penilaian antarteman paling cocok dilakukan pada saat peserta didik melakukan kegiatan kelompok. Setiap peserta didik diminta mengamati/menilai dua orang temannya. Sebaliknya, dia juga dinilai oleh dua orang teman lainnya dalam satu kelompok. Contoh instrumen penilaian (lembar pengamatan) antarteman (peer assessment) menggunakan daftar cek (checklist) pada waktu kerja kelompok. Fomat 5 Petunjuk: 1. Amati perilaku 2 orang temanmu selama mengikuti kegiatan kelompok. 2. Isilah kolom yang tersedia dengan tanda cek (✔) jika temanmu menunjukkan perilaku yang sesuai dengan pernyataan untuk indikator yang kamu amati atau tanda strip (–) jika temanmu tidak menunjukkan perilaku tersebut. 3. Serahkan hasil pengamatan kepada Bapak atau Ibu pendidik.



Buku Guru Fisika Kelas XII



17



Nama Teman



: 1. . . . 2. . . . Nama Penilai : . . . Kelas/Semester : . . ./. . . No.



2.



Pernyataan



1.



Teman saya mengajukan pertanyaan dengan sopan.



2.



Teman saya mengerjakan kegiatan sesuai pembagian tugas dalam kelompok.



3.



Teman saya mengemukakan ide untuk menyelesaikan masalah.



4.



Teman saya memaksa kelompok untuk menerima usulnya.



5.



Teman saya menyela pembicaraan teman kelompok.



6.



Teman saya menjawab pertanyaan yang diajukan teman lain.



7.



Teman saya menertawakan pendapat teman yang aneh.



8.



Teman saya melaksanakan kesepakatan kelompok meskipun tidak sesuai dengan pendapatnya.



Teman 1



Teman 2



Penilaian Pengetahuan Penilaian pengetahuan merupakan penilaian untuk mengukur kemampuan peserta didik berupa pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif, serta kecakapan berpikir tingkat rendah sampai tinggi. Penilaian ini berkaitan dengan ketercapaian Kompetensi Dasar pada KI-3 yang dilakukan oleh guru mata pelajaran. Penilaian pengetahuan dilakukan dengan berbagai teknik penilaian. a. Tes Tertulis Tes tertulis adalah tes dengan soal dan jawaban disajikan secara tertulis untuk mengukur atau memperoleh informasi tentang kemampuan peserta tes. Tes tertulis menuntut respons dari peserta tes yang dapat dijadikan sebagai representasi dari kemampuan yang dimiliki. Instrumen tes tertulis dapat berupa soal pilihan ganda, isian, jawaban singkat, benar-salah, menjodohkan, dan uraian. b. Tes Lisan Tes lisan merupakan pemberian soal/pertanyaan yang menuntut peserta didik menjawab secara lisan, dan dapat diberikan secara klasikal ketika pembelajaran. Jawaban peserta didik dapat berupa kata, frase, kalimat maupun paragraf. Tes lisan menumbuhkan sikap peserta didik untuk berani berpendapat. Contoh pertanyaan untuk tes lisan dalam pembelajaran. Mata Pelajaran : Fisika Kelas/Semester : XII/2 Tahun Pelajaran : . . . . Kompetensi Dasar: 3.9 Memahami konsep penyimpanan dan transmisi data dalam bentuk analog dan digital serta penerapannya dalam teknologi informasi dan komunikasi yang nyata dalam kehidupan sehari-hari.



18



Petunjuk Umum Pembelajaran



Indikator Soal: 1. Siswa mampu menjelaskan transmisi data pada smartphone. 2. Siswa mampu menjelaskan alat penyimpand ata dalam dunia komputer. Pertanyaan: 1. Bagaimana efektivitas dan manfaat proses transmisi yang dapat dilakukan oleh sebuah smartphone? 2. Jelaskan beberapa alat penyimpan data dalam dunia komputer yang Anda ketahui! c.



Penugasan Penugasan adalah pemberian tugas kepada peserta didik untuk mengukur dan/atau meningkatkan pengetahuan. Penugasan yang digunakan untuk mengukur pengetahuan (assessment of learning) dapat dilakukan setelah proses pembelajaran, sedangkan penugasan yang digunakan untuk meningkatkan pengetahuan (assessment for learning) diberikan sebelum dan/atau selama proses pembelajaran. Penugasan dapat berupapekerjaan rumah dan/atau proyek yang dikerjakan secara individu atau kelompok sesuai dengan karakteristik tugas. Penugasan lebih ditekankan pada pemecahan masalah atau tugas produktif lainnya. Contoh penugasan Fomat 6 Mata Pelajaran : Fisika Kelas/Semester : XII/2 Tahun Pelajaran : . . ./. . . Kompetensi Dasar: 4.8 Menyajikan laporan tertulis dari berbagai sumber tentang penerapan efek fotolistrik, efek Compton, dan sinar X dalam kehidupan sehari-hari. Indikator: Menyajikan laporan Tugas Mandiri tentang aplikasi efek fotolistrik. Rincian tugas: Banyak peralatan yang digunakan manusia menggunakan prinsip efek fotolistrik. Sensor cahaya, sel surya, dan mesin fotokopi merupakan peralatan yang menerapkan prinsip efek fotolistrik. Buatlah ringkasan materi yang menguraikan tentang sensor cahaya, sel surya, dan mesin fotokopi. Materi ringkasan tersebut bersumber dari internet, buku, jurnal, atau pengamatan secara langsung. Ketiklah ringkasan Anda dengan rapi dalam kertas A4. Soft file maupun hard file yang Anda hasilkan dikumpulkan kepada Bapak/Ibu Guru. Kerjakan tugas ini dengan kelompok Anda!



Buku Guru Fisika Kelas XII



19



Contoh rubrik penilaian laporan tugas Mata pelajaran : Fisika Kriteria



Skor



Indikator



Pendahuluan



4



Memuat: (1) pendahuluan (2) tujuan pembuatan laporan (3) latar belakang masalah (4) hasil pengamatan dan pembahasan (5) kesimpulan.



3



Memuat tujuan dan 3 dari 4 butir lainnya.



2



Memuat tujuan dan 2 dari 4 butir lainnya.



1



Tidak memuat tujuan penyusunan laporan, ada salah satu atau lebih dari 4 butir lainnya.



Pelaksanaan



Kesimpulan



Tampilan laporan



Keterbacaan



20



Petunjuk Umum Pembelajaran



0



Tidak memuat tujuan dan 4 butir lainnya.



4



Tujuan pembuatan laporan dan latar belakang masalah dijelaskan dengan lengkap dan tepat.



3



Tujuan pembuatan laporan dan latar belakang masalah tidak dijelaskan dengan lengkap tetapi tepat.



2



Tujuan pembuatan laporan dan latar belakang masalah tidak dijelaskan dengan lengkap dan masih kurang tepat .



1



Tujuan pembuatan laporan dan latar belakang masalah tidak dijelaskan dengan lengkap dan tidak tepat.



4



Terkait dengan pelaksanaan tugas dan ada saran untuk perbaikan penugasan berikutnya yang feasible.



3



Terkait dengan pelaksanaan tugas dan ada saran untuk perbaikan penugasan berikutnya tetapi kurang feasible.



2



Terkait dengan pelaksanaan tugas tetapi tidak ada saran.



1



Tidak terkait dengan pelaksanaan tugas dan tidak ada saran.



4



Laporan rapi dan menarik, dilengkapi cover dan foto/gambar.



3



Laporan rapi dan menarik, dilengkapi cover atau foto/gambar.



2



Laporan dilengkapi cover atau foto/gambar tetapi kurang rapi atau kurang menarik.



1



Laporan kurang rapi dan kurang menarik, tidak dilengkapi cover dan foto/gambar.



4



Mudah dipahami, pilihan kata tepat, dan ejaan semua benar.



3



Mudah dipahami, pilihan kata tepat, beberapa ejaan salah.



2



Kurang dapat dipahami, pilihan kata kurang tepat, dan beberapa ejaan salah.



1



Tidak mudah dipahami, pilihan kata kurang tepat, dan banyak ejaan yang salah.



Contoh pengisian hasil penilaian tugas Skor Nama



No.



Pendahuluan



Pelaksanaan



Kesimpulan



Tampilan



Keterbacaan



Jumlah Nilai Skor



1.



Adi



4



2



2



3



3



14



70



2.



Yayan



4



3



3



3



3



16



80



3.



Damar



3



3



3



4



2



15



75



Keterangan: •



Skor maksimal = banyaknya kriteria x skor tertinggi setiap kriteria Pada contoh di atas, skor maksimal = 5 × 4 = 20



•



Nilai tugas =



jumlah skor perolehan jumlah skor maksimal



× 100% 14



Pada contoh di atas nilai tugas Adi = 20 ×100% = 70. d.



Observasi Observasi selama proses pembelajaran selain dilakukan untuk penilaian sikap, juga dapat dilakukan untuk penilaian pengetahuan, misalnya pada waktu diskusi atau kegiatan kelompok. Teknik ini merupakan cerminan dari penilaian autentik. Contoh format observasi terhadap diskusi kelompok Fomat 7 Pernyataan/Indikator Nama



Gagasan Y



Kebenaran Konsep T



Y



T



Ketepatan Istilah Y



T



... Y



T



Heri Isna Afi



Keterangan: Diisi tanda cek (✔): Y = ya/benar/tepat. T = tidak tepat. Hasil observasi digunakan untuk mendeteksi kelemahan/kekuatan penguasaan kompetensi pengetahuan dan memperbaiki proses pembelajaran khususnya pada indikator yang belum muncul.



Buku Guru Fisika Kelas XII



21



3.



Penilaian Keterampilan Dalam pelaksanaan penilaian kinerja perlu disiapkan format observasi dan rubrik penilaian untuk mengamati perilaku peserta didik dalam melakukan praktik atau produk yang dihasilkan. a.



Penilaian Unjuk Kerja/Kinerja/Praktik Penilaian unjuk kerja/kinerja/praktik perlu mempertimbangkan halhal berikut. 1) Langkah-langkah kinerja yang perlu dilakukan peserta didik untuk menunjukkan kinerja dari suatu kompetensi. 2) Kelengkapan dan ketepatan aspek yang akan dinilai dalam kinerja tersebut. 3) Kemampuan-kemampuan khusus yang diperlukan untuk menyelesaikan tugas. 4) Kemampuan yang akan dinilai tidak terlalu banyak, sehingga dapat diamati. 5) Kemampuan yang akan dinilai selanjutnya diurutkan berdasarkan langkahlangkah pekerjaan yang akan diamati. Contoh penilaian kinerja/praktik Fomat 8 Mata Pelajaran : Fisika Kelas/Semester : XII/1 Tahun Pelajaran : . . ./. . . Kompetensi Dasar: 4.3 Melakukan percobaan tentang induksi magnetik dan gaya magnetik di sekitar kawat berarus listrik berikut presentai hasilnya. Indikator: Siswa melakukan percobaan untuk menyelidiki faktor yang memengaruhi gaya magnet di sekitar kawat berarus listrik.



22



Kriteria



Skor



Persiapan (Skor maks = 3)



3



Pemilihan alat dan bahan tepat.



2



Pemilihan alat atau bahan tepat.



1



Pemilihan alat dan bahan tidak tepat.



0



Tidak menyiapkan alat dan/atau bahan.



Petunjuk Umum Pembelajaran



Indikator



Kriteria



Skor



Pelaksanaan (Skor maks = 7)



3



Merangkai alat tepat dan rapi.



2



Merangkai alat tepat atau rapi.



1



Merangkai alat tidak tepat dan tidak rapi.



0



Tidak membuat rangkaian alat.



2



Langkah kerja dan waktu pelaksanaan tepat.



1



Langkah kerja atau waktu pelaksanaan tepat.



0



Langkah kerja dan waktu pelaksanaan tidak tepat.



2



Memperhatikan keselamatan kerja dan kebersihan.



1



Memperhatikan keselamatan kerja atau kebersihan.



0



Tidak memperhatikan keselamatan kerja dan kebersihan.



3



Mencatat dan mengolah data dengan tepat.



2



Mencatat atau mengolah data dengan tepat.



1



Mencatat dan mengolah data tidak tepat.



0



Tidak mencatat dan mengolah data.



3



Simpulan tepat.



2



Simpulan kurang tepat.



1



Simpulan tidak tepat.



0



Tidak membuat simpulan.



3



Sistematika sesuai dengan kaidah penulisan dan isi laporan benar.



2



Sistematika sesuai dengan kaidah penulisan atau isi laporan benar.



1



Sistematika tidak sesuai dengan kaidah penulisan dan isilaporan tidak benar.



0



Tidak membuat laporan.



Hasil (Skor maks = 6)



Laporan (Skor maks = 3)



Indikator



Buku Guru Fisika Kelas XII



23



Rubrik penilaian kinerja/praktik Fisika No.



Nama



Skor Persiapan



Pelaksanaan



Hasil



Laporan



Jumlah Skor Nilai



1.



Adi



3



5



4



2



14



74



2.



Pandu



3



5



3



3



13



74



3.



Yunita



2



4



4



2



12



63



Keterangan: • Skor maksimal = jumlah skor tertinggi setiap kriteria Pada contoh di atas, skor maksimal = 3 + 7 + 6 + 3 = 19 •



Nilai tugas =



jumlah skor perolehan jumlah skor maksimal



× 100%



14



Pada contoh di atas nilai tugas Adi = 19 ×100% = 73,68 (dibulatkan menjadi 74). Pada penilaian kinerja dapat diberikan pembobotan pada aspek yang dinilai, misalnya persiapan 20%, pelaksanaan dan hasil 50%, dan pelaporan 30%. b.



Penilaian Proyek Penilaian proyek merupakan kegiatan penilaian terhadap suatu tugas meliputi kegiatan perancangan, pelaksanaan, dan pelaporan yang harus diselesaikan dalam periode/waktu tertentu. Tugas tersebut berupa suatu investigasi mulai dari perencanaan, pengumpulan data, pengorganisasian, pengolahan, dan penyajian data. Contoh Penilaian Proyek Fomat 9 Mata Pelajaran : Fisika Kelas/Semester : XII/2 Tahun Pelajaran : . . ./. . . Kompetensi Dasar: 4.11 Mengajukan ide/gagasan penyelesaian masalah keterbatasan sumber energi, energi alternatif, dan dampaknya bagi kehidupan. Indikator: Siswa mampu memberikan ide penghematan di daerah yang diteliti disesuaikan dengan kebutuhan dan penggunaan energi.



24



Petunjuk Umum Pembelajaran



Rumusan tugas proyek: a. Lakukan penelitian penggunaan energi di suatu daerah, lalu memberikan ide dan gagasan cara penghematan penggunaan energi. b. Tugas dikumpulkan sesuai dengan kesepakatan antara guru dan siswa.Tuliskan rencana penelitianmu, lakukan, dan buatlah laporan. Laporan sekurang-kurangnya memuat latar belakang, perumusan masalah, kebenaran informasi/data, kelengkapan data, sistematika laporan, penggunaan bahasa, dan tampilan laporan. Contoh rubrik penilaian proyek No.



Aspek



Skor Maks



1.



Perencanaan: Latar Belakang (tepat = 3; kurang tepat = 2; tidak tepat = 1) Rumusan masalah (tepat = 3; kurang tepat = 2; tidak tepat = 1)



6



2.



Pelaksanaan: a. Pengumpulan data/informasi (akurat = 3; kurang akurat = 2; tidak akurat = 1) b. Kelengkapan data (lengkap= 3; kurang lengkap = 2; tidak lengkap = 1) c. Pengolahan dan analisis data (sesuai = 3; kurang sesuai = 2; tidak sesuai = 1) d. Kesimpulan (tepat = 3; kurang tepat = 2; tidak tepat = 1)



12



3.



Pelaporan hasil: a. Sistematika laporan (baik = 3; kurang baik = 2; tidak baik = 1) b. Penggunaan bahasa (sesuai kaidah= 3; kurang sesuai kaidah = 2; tidaksesuai kaidah = 1) c. Penulisan/ejaan (tepat = 3; kurang tepat = 2; Tidak tepat/banyak kesalahan =1) d. Tampilan (menarik= 3;kurang menarik= 2;tidak menarik= 1)



12



Skor maksimal



30



Cara penilaian: Nilai proyek =



jumlah skor perolehan jumlah skor maksimal



× 100%



Aspek penilaian dapat diberi pembobotan, misalnya perencanaan 20%, pelaksanaan 40%, dan pelaporan 40%. c.



Produk Penilaian produk meliputi penilaian kemampuan peserta didik membuat produk-produk, teknologi, dan seni, seperti: makanan (contoh: tempe, kue, asinan, baso, dan nata de coco), pakaian, sarana kebersihan (contoh: sabun, pasta gigi, cairan pembersih dan sapu), alat-alat teknologi (contoh: adaptor ac/dc dan bel listrik), hasil karya seni (contoh: patung, lukisan, dan gambar), dan barang-barang terbuat dari kain, kayu, keramik, plastik, atau logam.



Buku Guru Fisika Kelas XII



25



Contoh Penilaian Produk Fomat 10 Mata Pelajaran Nama Proyek Nama Peserta Didik No.



: Fisika : Membuat elemen Volta dari buah-buahan : . . Kelas : . . . Aspek*



1.



Perencanaan Bahan



2.



Proses Pembuatan a. Persiapan alat dan bahan b. Teknik pengolahan c. K3 (Keamanan, Keselamatan dan Kebersihan)



3.



Hasil Produk a. Bentuk fisik b. Kelengkapan bahan c. Ketahanan/keawetan



Skor** 1



2



3



4



Total Skor



* **



a.



Aspek yang dinilai disesuaikan dengan jenis produk yang dibuat Skor diberikan tergantung dari ketepatan dan kelengkapan jawaban yang diberikan. Semakin lengkap dan tepat jawaban, semakin tinggi perolehan skor.



Penilaian Portofolio Portofolio merupakan penilaian berkelanjutan berdasarkan kumpulan informasi yang bersifat reflektif-integratif yang menunjukkan perkembangan kemampuan peserta didik dalam satu periode tertentu. Ada beberapa tipe portofolio yaitu portofolio dokumentasi, portofolio proses, dan portofolio pameran. Pendidik dapat memilih tipe portofolio sesuai dengan karakteristik kompetensi dasar dan/atau konteks mata pelajaran. Pada akhir suatu periode, hasil karya tersebut dikumpulkan dan dinilai oleh pendidik bersama peserta didik. Berdasarkan hasil penilaian tersebut, pendidik dan peserta didik dapat menilai perkembangan kemampuan peserta didik dan terus melakukan perbaikan. Dengan demikian, portofolio dapat memperlihatkan perkembangan kemajuan belajar peserta didik melalui karyanya. Sumber: Permendikbud No. 53 tahun 2015 tentang Standar Penilaian Kurikulum 2013.



26



Petunjuk Umum Pembelajaran



G. Kompetensi dan Materi Pokok dalam Fisika 1.



Jenis Kompetensi di Kurikulum 2013 Dalam Kurikulum 2013 terdapat istilah Kompetensi Inti (KI) dan Kompetensi Dasar (KD). Kompetensi Inti (KI) merupakan gambaran mengenai kompetensi utama yang dikelompokkan ke dalam aspek sikap, pengetahuan, dan keterampilan (afektif, kognitif, dan psikomotor) yang harus dipelajari siswa untuk suatu jenjang sekolah, kelas, dan mata pelajaran. Kompetensi Inti harus menggambarkan kualitas yang seimbang antara pencapaian hard skills dan soft skills. Kompetensi Dasar (KD) merupakan kompetensi setiap mata pelajaran untuk setiap kelas yang diturunkan dari Kompetensi Inti. Kompetensi Dasar adalah konten atau kompetensi yang terdiri atas sikap, pengetahuan, dan keterampilan yang bersumber pada kompetensi inti yang harus dikuasai siswa. Kompetensi tersebut dikembangkan dengan memperhatikan karakteristik siswa, kemampuan awal, serta ciri dari suatu mata pelajaran. Pada mata pelajaran Fisika Kompetensi Dasar (KD) diorganisasikan ke dalam empat Kompetensi Inti (KI). KI 1 berkaitan dengan sikap diri terhadap Tuhan Yang Maha Esa, KI 2 berkaitan dengan karakter diri dan sikap sosial, KI 3 berisi KD tentang pengetahuan terhadap materi ajar, dan KI 4 berisi KD tentang penyajian pengetahuan. KI 1, KI 2, dan KI 4 harus dikembangkan dan ditumbuhkan melalui proses pembelajaran setiap materi pokok yang tercantum dalam KI 3. KI 1 dan KI 2 tidak diajarkan langsung (direct teaching), tetapi diajarkan secara tidak langsung (indirect teaching) pada setiap kegiatan pembelajaran. Penilaian untuk mengetahui keberhasilkan pembelajaran dilakukan terhadap Kompetensi Dasar pada KI 1 sampai 4. Penilaian tertulis dan pencapaian ketuntasan minimimal terutama pada kompetensi dasar pada KI 3 dan KI 4. Penilaian KI 1 dan KI 2 dapat dilakukan saat proses pembelajaran. Guru dapat menilai sikap siswa untuk mendapatkan profile sikap siswa serta memberikan bantuan untuk mengubah sikap negatif (misalnya apatis, pasif, menyerahkan sepenuhnya pada anggota kelompok lain, dan lain-lain) menjadi positif. Selain itu, saat pembelajaran, guru dapat menilai keterampilan siswa, baik keterampilan berpikir maupun keterampilan psikomotorik.



2.



Materi Pokok dan Alokasi Waktu Dalam kurikulum 2013, mata pelajaran Fisika untuk kelas XII masuk dalam struktur kurikulum peminatan (Kelompok Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam) dengan alokasi per minggu 4 jam tatap muka. Pembagian alokasi waktu pembelajaran dapat dilihat pada tabel berikut.



Buku Guru Fisika Kelas XII



27



Semester 1 No.



Materi Pokok



Alokasi Waktu (Jam Pelajaran)



1.



Rangkaian Arus Searah



14



2.



Listrik Statis



12



3.



Medan Magnetik



12



4.



Induksi Faraday



14



5.



Rangkaian Listrik Bolak-Balik



12



6.



Radiasi Elektromagnetik



6 Jumlah



70 Jam Pelajaran



Semester 2 No.



Materi Pokok



1.



Relativitas



6



2.



Konsep dan Fenomena Kuantum



8



3.



Teknologi Digital



8



4.



Inti Atom dan Iptek Nuklir



18



5.



Keterbatasan Energi dan Dampaknya bagi Kehidupan



10



Jumlah



28



Alokasi Waktu (Jam Pelajaran)



Petunjuk Umum Pembelajaran



50 Jam Pelajaran



Materi yang Dipelajari • • •



Hukum Ohm Hukum Kirchhoff Peralatan Listrik Searah dan Konsumsi Energi Listrik



Menyelidiki Hukum Ohm



• • •



•



Melakukan percobaan pengukuran arus dan tegangan listrik. Melakukan percobaan hukum Ohm. Mendiskusikan hambatan pada penghantar dan faktor-faktor yang memengaruhinya. Menentukan hambatan pada resistor tetap.



Menyelidiki Hukum Kirchhoff



• • • •



Melakukan percobaan menyelidiki sifat-sifat rangkaian seri dan paralel. Mendiskusikan rangkaian delta dan rangkaian jembatan Wheatstone. Melakukan percobaan untuk menyelidiki hukum Kirchhoff. Mendiskusikan rangkaian tertutup (loop) tunggal dan majemuk.



Menjelaskan Prinsip Kerja Peralatan Listrik Searah



•



•



•



Menyelidiki peralatan listrik searah dan sumber arus searah dalam sebuah percobaan. Menjelaskan prinsip kerja peralatan listrik searah setelah melakukan tugas yang diberikan. Melakukan kegiatan untuk menghitung energi dan daya peralatan listrik searah.



Menganalisis rangkaian listrik searah (DC) dalam kehidupan sehari-hari dan menjelaskan prinsip kerja peralatan listrik searah berdasarkan hasil percobaan.



A. Pendahuluan Rangkaian arus searah termasuk dalam pokok bahasan listrik dinamis, yaitu bagian ilmu fisika yang membahas tentang pergerakan muatan listrik dalam rangkaian. Arus listrik adalah gerakan muatan-muatan listrik. Arus listrik terdiri atas arus searah (arus DC) dan arus bolak-balik (arus AC). Arah aliran arus searah tidak mengalami perubahan. Adapun arah arus bolak-balik mengalami perubahan secara sinusoidal. Arus listrik searah digunakan pada peralatan listrik DC seperti notebook/laptop, HP, rangkaian lampu mobil dan motor, serta radio. Meskipun demikian, listrik yang disediakan PLN berupa arus bolak-balik karena tegangannya mudah dinaikkan atau diturunkan menggunakan transformator. Arus bolak-balik dapat diubah menjadi arus searah menggunakan rangkaian penyearah yang telah terintegrasi dalam charger HP maupun laptop. Kedua jenis arus listrik tersebut sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari sehingga digunakan secara berkesinambungan dalam dunia elektronika.



Buku Guru Fisika Kelas XII



29



Bab rangkaian arus searah membahas tentang hukum Ohm, hukum Kirchhoff, dan prinsip kerja peralatan listrik searah. Guru sebaiknya menggunakan model pembelajaran discovery, problem based learning, inquiry, dan project based learning. Melalui model discovery, siswa memperoleh pengalaman mengukur arus dan tegangan listrik secara langsung serta menemukan dan membuktikan hukum Ohm dan hukum Kirchhoff melalui percobaan. Model problem based learning bermanfaat dalam mempelajari lebih lanjut materi rangkaian arus searah dan peralatan listrik searah. Siswa mempelajari hambatan resistor tetap melalui kegiatan inquiry di rumah. Selanjutnya, siswa mengembangkan kreativitas dan inovasi melalui proyek pembuatan elemen volta menggunakan buah-buahan. Setelah mempelajari bab ini siswa diharapkan bertambah keimanannya dengan mengagumi kebesaran Tuhan Yang Mahakuasa yang telah menciptakan bahan-bahan konduktor dan fenomena kelistrikan di alam. Dimensi sikap ilmiah yang diharapkan dimiliki siswa yaitu siswa dapat menerapkan perilaku ilmiah dalam aktivitas sehari-hari. Sebagai contoh, siswa harus jujur, teliti, dan berhati-hati dalam melaksanakan praktikum karena berhubungan dengan rangkaian listrik. Kerja sama dan tanggung jawab dalam setiap kegiatan kelompok juga diperlukan agar memberikan hasil yang maksimal. Melalui kegiatan kelompok tersebut, diharapkan siswa dapat menghargai pendapat orang lain, berani mengemukakan pendapat, dan selalu berpikir kritis dalam menyelesaikan permasalahan.



B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 1.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar



Kompetensi Dasar 3.1 Menganalisis prinsip kerja peralatan listrik searah (DC) dalam kehidupan sehari-hari.



•



Dicapai melalui kegiatan pembelajaran di laboratorium, di kelas, dan di luar kelas melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, Mari Bereksperimen, Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif, Review, Refleksi, dan Tugas Proyek sehingga peserta didik mampu memahami tentang prinsip rangkaian searah.



Indikator Pencapaian • • • • • • • •



30



Rangkaian Arus Searah



Menentukan hasil pengukuran arus dan tegangan listrik. Menjelaskan hukum Ohm tentang hubungan kuat arus dan tegangan listrik. Menentukan hambatan listrik pada penghantar dan resistor. Menjelaskan sifat-sifat rangkaian seri dan paralel. Menganalisis rangkaian bercabang menggunakan hukum-hukum Kirchhoff. Menjelaskan peralatan listrik searah dan sumber arus searah. Menghitung energi dan daya listrik pada peralatan listrik searah. Membuat elemen Volta dengan elektrolit dari buah-buahan.



Cara Pencapaian Kompetensi Dasar



Kompetensi Dasar 4.1 Mempresentasikan hasil percobaan tentang prinsip kerja rangkaian listrik searah (DC).



•



Indikator Pencapaian



Dicapai dengan melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi dan Mari Bereksperimen.



• • •



•



Mempresentasikan hasil pengukuran arus dan tegangan listrik. Mempresentasikan hasil percobaan hukum Ohm. Mempresentasikan hasil percobaan untuk menyelidiki sifat-sifat rangkaian seri dan paralel. Mempresentasikan hasil percobaan untuk menyelidiki hukum Kirchhoff.



C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini siswa mampu: 1. melakukan pengukuran arus dan tegangan listrik melalui kegiatan kelompok berupa pengukuran arus dan tegangan listrik dengan peralatan multimeter; 2. menjelaskan hukum Ohm tentang hubungan antara kuat arus dan tegangan listrik melalui eksperimen menyelidiki hukum Ohm; 3. menganalisis hambatan listrik dan menjelaskan sifat-sifat rangkaian seri serta paralel melalui penyelidikan sifat-sifat rangkaian seri maupun paralel pada resistor; 4. menganalisis hukum Kirchhoff pada rangkaian arus bercabang dalam kegiatan eksplorasi penyelidikan hukum Kirchhoff; 5. menjelaskan peralatan listrik searah dan konsumsi energi listrik melalui kegiatan eksplorasi sumber arus searah.



D. Materi Pembelajaran 1. 2. 3.



Hukum Ohm Hukum Kirchhoff Peralatan Listrik Searah dan Konsumsi Energi Listrik



E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.



2.



Alat dan Bahan a. Multimeter b. Baterai c. Lampu 1,5 W d. Dudukan lampu



e. f. g.



Sakelar Kabel listrik Resistor tetap



Media Belajar a. Gambar b. Video c. Peristiwa-peristiwa di sekitar



Buku Guru Fisika Kelas XII



31



3.



Sumber Belajar a. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 2, bab Rangkaian Arus Searah, oleh Serway dan Jewett. b. Kompetensi Fisika Kelas X, bab Listrik Dinamis, oleh Siswanto dan Sukaryadi. c. Fisika Kelas X untuk SMA dan MA, bab Listrik Dinamis, oleh Edi Istiyono.



F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1.



Pendekatan Pembelajaran Scientific Approach



2.



Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Discovery c. Project Based Learning d. Inquiry



3.



Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Eksperimen c. Tanya Jawab d. Demonstrasi



e. f. g.



Pemberian tugas dan resitasi Proyek Latihan



G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.



32



Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pada pertemuan pertama bertujuan agar siswa dapat melakukan pengukuran arus dan tegangan listrik. Lakukan kegiatan pembelajaran secara berkelompok di laboratorium agar kegiatan berjalan lancar. Persiapkan alat dan bahan yang diperlukan dan usahakan agar setiap kelompok dapat melakukan percobaan secara mandiri. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, dan Eksperimen 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan apersepsi dengan membahas rangkaian listrik pada lampu mobil. Guru menanyakan sumber tegangan pada mobil. Guru menjelaskan pentingnya pengukuran arus dan tegangan listrik. b) Kegiatan Inti (1) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Berekplorasi: Arus dan Tegangan Listrik. Siswa diharapkan mengamati dengan saksama kondisi lampu pada kegiatan tersebut. (a) Mengamati Mengamati kondisi lampu dengan pengubahan daya pada lampu.



Rangkaian Arus Searah



(b) Menanya Menanya kondisi lampu dengan pengubahan ukuran lampu dan mengubah posisi baterai. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan kondisi lampu akibat adanya tegangan yang dipakai dan arus yang dihasilkan. (d) Mengasosiasi Menghubungkan data yang diperoleh dengan hasil diskusi. Kemudian menyimpulkan kondisi lampu akibat adanya tegangan yang dipakai dan arus yang dihasilkan. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil pengamatan di depan kelas. Alternatif: Apabila peralatan minimum, guru dapat melakukan demonstrasi di depan kelas. Catatan: Sikap yang harus dinilai adalah kecermatan siswa saat merangkai alat. (2) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Pengukuran Arus dan Tegangan Listrik. Diperlukan ketelitian dan sikap hati-hati saat merangkai alat dalam kegiatan. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis dalam berdiskusi. Guru mengawasi proses diskusi kelompok dan melakukan penilaian sikap pada tiap-tiap siswa, terutama kecermatan dan ketelitian saat merangkai alat. (a) Mengamati Mengamati hasil pengukuran arus dan tegangan listrik menggunakan multimeter. Apabila peralatan yang digunakan minimum, guru dapat melakukan demonstrasi di depan kelas sehingga dapat dilihat banyak siswa. (b) Menanya Mengukur arus dan tegangan listrik menggunakan multimeter. (c) Mengumpulkan Informasi Mengumpulkan data berupa arus dan tegangan listrik hasil pengukuran multimeter. (d) Mengasosiasi Menyimpulkan hasil yang tertera dalam alat ukur dengan besaran yang tertuliskan dalam komponen yang dirangkai. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan serta membuat laporan dengan format Nama Kegiatan, Tujuan, Alat dan Bahan, Petunjuk Kerja, Hasil dan Pembahasan, dan Kesimpulan. (3) Guru meminta siswa membuat laporan hasil diskusi, lalu membahasnya bersama siswa lainnya. Siswa menyimpulkan cara memasang amperemeter dan voltmeter pada rangkaian listrik. (4) Guru menjelaskan pengertian arus listrik dan rapat arus, serta cara memperbesar jangkauan pengukuran amperemeter. (5) Guru menjelaskan pengertian tegangan listrik dan cara memperbesar jangkauan pengukuran voltmeter.



Buku Guru Fisika Kelas XII



33



c)



c.



Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Arus dan Tegangan Listrik Lampu dapat menyala ketika arus listrik mengalir pada lampu. Arus dihasilkan dari sumber tegangan berupa baterai dari kutub positif menuju kutub negatif. Apabila lampu diganti dengan menggunakan daya yang lebih tinggi dari semula sedangkan sumber tegangan yang digunakan tidak diubah, lampu terlihat redup. Hal ini disebabkan arus yang mengalir pada lampu semakin kecil. Sementara itu, apabila baterai diubah berlawanan arah dari semula, lampu tidak menyala. Hal ini disebabkan dalam penyusunan rangkaian, kutub positif pada baterai akan bertemu dengan kutub positif pada lampu atau kutub negatif pada baterai bertemu dengan kutub negatif pada baterai. 2)



2.



Mari Bereksplorasi: Pengukuran Arus dan Tegangan Listrik Amperemeter dipasang seri pada rangkaian listrik. Ketika sakelar dibuka, amperemeter tidak menunjukkan hasil pengukuran karena tidak ada arus listrik yang mengalir pada rangkaian. Arus listrik keluar dari kutub positif menuju kutub negatif. Sebenarnya muatan listrik yang mengalir pada rangkaian adalah aliran elektron. Elektron bermuatan negatif dan mengalir keluar dari kutub negatif sumber tegangan menuju kutub positif. Dengan demikian arah arus listrik berlawanan dengan arah elektron. Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan listrik. Voltmeter dipasang paralel pada rangkaian listrik. Tegangan yang tertera pada baterai tidak sama dengan tegangan yang terukur pada voltmeter. Hal ini disebabkan baterai memiliki hambatan dalam yang mengakibatkan terjadinya penurunan tegangan.



Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kedua bertujuan agar siswa menemukan hubungan kuat arus dan tegangan listrik. Kegiatan pembelajaran pada pertemuan kedua dilaksanakan di ruang laboratorium. Periksa kembali kelengkapan alat dan bahan yang diperlukan sebelum pembelajaran dimulai. b.



34



Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan menanyakan pemasangan amperemeter dan voltmeter pada rangkaian listrik. Guru menjelaskan tugas proyek yang harus dikerjakan siswa dan dipresentasikan pada pertemuan terakhir bab ini.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, Eksperimen, dan Demonstrasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menanyakan tentang hubungan antara kuat arus dan tegangan listrik pada suatu rangkaian.



Rangkaian Arus Searah



c.



b)



Kegiatan Inti (1) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksperimen: Menyelidiki Hukum Ohm. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis dalam berdiskusi. Guru mengawasi proses diskusi kelompok dan melakukan penilaian sikap pada tiap-tiap siswa. Guru meminta siswa membuat laporan hasil diskusi. (a) Mengamati Mengamati hasil kegiatan eksperimen untuk menyelidiki hukum Ohm pada hambatan. (b) Menanya Menanyakan hasil kegiatan eksperimen penyelidikan hukum Ohm pada hambatan berupa hubungan grafik antara kuat arus dan tegangan listrik. (c) Mengumpulkan Informasi Mengumpulkan data berupa hubungan antara kuat arus yang dihasilkan terhadap tegangan yang dipasang. (d) Mengasosiasi Menyimpulkan hukum Ohm berdasarkan grafik yang diperoleh dari hubungan antara kuat arus dan tegangan listrik. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan di depan kelas serta membuat laporan dengan format Nama Kegiatan, Tujuan, Alat dan Bahan, Petunjuk Kerja, Hasil dan Pembahasan, serta Kesimpulan. Catatan: Jika alat di sekolah terbatas, metode dapat diganti menjadi demonstrasi. Sikap yang perlu dinilai dari kegiatan ini ketepatan siswa dalam merangkai alat sehingga arus dapat mengalir. (2) Guru membahas hasil kegiatan siswa dan meminta siswa membuat grafik hubungan antara kuat arus dan tegangan listrik. (3) Guru menjelaskan bunyi hukum Ohm dan menjelaskan contoh soal.



c)



Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali hukum Ohm. Guru memberikan Tugas Mandiri: Hambatan pada Penghantar dan Tugas Mandiri: Resistor Tetap sebagai tugas rumah secara individu.



Kunci Jawaban Mari Bereksperimen: Menyelidiki Hukum Ohm Hukum Ohm menyelidiki hubungan antara kuat arus dan tegangan listrik. Penambahan jumlah baterai pada rangkaian listrik sama dengan peningkatan tegangan. Ketika tegangan listrik diperbesar, arus listrik yang mengalir pada rangkaian listrik juga semakin besar. Hal ini membuktikan bahwa arus listrik yang mengalir pada rangkaian listrik sebanding dengan sumber tegangan yang digunakan.



Buku Guru Fisika Kelas XII



35



Grafik hubungan antara arus dan tegangan listrik I ~ V: Percobaan selanjutnya bertujuan mengetahui pengaruh hambatan terhadap arus listrik. Ketika hambatan yang digunakan lebih besar dari semula, arus listrik yang mengalir menjadi semakin kecil. Sebaliknya, arus listrik menjadi lebih besar apabila hambatan yang digunakan lebih kecil dari semula. Dengan demikian arus listrik berbanding terbalik dengan hambatan rangkaian. I~



I



V Sumber: Dokumen Penerbit



Gambar 1.1 Grafik hubungan kuat arus dan tegangan listrik



1 R



Dari kedua percobaan di atas disimpulkan bahwa arus listrik yang mengalir pada rangkaian sebanding dengan tegangan listrik dan berbanding terbalik dengan hambatan rangkaian. I= 3.



36



V R



Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pada pertemuan ketiga membahas tentang hambatan listrik. Hambatan listrik dapat berupa peralatan listrik, penghantar listrik, maupun resistor. Pembelajaran berupa diskusi informasi yang dilakukan di dalam kelas. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning, Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, Pemberian Tugas, dan Latihan 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Diskusi kelas tentang bentuk-bentuk hambatan listrik dalam rangkaian. Hambatan listrik dapat berupa peralatan listrik, penghantar, dan resistor. b) Kegiatan Inti (1) Guru meminta siswa mempresentasikan Tugas Mandiri: Hambatan pada Penghantar. Guru membahas tugas tersebut dan menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi hambatan penghantar. (2) Guru menjelaskan pengaruh suhu terhadap hambat jenis penghantar. (3) Guru meminta siswa mempresentasikan Tugas Mandiri: Resistor Tetap. (4) Guru menjelaskan resistor tetap dan resistor variabel serta contoh soalnya. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, lalu mengajukan pertanyaan yang terdapat pada fitur Bertindak Kreatif. Guru meminta siswa mengerjakan Tugas Mandiri: Light Dependent Resistor (LDR) dan soal Review subbab A sebagai tugas rumah.



Rangkaian Arus Searah



c.



Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Hambatan pada Penghantar Tembaga digunakan sebagai penghantar karena termasuk konduktor yang baik. Hambat jenis tembaga memiliki nilai yang kecil dibandingkan dengan bahan konduktor yang lain. Perhatikan tabel resistivitas berikut. Tabel 1.2 Resistivitas dan Koefisien Suhu Bahan Sifat Bahan



Bahan



Resistivitas ρ (Ω Ω m)



Koefisien Suhu α (/°C)



Konduktor



1. 2. 3. 4. 5. 6.



Perak Tembaga Aluminium Besi Timbal Baja



1,6 × 10 –8 1,72 × 10 –8 2,75 × 10 –8 9,71 × 10 –8 2,0 × 10–7 2,2 × 10–7



0,00330 0,00393 0,00390 0,00450 0,00430 –



Semikonduktor



1. Karbon 2. Germanium 3. Silikon



3,5 × 10–5 45 6,4 × 102



–0,00050 –0,05000 0,07000



Isolator



1. Kaca 2. Mika 3. Kayu



10 10 –10 14 10 11 –10 15 10 8 –10 4



– – –



Sumber: Edi Istiyono, 2006



2)



Berdasarkan tabel di atas, hambatan penghantar akan bernilai besar apabila penghantar terbuat dari bahan aluminium, besi, baja, atau timbal. Hal ini merugikan karena energi listrik banyak berkurang ketika melewati penghantar. Tugas Mandiri: Resistor Tetap Aturan pewarnaan pada resistor tetap dapat dilihat dalam tabel berikut. Tabel 1.3 Kode Warna pada Resistor Warna



Nilai di Lingkaran Nilai di Lingkaran Nilai di Lingkaran Pertama dan Kedua Ketiga Keempat



Hitam Cokelat Merah Oranye Kuning Hijau Biru Ungu Abu-abu Putih Emas Perak Tidak Berwarna



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 – – –



1 10 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000 10.000.000 – – – – –



– + 1% ± 2% – – ±0,5% – – – – ±5% ±10% ±20%



Sumber: Edi Istiyono, 2006



Buku Guru Fisika Kelas XII



37



a)



3)



Resistor 1 b) Lingkaran 1: cokelat Lingkaran 2: hitam Lingkaran 3: merah Lingkaran 4: emas R1 = 10 × 100 Ω ±5% = 1 kΩ ±5%



Resistor 2 Lingkaran 1: hijau Lingkaran 2: cokelat Lingkaran 3: hitam Lingkaran 4: emas R2 = 51 × 1 Ω ±5% = 51 Ω ±5%



Bertindak Kreatif Nilai hambatan suatu penghantar ditentukan oleh panjang penghantar, luas penampang penghantar, serta hambatan jenis penghantar. A



R=ρA Keterangan: R = hambatan penghantar (Ω) ρ = hambatan jenis penghantar (Ωm) A = panjang penghantar (m) A = luas penampang penghantar (m2)



4)



4.



38



Berdasarkan persamaan di atas hambatan penghantar dapat diperkecil dengan cara memperbesar luas penampang dan memperpendek panjangnya. Selain itu, pilihlah bahan yang memiliki hambat jenis kecil. Review Subbab A 1. 5 mA 4. 68 Ω 2. 1,85 A 5. 12 V 3. 3,26 × 10–9 A/m2



Pertemuan IV (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pada pertemuan keempat bertujuan agar siswa memahami sifat-sifat rangkaian seri dan paralel. Lakukan kegiatan pembelajaran secara berkelompok di laboratorium agar kegiatan berjalan lancar. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, dan Eksperimen 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru membahas Tugas Mandiri: Light Dependent Resistor (LDR). Guru memberikan apersepsi pembelajaran dengan meminta siswa mengamati rangkaian listrik rumah tangga. Guru menanyakan mengapa sebagian besar lampu dirangkai secara paralel? Apa perbedaan sifat-sifat rangkaian seri dan paralel? Sebelum melaksanakan praktikum, guru meminta siswa agar bekerja sama dengan anggota kelompoknya sehingga kegiatan praktikum dapat berjalan lancar. Guru mengingatkan siswa agar selalu teliti dan objektif dalam melakukan pengamatan, berhati-hati dalam menggunakan peralatan laboratorium dan mengembalikannya



Rangkaian Arus Searah



b)



c)



c.



setelah digunakan. Guru juga menekankan agar siswa selalu aktif dalam berdiskusi, berani mengemukakan pendapat, dan selalu menghargai pendapat orang lain. Kegiatan Inti (1) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksperimen: Menyelidiki Sifat-Sifat Rangkaian Seri dan Paralel. Guru mengawasi proses diskusi kelompok dan melakukan penilaian sikap pada tiap-tiap siswa. (a) Mengamati Mengamati rangkaian seri dan paralel pada resistor. Apabila di sekolah memiliki peralatan minimum, guru dapat melakukan kegiatan demonstrasi alat atau memperlihatkan video atau gambar yang berhubungan dengan rangkaian seri dan paralel pada resistor. (b) Menanya Menanyakan perbedaan rangkaian resistor yang dirangkai seri maupun paralel yang berhubungan dengan arus yang mengalir dalam rangkaian tersebut. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan arus yang dihasilkan pada rangkaian seri maupun paralel pada resistor. (d) Mengasosiasi Menyimpulkan besarnya hambatan, arus, serta tegangan yang dihasilkan oleh resistor yang disusun seri maupun paralel. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan di depan kelas serta membuat laporan dengan format Nama Kegiatan, Tujuan, Alat dan Bahan, Petunjuk Kerja, Hasil dan Pembahasan, dan Kesimpulan. (2) Guru menjelaskan sifat-sifat rangkaian seri pada resistor dan sumber tegangan. Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan menanyakan kembali sifat-sifat rangkaian seri dan paralel. Guru memberikan pertanyaan yang terdapat dalam fitur Bertindak Kreatif.



Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Light Dependent Resistor (LDR) Light Dependent Resistor termasuk jenis resistor yang memiliki hambatan (resistansi) berubah apabila intensitas cahaya yang diserap juga berubah. LDR digunakan sebagai detektor cahaya atau pengukur besaran konversi cahaya. Light Dependent Resistor terdiri atas sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elektrode pada permukaannya. Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil sehingga hanya ada sedikit elektron yang mengalir. LDR menjadi konduktor yang buruk (memiliki resistansi besar) pada saat gelap atau cahaya redup.



Buku Guru Fisika Kelas XII



39



2)



Mari Bereksperimen: Menyelidiki Sifat-Sifat Rangkaian Seri dan Paralel a) Rangkaian Resistor (1) Rangkaian Seri Resistor Skema rangkaian seri: R2



R1



R3



rangkaian seri resistor dapat diganti dengan resistor tunggal



Rs



→



Sumber: Dokumen Penerbit



Gambar 1.2 Rangkaian seri resistor dan resistor pengganti



Hambatan total resistor yang dirangkai seri merupakan jumlah dari hambatan-hambatan penyusunnya. n



Rek = Rs =



∑ Rk



k =1



= R1 + R2 + R3 + . . . Rn



Pada rangkaian resistor seri berlaku hal-hal berikut. Is = I1 = I2 = In Vs = V1 + V2 + . . . + Vn (2) Rangkaian Paralel Resistor Skema rangkaian paralel: R1 R2



rangkaian paralel resistor dapat diganti dengan resistor → tunggal



R3



Rp



Sumber: Dokumen Penerbit



Gambar 1.3 Rangkaian paralel resistor dan resistor pengganti



Nilai hambatan pengganti resistor yang disusun paralel yaitu: 1 Rp



=



n



∑



k =1



1 Rk



=



1 R1



+



1 R2



+



1 R3



+...+



1 Rn



Pada rangkaian resistor paralel berlaku hal-hal berikut. Ip = I1 + I2 + . . . + In Vp = V1 = V2 = Vn b)



Rangkaian Sumber Tegangan (1) Rangkaian Seri Sumber Tegangan Sumber tegangan dapat dirangkai seri. Gambar rangkaiannya seperti berikut. E1 ; r1 E2 ; r2 E3 ; r3



Rangkaian seri sumber tegangan dapat diganti dengan sumber tegangan tunggal



Es ; rs



→



Sumber: Dokumen Penerbit



Gambar 1.4 Rangkaian seri sumber tegangan dan sumber tegangan pengganti



40



Rangkaian Arus Searah



Nilai tegangan total dari sumber tegangan yang dirangkai secara seri merupakan penjumlahan nilai tiap-tiap sumber tegangan. Persamaannya sebagai berikut. n



∑ Ek



Es =



= E1 + E2 + . . . + En



k =1



Keterangan: E s = nilai tegangan total dari rangkaian seri, volt (V) n = jumlah sumber tegangan



Nilai hambatan dalam total dari sumber tegangan yang dirangkai seri dirumuskan sebagai berikut. rs =



n



∑ rk = r1 + r2 + . . . + rn



k =1



Keterangan: rs = hambatan dalam total dari sumber tegangan yang dirangkai seri, ohm (Ω) n = jumlah sumber tegangan



(2) Rangkaian Paralel Sumber Tegangan E1 ; r1



Rangkaian paralel sumber tegangan dapat diganti dengan sumber tegangan tunggal



E2 ; r2 E3 ; r3



→



Ep; rp



Sumber: Dokumen Penerbit



Gambar 1.5 Rangkaian paralel sumber tegangan dan sumber tegangan pengganti



Nilai sumber tegangan yang disusun paralel mempunyai nilai tegangan yang sama. Ep = E1 = E2 = E3 = E Hambatan dalam total bernilai: 1 rp



5.



=



1 r



+



1 r



+



1 r



Pertemuan V (2 × 45 menit) a.



Persiapan Mengajar Pertemuan kelima bertujuan agar siswa memahami hukum-hukum Kirchhoff pada rangkaian arus bercabang. Lakukan kegiatan pembelajaran secara berkelompok di laboratorium agar kegiatan berjalan lancar.



b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2)



Metode Pembelajaran: Diskusi dan Tanya Jawab



3)



Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menanyakan faktor-faktor yang memengaruhi pembagian arus listrik pada rangkaian paralel.



Buku Guru Fisika Kelas XII



41



b)



Kegiatan Inti (1) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Hukum Kirchhoff. Guru mengawasi kegiatan diskusi kelompok dan melakukan penilaian sikap pada tiap-tiap siswa. (a) Mengamati Mengamati besar arus listrik yang masuk dalam percabangan dan arus listrik yang keluar dari titik percabangan dengan menggunakan konsep hukum Kirchhoff. (b) Menanya Menanyakan arus listrik dan tegangan listrik pada tiap-tiap resistor. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan hubungan arus listrik yang mengalir baik arus listrik yang masuk maupun arus listrik yang keluar pada percabangan. Selain itu, siswa diminta untuk mendiskusikan perbandingan arus listrik yang mengalir terhadap hambatan serta tegangan. (d) Mengasosiasi Menyimpulkan hubungan arus listrik berdasarkan konsep hukum Kirchhoff dan hubungan antara arus listrik terhadap hambatan maupun tegangan yang digunakan. (e) Mengomunikasikan Siswa diminta untuk mengomunikasikan hasilnya melalui presentasi di depan kelas. (2) Guru menjelaskan hukum I Kirchhoff dan hukum II Kirchhoff serta contoh soalnya.



c)



c.



6.



42



Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, lalu memberikan pertanyaan pada fitur Bertindak Kreatif. Guru meminta siswa mengerjakan Review subbab B.



Kunci Jawaban 1) Bertindak Kreatif Apabila disambungkan dengan sumber tegangan yang sama, bola lampu yang dirangkai paralel lebih terang daripada bola lampu yang dirangkai seri. Hal ini disebabkan daya yang diserap rangkaian paralel lebih besar daripada daya yang diserap rangkaian seri. Akibatnya, baterai lebih cepat habis ketika bola lampu dirangkai paralel. Meskipun demikian, bola lampu lain akan tetap menyala ketika salah satu bola lampu mati/putus apabila dirangkai paralel. 2) Review subbab B 1. 8 Ω 2. 1,8 V 3. 1 A



Pertemuan VI (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan keenam bertujuan agar siswa memahami peralatan listrik searah dan energi listrik yang digunakan.



Rangkaian Arus Searah



b.



Proses Belajar Mengajar 1) Mocel Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi dan Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menanyakan contoh peralatan listrik searah dan sumber arus listrik yang digunakan. b)



Kegiatan Inti (1) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Sumber Arus Searah. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis dalam berdiskusi. Guru mengawasi proses diskusi kelompok dan melakukan penilaian sikap pada tiap-tiap siswa. Guru meminta siswa membuat laporan hasil diskusi, lalu membahasnya bersama siswa lainnya. (a) Mengamati Mengamati jenis peralatan listrik searah dan peralatan listrik bolak balik. Apabila guru tidak memiliki peralatan tersebut, guru dapat menunjukkan beberapa gambar kepada siswa untuk diklasifikasikan berdasarkan peralatan listrik searah dan peralatan listrik bolak-balik. (b) Menanya Menanyakan prinsip kerja sumber arus searah dan mengetahui perbedaan elemen primer dan elemen sekunder. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan prinsip kerja sumber arus searah dan elemen penghasil sumber arus searah. (d) Mengasosiasi Menyimpulkan prinsip kerja sumber arus searah dan elemen penghasil sumber arus searah. Selain itu, siswa diminta untuk menyimpulkan prinsip kerja alat yang mampu mengubah listrik dari PLN berupa arus bolak-balik menjadi arus searah sesuai dengan kebutuhan alat. (e) Mengomunikasikan Siswa mempresentasikan hasilnya di depan kelas untuk didiskusikan bersama dengan siswa lainnya. (2) Guru menjelaskan energi listrik yang digunakan dan daya pada peralatan listrik. (3) Guru memberikan Tugas Mandiri: Persamaan Daya pada Peralatan Listrik apabila dipasang pada tegangan yang berbeda.



c)



Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, lalu memberikan pertanyaan-pertanyaan yang terdapat dalam fitur Bertindak Kreatif. Guru meminta siswa mengerjakan Review subbab C sebagai latihan di rumah. Guru mengingatkan siswa tentang tugas proyek yang harus dipresentasikan pada pertemuan selanjutnya.



Buku Guru Fisika Kelas XII



43



c.



44



Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Sumber Arus Searah Sumber arus searah yang sering digunakan dalam kehidupan seharihari antara lain baterai dan aki. a) Baterai Batang karbon Istilah lain dari baterai yaitu Seng elemen kering. Saat ini baterai dapat NH4Cl berupa elemen primer maupun Serbuk karbon sekunder. Baterai dengan elemen primer ketika arusnya sudah habis akan dibuang. Adapun baterai dengan elemen sekunder ketika arusnya habis Sumber: Dokumen Penerbit dapat diisi ulang. Contoh baterai Gambar 1.6 Skema baterai sekunder yaitu baterai pada handphone, laptop, PDA, dan GPS. Bagian dan bahan yang menyusun baterai sebagai berikut. (1) Elektrode positif (katode) berupa batang karbon. (2) Elektrode negatif (anode) berupa Sumber: Dokumen Penerbit bejana seng yang menjadi Gambar 1.7 Bentuk baterai pembungkusnya. (3) Elektrolit berupa amonium klorida (NH4Cl) dalam bentuk pasta. (4) Depolarisator berupa campuran serbuk karbon (C) dengan batu kawi (MnO2). Tegangan listrik baterai bervariasi, dari 1,5 volt hingga 9 volt. Sebuah baterai dikatakan habis jika amonium dalam NH4Cl telah terurai habis menjadi NH3 atau depolarisator MnO2 telah jenuh. PbO2 Pb b) Aki Sumber listrik DC yang lain adalah aki. Aki termasuk sumber listrik DC yang banyak digunakan, misal pada sepeda motor dan mobil. Pada sepeda motor dan H2SO4 mobil, aki digunakan sebagai sumber listrik utama bagi kendaraan tersebut. Sumber: Dokumen Penerbit Aki mempunyai tiga komponen Gambar 1.8 Skema aki utama berikut. (1) Elektrode positif (katode) berupa timbal oksida (PbO2). (2) Elektrode negatif (anode) berupa timbal murni (Pb). (3) Elektrolit berupa larutan asam sulfat (H2SO4). Reaksi yang terjadi ketika aki digunakan sebagai berikut. (1) Pada kutub positif PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42– + 2e– → PbSO4(s) + 2H2O(A) (2) Pada kutub negatif Pb(s) + SO42– → PbSO4(s) + 2e–



Rangkaian Arus Searah



2)



Perhatikan hasil reaksi dari kedua kutub aki. Semua reaksi menghasilkan PbSO4. Hal inilah yang menjadikan aki tidak bisa digunakan lagi. Oleh karena itu, aki harus disetrum ulang. Sumber: Dokumen Penerbit Reaksi yang terjadi dalam proses Gambar 1.9 Aki pengisian ulang aki sebagai berikut. (1) Pada katode (kutub positif) PbSO4(s) + SO2–4(aq) + 2H2O(A) → PbO2(s) + 2H2SO4(A) + 2e– (2) Pada anode (kutub negatif) PbSO4(s) + 2H+(aq) + 2e– → Pb(s) + H2SO4(A) Sebuah aki mempunyai sel-sel sebagai penghasil tegangan total aki tersebut. Setiap sel menghasilkan 2 volt. Dengan demikian, aki dengan voltase 12 volt memiliki 6 sel. Handphone, laptop, dan kamera digital akan kehabisan energi setelah lama digunakan. Charger (power adapter atau power supply) digunakan untuk mengisi kembali energi listrik pada peralatan tersebut. Power adapter laptop juga berfungsi menurunkan tegangan tinggi dari sumber listrik menjadi tegangan rendah. Selain itu, power adapter laptop juga bertugas untuk mengubah arus listrik AC (listrik bolak-balik) dari PLN menjadi arus listrik searah (DC) agar dapat digunakan oleh laptop. Power supply dapat mengisi baterai dan sebagai sumber daya laptop secara bersamaan, ketika baterai terisi penuh, laptop terus berjalan pada daya yang disediakan oleh power supply eksternal. Tugas Mandiri: Persamaan Daya pada Peralatan Listrik Pada sebuah alat yang tertulis P1 dan V1, namun dipasang pada tegangan V2 maka daya yang digunakan sebesar: P2 =



⎛ V2 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ V1 ⎠



2



P1



Keterangan: P 1 = daya yang tertulis pada peralatan (W) P 2 = daya sesungguhnya yang diserap peralatan (W) V 1 = tegangan yang tertulis pada peralatan (V) V 2 = tegangan sesungguhnya yang diberikan pada peralatan (V)



3)



Bertindak Kreatif Elemen sekunder lebih efektif daripada elemen primer karena dapat diisi ulang. Dengan menggunakan elemen sekunder, Anda telah peduli terhadap lingkungan karena mengurangi bertambahnya sampah di sekitar.



4)



Review Subbab C 1. 23 menit 2. a. 22 Ω b. Rp380.160,00 3. Bola lampu yang putus adalah bola 20 W karena arus listrik yang mengalir terlalu besar. 4. a. 30 kJ b. 500 W



Buku Guru Fisika Kelas XII



45



7.



Pertemuan VII (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini siswa mempresentasikan tugas proyek tentang pembuatan elemen Volta menggunakan elektrolit dari buah-buahan. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Project Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi dan Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta setiap kelompok untuk mempersiapkan proyek yang akan mereka presentasikan. Guru menjelaskan langkah-langkah presentasi. b) Kegiatan Inti Siswa mempresentasikan hasil kerja mereka. Guru memberikan kesempatan kepada siswa lain untuk mengajukan pertanyaanpertanyaan mengenai proyek yang dipresentasikan. Guru melakukan penilaian proyek. c) Kegiatan Penutup Guru memberikan penghargaan kepada tiap-tiap kelompok yang telah melaksanakan proyek dengan baik. Guru melakukan refleksi pembelajaran, lalu meminta siswa mengerjakan soal-soal Evaluasi. c. Kunci Jawaban Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. b 3. a 5. d 7. c 9. a 2. e 4. d 6. a 8. d 10. d B. Uraian 1. Rsh yang dipasang sebesar 10 Ω. 3. Ab = 0,23226 m 5. Mesin cuci atau gergaji listrik membutuhkan daya besar untuk beroperasi. Ketika mesin cuci atau gergaji listrik dihidupkan, terjadi penurunan daya pada lampu secara tiba-tiba sehingga lampu meredup untuk sementara. 7. a. 15 Ω 15 Ω 15 Ω 0,3 Ω



24 V; 0,7 Ω



b. 9.



46



Rangkaian Arus Searah



Itotal =



E Rtotal



=



24 V 6Ω



=4A



c. Vp = Itotal Rp = (4 A)(5 Ω) = 20 volt Arus listrik yang mengalir menjadi 0,5 A.



H. Petunjuk Pengerjaan Proyek



I.



1.



Isi Proyek Tugas proyek ini berisi pembuatan elemen Volta dari buah-buahan.



2.



Latar Belakang Baterai, akumulator, dan elemen Volta merupakan sumber arus searah. Cairan elektrolit pada akumulator dan elemen Volta berupa asam sulfat encer (H2SO4). Larutan asam dapat ditemukan pada buah-buahan misalnya jeruk nipis, mangga, dan tomat. Berdasarkan latar belakang tersebut muncullah permasalahan dapatkah suatu elemen Volta diisi elektrolit dari ekstrak buah-buahan.



3.



Hasil yang Akan Dicapai Setelah melakukan tugas proyek ini, siswa diharapkan dapat mengembangkan kreativitas dan inovasi dalam menemukan sumber arus searah.



4.



Cara Mengerjakan Proyek ini dikerjakan siswa secara berkelompok di luar jam pelajaran. Anjurkan siswa agar mengembangkan kreativitas dan inovasinya sehingga menghasilkan produk yang memuaskan. Berikan bimbingan kepada siswa secara rutin saat mengerjakan proyek dan tekankan siswa agar saling bekerja sama saat mengerjakan proyek.



Program Remedial dan Pengayaan Berdasarkan analisis hasil tes peserta didik yang belum memenuhi KKM diberi program remedial dengan mempelajari kembali materi yang belum dikuasai. Adapun bagi siswa yang sudah memenuhi KKM diberi program pengayaan. Berikut ini contoh soal pengayaan berupa aplikasi listrik arus searah. Materi Pengayaan 1. Suatu kumparan yang berhambatan 12 Ω dimasukkan dalam 4 kg air bersuhu 100°C. Jika kalor uap air 2,2 × 106 J/kg dan ujung-ujung kumparan dipasang pada beda potensial 220 volt, hitung waktu yang diperlukan untuk menguapkan air! Penyelesaian Diketahui: R = 12 Ω T = 100°C = 473 K m = 4 kg V = 220 volt L = 2, 2 × 106 J/kg Ditanyakan: t Jawab: Berdasarkan soal terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kalor. W=Q V2 R



t = mL t=



mLR V2



=



(4 kg)(2, 2 × 106 J/kg)(12 Ω) (2, 2 × 10 2 V)2



≈ 21,82 × 102 sekon



Jadi, waktu yang dibutuhkan untuk menguapkan air sekitar 21,82 × 102 sekon. 2.



Sebuah kalkulator menggunakan panel surya berukuran 4 cm × 1 cm dengan intensitas cahaya minimal 5 W/m2. Jika 30% energi cahaya diubah menjadi energi listrik dan arus yang dihasilkan 0,2 mA, tentukan tegangan pada kalkulator tersebut!



Buku Guru Fisika Kelas XII



47



Penyelesaian Diketahui: A = 4 cm × 1 cm = 4 cm2 = 4 × 10–4 m2 I = 5 W/m2 η = 30% i = 0,2 mA = 0,2 × 10–3 A Ditanyakan: V Jawab: Dalam kalkulator dengan menggunakan panel surya merupakan perubahan dari energi cahaya menjadi energi listrik. Plistrik Pcahaya



η= 30% = 0,3 = 0,3 =



Vi IA



× 100%



× 100%



V (0, 2 × 10 −3 A) (5 W/m 2 )(4 × 10 −4 m 2 ) V (2 × 10 −4 ) (2 × 10 −3 )



V = 3 volt Jadi, tegangan pada kalkulator sebesar 3 volt.



J.



Penilaian Tabel 2.4 Penilaian Pembelajaran No.



Peruntukan



Teknik Penilaian



1.



Kompetensi Sikap Spiritual dan Sikap Sosial



Pengamatan Sikap



Penilaian Sikap



Format 1–5



2.



KD 3.1 dan KD 4.1



Tes Unjuk Kerja



Penilaian Tes Praktik dan Tes Unjuk Kerja serta Rubrik



Format 6–8



3.



KD 3.1



Tes Tertulis



Tes Pilihan Ganda dan Uraian



Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian



4.



Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan



Portofolio



Panduan Penyusunan Portofolio



Lembar Penilaian Portofolio



5.



Tugas Proyek



Proyek



Penilaian Produk



Format 10



Bentuk Penilaian



Format Penilaian



K. Rangkuman 1. 2. 3. 4.



48



Rangkaian arus searah membahas tentang hukum Ohm, hukum Kirchhoff, dan prinsip kerja peralatan listrik searah. Model pembelajaran yang digunakan sebaiknya discovery, problem based learning, inquiry, dan project based learning. Dimensi sikap ilmiah yang diharapkan dimiliki siswa yaitu siswa dapat menerapkan perilaku ilmiah dalam aktivitas sehari-hari. Dengan mempelajari kelistrikan di alam, siswa menyadari kebesaran Tuhan Yang Mahakuasa yang telah menciptakannya sehingga meningkatkan keimanan dan ketakwaan.



Rangkaian Arus Searah



Materi yang Dipelajari • Besaran-Besaran Listrik Statis • Kapasitor



Menjelaskan besaran-besaran listrik statis



• Menjelaskan listrik statis melalui gejala yang ditunjukkan oleh penggaris mika dan potongan kertas melalui percobaan. • Melakukan kegiatan untuk menjelaskan interaksi antar muatan melalui simulasi. • Melakukan eksplorasi tentang hubungan muatan dan kelistrikan dalam fenomena loncatan muatan.



Menjelaskan persamaan yang berlaku pada kapasitor



• Menyelidiki ciri fisik kapasitor dalam suatu percobaan. • Menyelidiki kerja kapasitor berupa pengisian dan pengosongan muatan. • Melakukan eksplorasi kapasitansi gabungan rangkaian kapasitor.



Mempelajari karakteristik listrik statis dan menerapkannya dalam teknologi elektronika



A. Pendahuluan



Bab Listrik Statis menyajikan fenomena elektrostatis atau listrik diam dalam kehidupan sehari-hari. Konsep listrik statis sangat berguna dalam kehidupan. Karakteristik listrik statis diterapkan dalam teknologi sebagai sarana memudahkan kehidupan manusia. Bab ini terdiri atas dua subbab yaitu Besaran-Besaran Listrik Statis dan Kapasitor. Subbab pertama membahas tentang besaran-besaran dalam listrik statis meliputi gaya Coulomb, kuat medan, energi potensial, dan potensial listrik. Adapun subbab kedua menjelaskan tentang penerapan listrik statis dalam komponen kapasitor. Dalam subbab kedua disajikan karakteristik serta mekanisme pengisian dan pengosongan kapasitor sehingga kapasitor dijadikan komponen penting penyimpan energi listrik dalam bentuk medan listrik.



Buku Guru Fisika Kelas XII



49



Dengan mempelajari materi ini, siswa diharapkan menyadari dan mengagumi ciptaan Tuhan khususnya adanya listrik statis dan medan listrik yang sangat berguna bagi kehidupan manusia tentunya setelah manusia melalui proses belajar yang panjang. Selain itu siswa diharapkan memiliki rasa ingin tahu yang tinggi dalam setiap gejala yang ditimbulkan ketika percobaan. Siswa juga memiliki kemauan untuk bersikap disiplin, cermat, teliti dan objektif, serta santun dalam menyampaikan pendapat. Bab ini menyajikan beberapa materi untuk membantu siswa menemukan konsep yang diminta KD 3.2 dan KD 4.2. Pada KD 3.2 siswa diharapkan mampu menganalisis macam-macam besaran dalam listrik statis serta penerapannya pada berbagai kasus. Adapun pada KD 4.2 siswa diharapkan mampu menyajikan data dan informasi tentang kapasitor dan manfaatnya dalam kehidupan sehari-hari.



B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 2.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar



Kompetensi Dasar 3.2



Menganalisis muatan listrik, gaya listrik, kuat medan listrik, fluks, potensial listrik, energi potensial listrik, serta penerapannya pada berbagai kasus.



•



Dicapai melalui pembelajaran di laboratorium, di kelas, dan di luar laboratorium melalui kegiatan Mari Bereksperimen, Mari Bereksplorasi, Tugas Mandiri, Tugas Proyek, Bertindak Kreatif, dan Review sehingga siswa mampu memahami tentang listrik statis dan kapasitor.



Indikator Pencapaian • • •



• • •



4.2



Melakukan percobaan berikut presentasi hasil percobaan kelistrikan (misalnya pengisian dan pengosongan kapasitor) dan manfaatnya dalam kehidupan sehari-hari.



C. Tujuan Pembelajaran



•



Dicapai melalui kegiatan Mari Bereksperimen.



• •



Menjelaskan konsep muatan listrik. Menjelaskan besaranbesaran dalam listrik statis. Menjelaskan fenomena interaksi muatan atau benda bermuatan dalam kehidupan sehari-hari. Menjelaskan karakteristik kerja kapasitor. Menjelaskan perbedaan berbagai rangkaian kapasitor. Menjelaskan penerapan listrik statis dalam teknologi. Merangkai alat sesuai prosedur. Menyajikan laporan tentang pengisian dan pengosongan kapasitor lalu mempresentasikan hasilnya.



Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. menjelaskan konsep listrik statis melalui kegiatan mengamati fenomena listrik statis; 2. menjelaskan besaran-besaran pada fenomena listrik statis melalui percobaan; 3. menjelaskan karakteristik kerja kapasitor dengan melakukan studi literatur; 4. menjelaskan berbagai rangkaian kapasitor melalui eksperimen; 5. menjelaskan penerapan listrik statis dalam teknologi melalui studi literatur.



50



Listrik Statis



D. Materi Pembelajaran 1. 2.



Besaran-Besaran Listrik Statis Kapasitor



E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.



Alat dan Bahan a. Penggaris mika b. Charger c. Kapasitor d. Pelat sejajar e. Catu daya DC f. Bahan dielektrik h. Kabel penghubung g. Papan rangkai



2.



Media Pembelajaran a. Gambar b. Video c. Benda-benda di sekitar d. Peristiwa-peristiwa di sekitar



3.



Sumber Belajar a. Kompetensi Fisika Kelas XII, bab Listrik Statis halaman 58, oleh Siswanto dan Sukaryadi. b. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 2, bab Medan Listrik, Hukum Gauss, Potensial Listrik, Kapasitansi dan Dielektrik halaman 184–339, oleh Serway dan Jewett. c. Fisika Universitas, bab Kapasitansi dan Dielektrika halaman 192, oleh Young dan Freedman.



F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1.



Pendekatan Scientific Approach



2.



Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Inquiry c. Discovery



3.



Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Tanya Jawab c. Eksperimen d. Demonstrasi e. Pemberian Tugas dan Resitasi f. Latihan



Buku Guru Fisika Kelas XII



51



G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.



Pertemuan I (2 × 45 menit) a.



b.



52



Persiapan Mengajar Bab ini membahas tentang listrik statis. Guru menyiapkan bahan ajar serta alat dan bahan untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Fenomena Kelistrikan berupa penggaris mika. Guru juga memastikan kondisi laboratorium komputer dan koneksi internet dapat digunakan pada pertemuan ini untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Interaksi Muatan Listrik. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning dan Discovery 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, Demonstrasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa memperhatikan gambar generator Van de Graaf pada apersepsi di buku siswa. Setelah itu kelas dibagi menjadi kelompok-kelompok kecil dengan anggota kelompok 3–4 siswa untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Fenomena Kelistrikan. b) Kegiatan Inti (1) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Fenomena Kelistrikan. Tujuan kegiatan ini adalah untuk melihat gaya pada dua muatan yang saling berinteraksi. (a) Mengamati Mengamati gejala listrik statis pada beberapa benda. (b) Menanyakan Menanyakan sebab gejala listrik yang terjadi. (c) Mengumpulkan informasi Melakukan hipotesis dan asumsi terhadap pertanyaan yang muncul, lalu mengumpulkan informasi dari berbagai sumber. (d) Mengasosiasi Mendiskusikan fenomena listrik statis bersama anggota kelompoknya. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan hasil diskusi, lalu menyampaikan hasilnya ke depan kelas. (2) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Interaksi Muatan Listrik. Tujuan kegiatan ini adalah untuk melihat perbedaan interaksi muatan. (a) Mengamati Mengamati animasi kelistrikan dengan cermat dan teliti. Strategi alternatif: jika siswa tidak memiliki koneksi internet, guru mengunduh animasi tersebut kemudian disaksikan bersama di kelas.



Listrik Statis



c.



(b) Menanya Menanya gaya yang dialami oleh dua muatan listrik yang berinteraksi. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi dari berbagai sumber, kemudian melakukan asumsi hasil pengamatan. (d) Mengasosiasi Mendiskusikan pertanyaan-pertanyaan dan menyimpulkan perbedaan interaksi antara muatan listrik. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil diskusi ke depan kelas dengan bahasa yang mudah dipahami. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi kegiatan pada hari ini. Siswa diminta mempelajari materi berikutnya karena akan diadakan pretest dan sebagai bahan diskusi pada pertemuan selanjutnya. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Fenomena Kelistrikan Ketika penggaris mika digosok-gosokkan ke rambut, kemudian didekatkan ke potongan-potongan kertas, maka potongan-potongan kertas akan berloncatan. Peristiwa ini dikarenakan ketika penggaris digosokkan ke rambut, elektron dari rambut terlepas dan berpindah ke penggaris. Hal ini menyebabkan penggaris bermuatan negatif. Ketika penggaris didekatkan ke kertas yang netral, maka muatan pada kertas akan terpolarisasi. Muatan positif kertas akan tertarik oleh muatan negatif penggaris sehingga potongan kertas berloncatan. 2) Mari Bereksplorasi: Interaksi Muatan Listrik a) Kain wol awalnya netral. Ketika penggaris plastik digosokkan ke kain wol elektron pada wol berpindah ke penggaris. Kain wol menjadi kekurangan elektron sehingga bermuatan positif. Pada kain sutra awalnya juga netral. Ketika batang kaca digosokkan ke kain sutra, elektron pada kaca berpindah ke kain sutra. Kain sutra menjadi kelebihan elektron sehingga bermuatan negatif. b) Polarisasi muatan adalah peristiwa pengutuban muatan. Sebuah benda yang mengandung muatan positif dan negatif yang mengalami polarisasi muatan, kedua jenis muatannya akan mengalami pengutuban. c) Dua buah penggaris yang didekatkan akan saling tolak-menolak. Seperti uraian pada poin a bahwa penggaris yang telah digosokkan ke kain wol akan bermuatan negatif. Jika muatan sejenis didekatkan, maka akan saling tolak-menolak. Pada penggaris dan kaca terdapat muatan yang berlainan jenis, maka jika keduanya didekatkan akan tarik-menarik.



Buku Guru Fisika Kelas XII



53



2.



Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Guru mempersiapkan beberapa pertanyaan untuk pretest materi yang telah dipelajari siswa di rumah. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Resitasi, Latihan 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru melakukan review secara singkat materi pada pertemuan sebelumnya. Guru memberikan pretest dengan memberikan beberapa pertanyaan seperti: (1) Apa yang dimaksud dengan gaya Coulomb? (2) Apa sajakah yang memengaruhi kuat medan listrik di suatu titik? (3) Bagaimana persamaan hukum kekekalan energi mekanik dalam potensial listrik? b) Kegiatan Inti (1) Guru menjelaskan materi gaya Coulomb dan medan listrik. Guru memberikan contoh soal penerapan supaya siswa lebih mudah memahami materi yang disampaikan. Siswa diperkenankan bertanya jika menemui hal-hal yang belum dipahami. (2) Setelah kegiatan diskusi selesai, guru melanjutkan penjelasan materi energi potensial listrik dan potensial listrik. c) Kegiatan Penutup Guru meminta siswa mengerjakan Tugas Mandiri: Fenomena Kelistrikan dalam Kehidupan dan Bertindak Kreatif subbab A untuk dibahas pada pertemuan selanjutnya.



3.



Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Guru meminta siswa menyiapkan pekerjaan rumah berupa Tugas Mandiri: Fenomena Kelistrikan dalam Kehidupan dan Bertindak Kreatif. Guru mempersiapkan media presentasi berupa perangkat komputer dan proyektor. b. Proses Belajar Mengajar 1) 2) 3)



54



Listrik Statis



Model Pembelajaran: Problem Based Learning Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, Latihan Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan ulasan materi pada pertemuan sebelumnya. Siswa diberi kesempatan bertanya mengenai materi yang kurang dipahami pada subbab A. b) Kegiatan Inti (1) Guru meminta beberapa perwakilan siswa untuk menyampaikan hasil studi literatur tentang manfaat listrik statis dalam kehidupan sehari-hari. Siswa lain diberi kesempatan untuk menambahkan.



(2) Setelah diskusi selesai, siswa diminta menyampaikan desain splitzen pada kegiatan Bertindak Kreatif. Siswa ditekankan untuk aktif dalam diskusi kelas sehingga setiap siswa memahami kelemahan dan kelebihan setiap desain yang ditunjukkan. (3) Usai presentasi, guru meminta siswa mengerjakan Review subbab A untuk mengetahui pemahaman siswa pada materi subbab pertama. c)



c.



Kegiatan Penutup Guru memberikan refleksi kegiatan pada hari ini. Setelah itu guru menanyakan kemajuan tugas proyek siswa. Guru meminta siswa mempelajari materi subbab B untuk dibahas pada pertemuan berikutnya. Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Fenomena Kelistrikan dalam Kehidupan Contoh-contoh fenomena listrik statis yang paling mudah diamati adalah petir, mesin fotokopi elektrostatis, dan elektrokardiograf (alat deteksi jantung). 2) Bertindak Kreatif Cara menanggulangi petir pada gedung bertingkat adalah dengan memasang penangkal petir. Fungsi penangkal petir adalah menyalurkan muatan positif menuju ground/tanah sehingga tidak terjadi loncatan muatan. Contoh-contoh desain splitzen (bagian yang dipasang di atas gedung) ditunjukkan oleh Gambar 2.1. 3)



4.



Review subbab A Sumber: melintas.info a) E = 1,8 × 108 N/C arahnya menuju muatan Gambar 2.1 Splitzen 16 μC b) F = 80 N c) F = 0 N d) E = 104 N/C e) E = 800 N/C dan jenis muatan pada pelat A adalah positif.



Pertemuan IV (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini akan dibahas penerapan konsep listrik statis dalam teknologi kapasitor. Guru menyiapkan beberapa jenis kapasitor yang beredar di pasaran untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Ciri Fisik Kapasitor. Tujuan dari kegiatan ini supaya siswa mengenali ciri fisik kapasitor dan macammacam kapasitor yang beredar di pasaran. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Diskusi dan Tanya Jawab



Buku Guru Fisika Kelas XII



55



3)



c.



Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menjelaskan kepada siswa bahwa pada pertemuan ini dibahas tentang karakteristik kapasitor. Kelas dibagi menjadi kelompok-kelompok kecil. Setiap kelompok beranggotakan 3-4 orang. b) Kegiatan Inti Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Ciri Fisik Kapasitor. Kegiatan ini bertujuan agar siswa mengetahui jenis dan bentuk kapasitor. (1) Mengamati Melakukan pengamatan bentuk-bentuk dan jenis-jenis kapasitor. (2) Menanya Menanya perbedaan kapasitor yang diamati. (3) Mengumpulkan informasi Melakukan studi literatur untuk mencari tahu lebih jauh tentang perbedaan berbagai kapasitor. (4) Mengasosiasi Mendiskusikan perbedaan beberapa kapasitor dan menyimpulkan hasil diskusi dengan kelompok. (5) Mengomunikasikan Menyampaikan hasilnya ke depan kelas. c) Kegiatan Penutup Guru membagi kelas menjadi beberapa kelompok. Setiap kelompok beranggotakan 4–5 siswa untuk melaksanakan kegiatan Mari Bereksperimen: Menyelidiki Kerja Kapasitor Keping Sejajar yang akan dilaksanakan pada pertemuan selanjutnya. Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Ciri Fisik Kapasitor Bentuk kapasitor yang biasa ditemui di pasaran di antaranya berbentuk lingkaran tipis dengan dua kaki sama panjang (contoh: kapasitor keramik), kotak tipis dengan kaki sama panjang (contoh: kapasitor poliester), tabung tipis dengan kaki sama panjang (contoh: kapasitor kertas), dan tabung dengan kaki tidak sama panjang (contoh: elco).



c



b a



d



e



Sumber: www.tjskl.org.cn



Gambar 2.2 Macam-macam kapasitor a) kapasitor keramik b) kapasitor polar c) kapasitor kertas d) elco e) kondensator variabel



56



Listrik Statis



Dari macam-macam kapasitor tersebut dibedakan menjadi polar dan nonpolar. Secara fisik, perbedaan di antara keduanya dapat diperhatikan pada Tabel 2.2 berikut. Tabel 2.2 Perbedaan Kapasitor Polar dan Nonpolar Pembeda



Kapasitor Polar



Kapasitor Nonpolar



Panjang kaki Tanda + dan – pada badan Bentuk Orde satuan



Tidak sama panjang Ada Relatif tebal Mikro farad



Sama panjang Tidak ada Relatif tipis Piko – nano farad Beberapa jenis ada yang sampai mikro farad orde rendah



Kapasitor memiliki nilai kapasitansi dengan satuan Farad. 5.



Pertemuan V (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini siswa akan melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Menyelidiki Kerja Kapasitor Keping Sejajar dan Mari Bereksplorasi: Kapasitansi Rangkaian Kapasitor. Guru menyiapkan alat dan bahan meliputi pelat, bahan dielektrik, catu daya, multimeter, kapasitor, dan kabel penghubung secukupnya. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning dan Discovery 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Diskusi, dan Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengulang materi tentang energi pada kapasitor secara singkat untuk mengingatkan siswa tentang karakteristik kapasitor sebelum melakukan percobaan pengisian dan pelepasan muatan pada kapasitor. b)



Kegiatan Inti (1) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Menyelidiki Kerja Kapasitor Keping Sejajar. (a) Mengamati Mengamati proses pengisian dan pelepasan muatan pada kapasitor keping sejajar dengan bahan dielektrik yang berbeda. Strategi alternatif: jika alat terbatas, metode dapat diganti menjadi demonstrasi. (b) Menanya Menanya perbedaan kapasitansi, tegangan, dan waktu pelepasan muatan pada beberapa kapasitor. (c) Mengumpulkan informasi Melakukan hipotesis dan asumsi hasil percobaan terhadap pertanyaan yang muncul.



Buku Guru Fisika Kelas XII



57



c.



58



(d) Mengasosiasi Mendiskusikan hasil kegiatan dan menyimpulkan bersama anggota kelompoknya. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil laporan sementara. Setelah itu, siswa diminta mengerjakan laporan yang memuat judul, tujuan, alat dan bahan, langkah kerja, hasil pengamatan, pembahasan, dan kesimpulan. Laporan dibuat secara individu dan dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya. Catatan: Sikap yang perlu dinilai dari kegiatan ini adalah ketepatan siswa saat merangkai alat, keakuratan data yang diperoleh, dan ketelitian siswa. Guru menekankan pentingnya kerja sama dalam melaksanakan praktikum. Kerja sama tidak hanya dilakukan di sekolah tetapi harus diterapkan dalam kehidupan bermasyarakat. (2) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Kapasitansi Rangkaian Kapasitor. (a) Mengamati Mengamati perbedaan kapasitor yang disusun seri dan paralel. (b) Menanya Menanya besaran-besaran yang berubah ketika kapasitor disusun seri dan paralel. (c) Mengumpulkan informasi Melakukan hipotesis terhadap percobaan yang dilakukan dengan melakukan studi literatur. (d) Mengasosiasi Mendiskusikan hasil percobaan, kemudian menyimpulkan hasil diskusi. (e) Mengomunikasikan Menyampaikan hasilnya ke depan kelas dengan percaya diri dan sopan. c) Kegiatan Penutup Guru merefleksi kegiatan pada hari ini. Setelah itu guru meminta siswa mengerjakan kegiatan Tugas Mandiri: Manfaat Kapasitor dan membuat laporan singkat untuk dikumpulkan. Guru kembali mengingatkan siswa untuk mengumpulkan laporan percobaan pada pertemuan selanjutnya. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksperimen: Menyelidiki Kerja Kapasitor Keping Sejajar a) Sesuai teori, kapasitor dengan bahan dielektrik keramik memiliki kapasitansi paling besar dan kapasitor dengan bahan dielektrik udara memiliki kapasitansi paling kecil. b) Kapasitor dengan bahan dielektrik keramik memiliki waktu pelepasan muatan paling lama karena memiliki kapasitansi paling besar sehingga menyimpan lebih banyak muatan.



Listrik Statis



c)



2)



Ketika catu daya diputus, masih ada tegangan yang terukur pada kapasitor karena kapasitor mampu menyimpan energi dalam bentuk medan listrik dan ketika terjadi pemutusan arus, energi tersebut dilepaskan. Mari Bereksplorasi: Susunan Kapasitor a) Cara penghitungan kapasitansi total rangkaian kapasitor Andaikan kapasitor yang digunakan memiliki kapasitansi 100 µF sebanyak tiga buah, besar kapasitansi sebagai berikut. (1) Susunan seri 1 Cs



= =



b)



6.



1



100 × 10−4



+



1



100 × 10−4



+



1



100 × 10−4



3



100 × 10−4



Cs = 33,3 × 104 F (2) Susunan paralel Cp = 100 μF + 100 μF + 100 μF = 300 μF Beberapa kapasitor identik yang disusun secara paralel atau seri tidak dapat ditentukan nilai kapasitansi total rangkaian yang lebih besar. Nilai kapasitansi gabungan tergantung dari nilai masing-masing kapasitor.



Pertemuan VI (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini akan dipresentasikan laporan percobaan pada pertemuan sebelumnya, yaitu laporan kegiatan Mari Bereksperimen: Menyelidiki Kerja Kapasitor Keping Sejajar dan Tugas Mandiri: Manfaat Kapasitor. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi dan Latihan 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa menyiapkan tugas-tugas yang diberikan pada pertemuan sebelumnya. b) Kegiatan Inti (1) Guru meminta siswa mengumpulkan laporan resmi kegiatan Mari Bereksperimen: Menyelidiki Kerja Kapasitor Keping Sejajar dan Tugas Mandiri: Manfaat Kapasitor. Guru memilih beberapa laporan untuk dipresentasikan di depan kelas. Siswa lain yang tidak mendapatkan kesempatan maju dipersilakan untuk bertanya atau menambahkan. (2) Guru meminta siswa mendiskusikan Bertindak Kreatif dengan teman sebangku. (3) Pewakilan siswa diminta menyampaikan hasil diskusi di depan kelas. Setelah diskusi selesai, siswa diminta mengerjakan Review subbab B. Guru melakukan pembahasan dengan melibatkan siswa dalam diskusi kelas.



Buku Guru Fisika Kelas XII



59



c)



c.



60



Kegiatan Penutup Guru melakukan review singkat tentang materi yang telah dipelajari dalam bab ini. Guru mengingatkan siswa untuk belajar karena akan diadakan ulangan harian pada pertemuan selanjutnya. Tekankan pentingnya bekerja keras dalam belajar supaya hasilnya maksimal. Ingatkan siswa bahwa budaya mencontek tidak akan membuat siswa pandai tetapi akan merusak pola pikir dan merusak generasi penerus bangsa. Kunci Jawaban 1) Bertindak Kreatif Solusi yang dapat dilakukan adalah dengan membuat rangkaian kapasitor, yaitu dirangkai seri atau paralel sesuai kebutuhan. 2) Review Subbab B 1) Faktor-faktor yang memengaruhi kapasitas kapasitor keping sejajar adalah luas pelat, jarak antar pelat, dan permitivitas bahan dielektrik. Faktor-faktor yang memengaruhi energi yang tersimpan pada kapasitor keping sejajar adalah kapasitansi dan tegangan pada ujung-ujung kapasitor. 2) Setengah dari kapasitas kapasitor semula. 3) q = 360 μC 4) Bahan dielektrik akan menambah jumlah muatan dalam kapasitor karena akan memperbesar nilai kapasitansi kapasitor sehingga mampu menyimpan muatan lebih banyak. 5) q = 1,9116 × 10–11 C 3) Tugas Mandiri: Manfaat Kapasitor Beberapa pemanfaatan kapasitor sebagai berikut. a) Penyesuai tegangan di antara satu rangkaian tertentu dengan rangkaian lainnya pada power supply di samping ada trafo. b) Penyaring/filter di dalam rangkaian power supply. c) Pembangkit gelombang/frekuensi dalam rangkaian antena. d) Penghemat daya listrik pada lampu neon. e) Mencegah terjadinya loncatan listrik pada rangkaian yang terdapat kumparan dan terjadi pemutusan arus. f) Pada pesawat penerima radio berfungsi sebagai pemilih panjang frekuensi/gelombang yang akan ditangkap. 4) Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. c 6. b 2. d 7. c 3. b 8. e 4. c 9. e 5. b 10. d



Listrik Statis



B.



Uraian 1. Sebuah benda netral ketika digosok dengan benda lain maka elektron akan berpindah. Jika elektron dari benda tersebut berpindah ke benda lain, benda menjadi bermuatan positif. Jika elektron dari benda penggosok berpindah ke benda tersebut, benda menjadi bermuatan negatif. 3. Partikel melayang sehingga gaya gravitasi dan gaya listrik sama besar. F1 = Fg qE = mg E=



mg q



Jadi, persamaan medan magnet dalam sistem adalah E = 5.



mg q



.



Potensial akibat muatan pada titik A dan G. VA =



k ( −q ) r



=–



kq r



k (q )



7.



9.



VG = r Nilai VC = VD = VF dan VB = VE = VH karena jarak setiap sisik sudut ke titik P sama panjang yaitu setengah dari panjang diagonal kubus. Jadi, potensial total pada titik P adalah nol. Kapasitor yang disisipi bahan penyekat dengan K yang lebih besar, memiliki nilai kapasitansi lebih besar. Dengan demikin, kapasitor yang disisipi K 2 memiliki kapasitansi lebih besar sehingga dapat menampung muatan lebih banyak. Jadi, pernyataan tesebut salah. A = 200 cm2 = 2 × 10–2 m2 d = 0,5 cm = 5 × 10–3 m K =5 V = 12 volt Ditanyakan: W Jawab:



Diketahui:



C=K = =



ε0 A d



(8, 85 × 10 −12 )(2 × 10 −2 ) 5 × 10−3



= 1,775 × 10–10 F W =



1 2



CV2



=



1 2



(1,775 × 10–10 F)(12)2V2



= 1,274 × 10–8 joule Jadi, energi yang tersimpan dalam kapasitor adalah 1,274 × 10–8 joule.



Buku Guru Fisika Kelas XII



61



H. Program Remedial dan Pengayaan



Berdasarkan analisis hasil tes siswa yang belum memenuhi KKM diberikan program remedial, sedangkan siswa yang telah memenuhi KKM diberikan program pengayaan. 1.



Remedial Program remedial ini berupa pengumpulan laporan dalam bentuk karya tulis. Siswa diminta melakukan studi literatur cara penanggulangan petir pada gedunggedung bertingkat. Laporan memuat pendahuluan, isi, dan penutup. Pada bagian isi tekankan kepada siswa untuk membahas bagian-bagian penangkal petir, cara kerja, dan desain yang ada di pasaran. Semua bagian harus dibahas secara rinci. Ingatkan siswa untuk mencantumkan sumber supaya terhindar dari plagiarisme.



2.



Pengayaan Dua buah pelat terpisah 1 cm disambungkan dengan aki bertegangan 100 V sehingga menghasilkan medan E = 1,00 × 104 N/C. Sebuah elektron dari pelat atas dilepaskan dari keadaan diam. Tentukan kecepatan elektron! Berapakah laju dan energi kinetik yang dimiliki elektron ketika berjalan 1 cm menuju pelat bawah? Tentukan pula waktu yang dibutuhkan elektron untuk menempuh jarak ini! Penyelesaian: Sistem tersebut dimisalkan sebagai asumsi arah medan dari pelat bawah menuju pelat atas. y –x



O E



100 V



F = –eE



x 1,0 cm



–y



Arah elektron berlebihan dengan arah medan. Terapkan hukum II Newton dan hukum Coulomb. FN = FC m ay = –e E ay = =



− eE m



(−1, 6 × 10 −19 C)(1, 00 × 10 4 N/C) 9,11 × 10 −3 kg



= –1,76 × 1015 m/s2



62



Listrik Statis



Elektron bertolak dari pelat atas ke pelat bawah dengan percepatan konstan sehingga dapat diterapkan persamaan GLBB. vy2 = v0y2 + 2ay (y – y0) = 02 + 2(–1,76 × 1015 m/s2)(–1,0 × 10–2 m)



2(−1,76 × 1015 m/s 2 )(−1, 0 × 10 −2 m)



vy =



= 5,9 × 106 m/s Arah kecepatan ke bawah pada sumbu Y negatif sehingga vy = –5,9 × 106 m/s. Energi kinetik elektron: Ek =



1 2



mv2



=



1 2



(9,11 × 10–31 kg)(5,9 × 106 m/s)2



= 1,6 × 10–17 joule Berdasarkan persamaan kecepatan untuk GLBB: vy = vy + ayt t= =



vy − v0y ay ( −5, 9 × 10 6 m/s)(0 m/s) −1, 76 × 1015 m/s 2



= 3,4 × 10–9 s Jadi, percepatan elektron –1,76× 1015 m/s2, kecepatannya –5,9 × 106 m/s, energi kinetik sebesar 1,6 × 10–17 joule, serta waktu untuk menempuh lintasan dari pelat atas ke pelat bawah sebesar 3,4 × 10–9 s.



I. Penilaian Tabel 2.3 Penilaian Pembelajaran No.



Peruntukan



Teknik Penilaian



Bentuk Penilaian



Format Penilaian



1.



Kompetensi Sikap Spiritual dan Sikap Sosial



Pengamatan Sikap



Penilaian Sikap



Format 1–5



2.



KD 3.2 dan KD 4.2



Tes Unjuk Kerja



Penilaian Tes Praktik dan Tes Unjuk Kerja dan Rubrik



Format 6–8



3.



KD 3.2



Tes Tertulis



Tes Pilihan Ganda dan Uraian



Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian



4.



Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan



Portofolio



Panduan Penyusunan Portofolio



Lembar Penilaian Portofolio



Buku Guru Fisika Kelas XII



63



J. Rangkuman 1.



2. 3.



64



Kegiatan-kegiatan pada materi listrik statis menuntut siswa mampu memahami gaya, medan, energi, dan potensial akibat keberadaan muatan listrik. Guru harus membimbing siswa dalam menerapkan persamaan untuk menyelesaikan sebuah persoalan dan menunjukkan bahwa benda netral dapat berubah menjadi bermuatan ketika diberi treatment atau perlakuan-perlakuan tertentu. Siswa mampu memahami prinsip kerja kapasitor sebagai penyimpan energi listrik dalam bentuk medan listrik. Siswa dituntut mampu menganalisis dan menerapkan rangkaian kapasitor dalam kehidupan sehari-hari.



Listrik Statis



Materi yang Dipelajari • Induksi Magnet • Gaya Magnet dan Fluks Magnet



Menganalisis Induksi Magnet dan Gaya Magnetik pada Berbagai Produk Teknologi



• Melakukan tugas proyek pembuatan motor listrik sederhana • Melakukan tugas mandiri fenomena kemagnetan dalam kehidupan



Melaksanakan Pengamatan Induksi Magnet dan Gaya Magnetik di Sekitar Kawat Berarus Listrik



• Melakukan studi eksplorasi medan magnet • Melakukan eksperimen medan magnet di sekitar kawat berarus • Melakukan studi eksplorasi gaya magnet • Melakukan eksperimen gaya magnet pada dua kawat berarus



Siswa dapat menjelaskan dan menyelesaikan berbagai permasalahan yang menerapkan konsep magnet dalam kehidupan sehari-hari



A. Pendahuluan



Sebelumnya, Anda telah mempelajari tentang listrik. Listrik sangat berhubungan dengan magnet. Sebagai contoh, apabila paku yang dililiti kawat tembaga, kemudian kawat tembaga tersebut dialiri listrik searah akan timbul magnet pada paku. Akibatnya, paku dapat menarik benda-benda kecil seperti jarum. Bab ini bertujuan supaya siswa mempelajari fenomena kemagnetan yang diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari. Magnet banyak diterapkan dalam kehidupan manusia. Contoh pemanfaatan magnet seperti pengeras suara dan motor listrik. Subbab pertama tentang induksi magnet yang menjelaskan induksi magnet pada penghantar lurus, penghantar melingkar berarus, di sumbu toroid, dan di pusat serta ujung solenoid. Sementara itu, dalam subbab kedua tentang gaya magnet yang terdiri atas gaya magnet pada dua penghantar lurus sejajar, gaya magnet pada muatan bergerak dalam medan magnet, dan fluks magnet. Buku Guru Fisika Kelas XII



65



Dengan mempelajari materi ini, siswa juga diharapkan bekerja sama dengan teman lain ketika melakukan berbagai kegiatan, bersikap teliti dan objektif dalam melakukan pengamatan, berbahasa yang santun ketika berdiskusi, bersikap jujur dalam mendeskripsikan hasil pengamatan, bertanggung jawab, berkomunikasi dengan baik saat menyampaikan kesimpulan, dan disiplin dalam melakukan kegiatan. Selain itu, siswa juga diharapkan memiliki rasa ingin tahu, kreatif, dan inovatif melalui berbagai kegiatan. Bab ini menyajikan beberapa materi untuk membantu siswa menemukan konsep sesuai KD 3 dan KD 4. Pada KD 3, siswa diharapkan menganalisis induksi magnet dan gaya magnetik pada berbagai produk teknologi. Pada KD 4, siswa diharapkan dapat melaksanakan pengamatan induksi magnet dan gaya magnet di sekitar kawat berarus listrik.



B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 3.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar



Kompetensi Dasar 3.3



4.3



Menganalisis medan magnetik, induksi magnet, dan gaya magnetik pada berbagai produk teknologi.



Melakukan percobaan tentang induksi magnet dan gaya magnetik disekitar kawat berarus listrik berikut presentasi hasilnya.



C. Tujuan Pembelajaran



•



•



Indikator Pencapaian



Dicapai melalui pembelajaran di laboratorium, di kelas, dan di luar lingkungan sekolah melalui kegiatan seperti Mari Bereksplorasi, Mari Bereksperimen, Bertindak Kreatif, Tugas Mandiri, dan Tugas Proyek sehingga peserta didik mampu memahami tentang induksi magnet dan gaya magnet pada berbagai teknologi.



•



Dicapai melalui kegiatan Mari Bereksplorasi dan Mari Bereksperimen di laboratorium atau di luar laboratorium.



•



• • • •



•



Menjelaskan konsep induksi magnet. Menyelesaikan permasalahan dan menentukan besar induksi magnet. Menjelaskan konsep gaya magnet. Menyelesaikan permasalahan yang berhubungan dengan magnet. Menjelaskan penerapan medan magnet dalam teknologi. Melakukan percobaan tentang induksi magnet dan gaya magnet di sekitar kawat berarus listrik. Mempresentasikan laporan tentang induksi magnet dan gaya magnet di sekitar kawat berarus.



Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. menjelaskan konsep induksi magnet melalui kegiatan pengamatan arah simpangan jarum kompas dan besar kuat medan magnet; 2. menyelesaikan permasalahan yang berhubungan dengan induksi magnet melalui mempelajari contoh soal dan menyelesaikan persoalan yang berhubungan dengan induksi magnet; 3. menjelaskan konsep gaya magnet melalui pengamatan gaya magnet yang terjadi pada kawat berarus;



66



Medan Magnetik



4. 5.



menyelesaikan permasalahan yang berhubungan dengan gaya magnet melalui mempelajari contoh soal dan menyelesaikan persoalan yang berhubungan dengan gaya magnet; menjelaskan penerapan magnet dalam kehidupan manusia melalui pengamatan yang terjadi pada motor listrik.



D. Materi Pembelajaran 1. 2.



Induksi Magnet Gaya Magnet dan Fluks Magnet



E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.



Alat dan Bahan a. Magnet batang b. Kertas c. Serbuk besi d. Kawat e. Baterai f. Power Supply g. Magnet jarum h. Gaussmeter i. Magnet U j. Statif



2.



Media Pembelajaran a. Video b. Gambar c. Benda-benda di sekitar



3.



Sumber Belajar a. Fisika untuk Sains dan Teknik, bab Magnet, oleh Raymond A. Serway dan John W. Jewett, Jr. b. Fisika Mengungkap Fenomena alam Kelas XII SMA/MA, bab Medan Magnetik, oleh Hartanto dan Reza Widya Satria. c. Fisika Kelas XII SMA, bab Medan Magnet dan Induksi Elektromagnetik, oleh Edi Istiyono.



F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1. 2.



Pendekatan Scientific Approach Model Pembelajaran a. Discovery b. Inquiry c. Problem Based Learning d. Project Based Learning



Buku Guru Fisika Kelas XII



67



3.



Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Eksperimen c. Tanya Jawab d. Demonstrasi e. Pemberian Tugas f. Proyek g. Latihan



G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.



Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan pertama bertujuan memberikan pengenalan kepada siswa tentang medan magnetik. Guru mempersiapkan gambar atau video yang berhubungan dengan penerapan magnet. Selain itu, guru mempersiapkan beberapa peralatan seperti laptop, LCD proyektor, magnet batang, kertas, dan serbuk besi. Selain itu, guru sebaiknya membuat kelompok bagi siswa dengan satu kelompok berjumlah 4–5 anak untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi. b.



68



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa mengamati apersepsi di buku siswa dan mendiskusikan dengan santun berbagai pertanyaan di bawah gambar Apersepsi. b) Kegiatan Inti (1) Guru mengajak siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Medan Magnetik secara berkelompok. Kegiatan ini bertujuan untuk memahami medan magnet. Peralatan yang diperlukan seperti magnet batang, kertas, serta serbuk besi. Apabila sekolah tidak memiliki peralatan tersebut atau peralatan yang dimiliki tidak mencukupi, guru dapat melakukan demonstrasi atau memperlihatkan video. (a) Mengamati Mengamati serbuk besi yang menempel pada kertas. (b) Menanya Menanya pola serbuk besi yang menempel pada kertas. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan alasan serbuk besi menempel pada kertas. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil pengamatan tentang serbuk besi yang menempel pada kertas akibat dipengaruhi magnet.



Medan Magnetik



c.



2.



(e) Mengomunikasikan Membuat laporan serta mempresentasikan hasil kegiatan Mari Bereksplorasi. Catatan: Melalui kegiatan ini, siswa akan mengetahui konsep medan magnetik, memiliki sifat aktif, dan berani mengungkapkan pendapat di depan kelas. (2) Guru mengajak siswa untuk mendiskusikan tentang hukum Biot-Savart. Guru meminta siswa untuk aktif berdiskusi bersama Bapak/Ibu Guru. c) Kegiatan Penutup Guru mengajak siswa untuk menyimpulkan hasil pertemuan pertama. Selanjutnya, guru meminta siswa untuk menyiapkan peralatan berupa baterai dan kawat dengan panjang 20 cm untuk kegiatan Mari Bereksperimen: Medan di Sekitar Kawat Berarus pada pertemuan selanjutnya. Siswa diminta mempelajari materi induksi magnet di sekitar penghantar lurus berarus dan penghantar melingkar berarus. Kunci Jawaban 1) Apersepsi Speaker atau pengeras suara bekerja berdasarkan prinsip gaya Lorentz. Pengeras suara terbuat dari corong, magnet permanen, dan koil suara. Pengeras suara merupakan penerapan gaya Lorentz. Magnet permanen dihubungkan langsung pada kumparan kawat. Magnet permanen berfungsi menimbulkan medan magnet radial yang menembus koil suara. Ketika koil dialiri arus bolak-balik, koil akan mengalami gaya Lorentz. Besar gaya Lorentz yang bekerja ditentukan oleh besar arus yang mengalir. Adapun tombol volume berfungsi mengatur hambatan rangkaian sehingga arus listrik yang mengalir ikut berubah. Perubahan arus listrik mengakibatkan perubahan volume suara yang dihasilkan. 2) Mari Bereksplorasi: Medan Magnetik Serbuk besi yang ditaburkan di sekitar magnet batang akan membentuk pola garis gaya magnet. Arah garis gaya magnet dari kutub utara ke kutub selatan. Gaya tarik magnet yang terbesar berada di bagian kutub magnet sehingga serbuk besi menempel paling banyak di bagian kutub-kutub magnet.



Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kedua bertujuan memberikan pemahaman kepada siswa tentang induksi magnet di sekitar penghantar lurus berarus dan penghantar melingkar berarus. Guru dan laboran mempersiapkan peralatan berupa magnet jarum dan gaussmeter. Guru membentuk kelompok untuk melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Medan di Sekitar Kawat Berarus dengan satu kelompok berjumlah 4–5 siswa.



Buku Guru Fisika Kelas XII



69



b.



70



Proses Belajar Mengajar 1)



Model Pembelajaran: Discovery



2)



Metode Pembelajaran: Diskusi, Eksperimen, Demonstrasi, dan Tanya Jawab



3)



Langkah-Langkah Pembelajaran



Medan Magnetik



a)



Kegiatan Pendahuluan Guru menanyakan pemahaman siswa tentang materi yang diajarkan pada pertemuan pertama dan induksi magnet di sekitar penghantar lurus berarus serta penghantar melingkar berarus yang dipelajari pada pertemuan ini.



b)



Kegiatan Inti (1) Guru mengajak siswa untuk melakukan Mari Bereksperimen: Medan di Sekitar Kawat Berarus. Guru mengingatkan siswa untuk bersikap cermat dan teliti ketika melakukan eksperimen. Guru mengingatkan bahwa hasil eksperimen dikumpulkan pada pertemuan ketiga. (a) Mengamati Mengamati arah simpangan jarum kompas dan mengamati besar kuat medan magnet. Apabila di sekolah memiliki peralatan minimum, dapat dilakukan demonstrasi oleh Bapak/Ibu Guru. (b) Menanya Menanya skema arah medan magnet induksi bentuk grafik antara kuat arus dan medan magnet induksi. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan skema arah medan magnet induksi dan grafik antara kuat arus dan medan magnet induksi. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil pengamatan tentang arah simpangan jarum kompas dan grafik antara kuat arus dengan medan magnet induksi berdasarkan konsep induksi magnet. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan praktikum dengan format Nama Pecobaan, Tujuan Percobaan, Alat dan Bahan, Langkah Kerja, Hasil Pengamatan, dan Kesimpulan. Selain itu, siswa dimina untuk mempresentasikan hasilnya di depan kelas. Catatan: Sikap yang perlu dinilai antara lain kerja sama dalam kelompok, tanggung jawab dalam melaksanakan kegiatan, dan ketelitian. Data yang diperoleh siswa berupa besar kuat arus dan medan magnet induksi.



(2) Guru mengajak siswa berdiskusi tentang induksi magnet di sekitar penghantar lurus berarus dan induksi magnet yang ditimbulkan oleh penghantar melingkar berarus. Guru mengingatkan siswa untuk menerapkan aturan tangan kanan untuk menentukan induksi magnet. Selain itu, guru memberitahukan bahwa tanda : menunjukkan arus masuk dan tanda ⊗ menunjukkan arus keluar. c)



3.



Kegiatan Penutup Guru mengajak siswa untuk menyimpulkan hasil pertemuan kedua dan meminta siswa untuk mempelajari materi hukum Ampere yang meliputi induksi magnet di sumbu toroid dan induksi magnet di pusat serta ujung solenoid.



Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan ketiga bertujuan memberikan pemahaman kepada siswa tentang hukum Ampere yang terdiri atas induksi magnet di sumbu toroid, induksi magnet di pusat serta di ujung solenoid. Guru sebaiknya mempelajari integral tertutup untuk membahas konsep dan penerapan hukum Ampere. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi dan Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menanyakan kepada siswa kepahaman materi pertemuan sebelumnya. Selanjutnya guru membahas kegiatan Mari Bereksperimen: Medan di Sekitar Kawat Berarus. Guru meminta beberapa siswa mempresentasikan hasilnya di depan kelas. Adapun siswa lain mendengarkan kemudian mendiskusikan hasil dari eksperimen teman. b) Kegiatan Inti (1) Guru mengajak siswa mendiskusikan hukum Ampere yang meliputi induksi magnet di sumbu toroid dan induksi magnet di pusat serta di ujung solenoid. (2) Guru mengajak siswa untuk mempelajari contoh soal subbab pertama dan mempelajari kegiatan Bertindak Kreatif. Melalui kegiatan ini, siswa diharapkan kreatif dalam memikirkan dan menerapkan konsep magnet sehingga bermanfaat dalam kehidupan. c)



Kegiatan Penutup Guru mengajak siswa menyimpulkan pertemuan ketiga dan meminta siswa mempelajari materi gaya Lorentz. Selain itu siswa diminta mengerjakan soal Review subbab pertama yang dibahas pada pertemuan selanjutnya.



Buku Guru Fisika Kelas XII



71



c.



Kunci Jawaban 1) Mari Bereksperimen: Medan di Sekitar Kawat Berarus Pergerakan simpangan jarum kompas yang di aliri arus listrik yang mengalir pada kawat dapat dilihat dalam tabel berikut. Tabel 3.2 Data Arah Simpangan Jarum Kompas No. 1.



2.



Letak Kompas atau Magnet Jarum Bawah



Atas



Arah Arus



Arah Simpangan Jarum Kompas



Dari A ke B



ke arah kanan



Dari B ke A



ke arah kiri



Dari A ke B



ke arah kiri



Dari B ke A



ke arah kanan



Berdasarkan tabel di atas, menunjukkan bahwa ketika kawat dialiri arus akan menghasilkan medan magnet disekitarnya sehingga menyebabkan jarum kompas menyimpang. Arah medan magnet ditentukan oleh arus listrik dalam kawat. Jika ibu jari menunjukkan arah arus listrik, arah keempat jari lain menunjukkan arah medan magnetik. Ketika arus dialirkan dari A ke B dan arah arus listrik dianggap berada diantara telapak tangan, arah pergerakan jarum kompas bergerak memutar ke arah kanan. Hal ini disebabkan adanya elektron yang menggerakan jarum kompas disebabkan adanya medan magnet. Tabel 3.3 Data Kuat Medan Magnet



2)



4.



72



No.



Besar Kuat Arus



Kuat Medan Magnet



1.



2 A



120 T



2.



3 A



230 T



3.



4 A



355 T



Berdasarkan data di atas menunjukkan bahwa kuat arus listrik berbanding lurus dengan kuat medan magnet. Adapun hubungan antara jarak dan besar medan magnet induksi adalah berbanding terbalik. Bertindak Kreatif Batang besi yang dililiti kawat kemudian dialiri arus akan menghasilkan magnet di sekitar batang besi. Hal ini dapat dimanfaatkan dalam kehidupan manusia semisal untuk mencari jarum yang hilang di lantai rumah. Alat dibuat dengan melilitkan kawat tembaga pada batang besi kecil. Selanjutnya, setiap ujung kawat dihubungkan dengan baterai. Arus yang mengalir pada kawat menyebabkan adanya medan magnetik sehingga dapat digunakan untuk menarik jarum.



Pertemuan IV (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan keempat bertujuan mempelajari gaya Lorentz (gaya magnet). Dalam pertemuan keempat ini siswa diajak untuk melakukan kegiatan



Medan Magnetik



Mari Bereksplorasi: Gaya Magnet dan kegiatan Mari Bereksperimen: Gaya Magnet pada Dua Kawat Berarus. Hal-hal yang harus disiapkan oleh guru berupa baterai, kabel, magnet U, statif, kawat, dan power supply. Berbagai perlengkapan tersebut sebaiknya dikoordinasikan dengan laboran untuk memudahkan guru dalam melakukan kegiatan. b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, dan Eksperimen 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta beberapa siswa mengerjakan soal Review subbab A. Selanjutnya guru menanyakan tingkat kepahaman siswa tentang gaya Lorentz. b) Kegiatan Inti (1) Guru mengajak siswa untuk mendiskusikan kegiatan Mari Bereksplorasi: Gaya Magnet. Guru meminta siswa untuk bersikap aktif dalam melakukan kegiatan maupun saat berdiskusi. Guru meminta perwakilan kelompok mempresentasikan hasilnya. (a) Mengamati Mengamati pergerakan kawat akibat adanya arus listrik yang mengalir pada kawat. Alternatif lain jika tidak memiliki alat atau jumlah peralatannya sedikit, dengan cara melakukan demonstrasi maupun melihat video pembelajaran. (b) Menanya Menanya penyebab kawat tertarik ke arah atas atau sebaliknya. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan pergerakan kawat akibat adanya arus listrik. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan arah pergerakan kawat dan penyebab pergerakan kawat. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan kegiatan Mari Bereksplorasi. Catatan: Jika model inquiry sulit dilakukan, dapat dilakukan dengan discovery. Siswa dibimbing agar kegiatan berjalan lebih mudah. Data yang akan diperoleh berupa arah pergerakan kawat akibat arus listrik yang mengalir. (2) Guru mengajak siswa untuk berdiskusi tentang gaya Lorentz (gaya magnet) antara dua penghantar lurus sejajar. Dalam diskusi ini, guru mengajarkan kepada siswa tentang kaidah tangan kanan untuk menentukan gaya magnet. (3) Guru mengajak siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Gaya Magnet pada Dua Kawat Berarus. Guru mengingatkan kepada siswa untuk teliti dan objektif dalam melakukan pengamatan dan pengambilan data.



Buku Guru Fisika Kelas XII



73



c.



(a) Mengamati Mengamati gaya pada kawat berupa pergerakan yang terjadi pada kawat. (b) Menanya Menanya hubungan kenaikan arus terhadap gaya Lorentz serta hubungan jarak antarkawat terhadap gaya Lorentz yang terjadi. (c) Mengumpulkan Informasi Melakukan hipotesis dan asumsi hubungan kenaikan arus terhadap gaya Lorentz serta hubungan jarak antarkawat terhadap gaya Lorentz yang terjadi. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hubungan kenaikan arus terhadap gaya Lorentz dan hubungan jarak antarkawat terhadap gaya Lorentz yang terjadi. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan praktikum dengan format Nama Percobaan, Tujuan Percobaan, Alat dan Bahan, Langkah Kerja, Hasil Pengamatan, dan Kesimpulan. Selain itu, siswa diminta untuk mempresentasikan hasilnya di depan kelas. Catatan: Apabila sekolah mengalami permasalahan keterbatasan alat dapat diatasi dengan cara guru mendemonstrasikan percobaan di depan siswa. Data yang akan diperoleh berupa arus, gaya Lorentz, dan jarak antarkawat. Aspek yang dapat dinilai oleh guru yaitu kerja sama, keaktifan dalam berdiskusi, dan keberanian mengungkapkan pendapat di depan kelas. c) Kegiatan Penutup Guru mengajak siswa menyimpulkan hasil pertemuan keempat dan meminta siswa mempelajari gaya magnet pada muatan yang bergerak dalam medan magnet serta fluks magnet. Guru mengingatkan siswa untuk mengumpulkan laporan kegiatan eksperimen pada pertemuan selanjutnya. Kunci Jawaban 1) Review Subbab A



2)



74



Medan Magnetik



(4π × 10 −7 )(0, 2) μ0 I = T = 4 × 10–7 T 2π a 2π (1 × 10 −1 )



1)



B=



2)



Induksi magnet di pusat solenoid = 12π × 10–3 T Induksi magnet di ujung solenoid = 6π × 10–3 T



3)



B=



(6 × 10 −4 )π (4 × 10 −1 ) μ0 I 2Bπ a ⇔N= = = 60 lilitan μ0 I 2π a (4π × 10 −7 )(20)



Mari Bereksplorasi: Gaya Magnet Berdasarkan kegiatan kawat akan tertarik ke arah atas. Jika arah arus diubah, kawat akan tertarik dengan arah yang sebaliknya. Hal ini disebabkan adanya gaya Lorentz yang disebabkan oleh medan magnet yang dialiri arus listrik dan dapat dibuktikan dengan aturan tangan kanan.



5.



Pertemuan V (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kelima bertujuan memberikan pemahaman kepada siswa tentang gaya magnet pada muatan yang bergerak dalam medan magnet dan fluks magnet. Hal-hal yang harus disiapkan oleh guru berupa materi yang akan diajarkan serta menyiapkan gambar berupa kaidah tangan untuk menentukan gaya Lorentz pada suatu muatan dan guru mengingatkan kepada siswa tentang aturan tangan berdasarkan jenis muatan. Guru dapat mencari sumber belajar lain dari internet atau buku literatur lain untuk memudahkan siswa mempelajari gaya magnet pada muatan bergerak dan fluks magnet. b.



c.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi dan Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menanyakan kepada siswa tingkat kepahaman tentang gaya magnet pada muatan yang bergerak dan fluks magnet. Guru meminta beberapa siswa untuk mempresentasikan hasil kegiatan Mari Bereksperimen: Gaya Magnet pada Dua Kawat Berarus. b) Kegiatan Inti (1) Guru berdiskusi dengan siswa tentang gaya magnet pada muatan yang bergerak dan fluks magnet. Guru mengingatkan kepada siswa bahwa sudut yang dihasilkan fluks magnet diukur berdasarkan gaya normal pada benda. (2) Guru mengajak siswa mendiskusikan contoh soal subbab kedua dan kegiatan Bertindak Kreatif. c) Kegiatan Penutup Sebagai kegiatan penutup, guru mengajak siswa untuk menyimpulkan pembelajaran pertemuan kelima. Selain itu, guru meminta siswa untuk mengerjakan Tugas Mandiri: Fenomena Kemagnetan dalam Kehidupan dan Review yang dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksperimen: Gaya Magnet pada Dua Kawat Berarus Dua kawat lurus yang didekatkan akan menghasilkan gaya magnet. Jika kedua kawat dialiri arus searah, akan terjadi gaya tarik menarik antara kedua kawat. Sementara itu, jika kedua kawat dialiri arus yang berlawanan arah akan terjadi gaya tolak menolak. Jika arus dinaikkan, gaya yang terjadi pada kedua kawat semakin besar dan jika jarak kedua kawat diperbesar, gaya yang terjadi antara kedua kawat semakin kecil.



Buku Guru Fisika Kelas XII



75



2)



6.



Bertindak Kreatif Magnet diaplikasikan dalam mobil mainan anak. Magnet dimanfaatkan dalam dinamo mobil mainan. Setiap dinamo memiliki kecepatan putar yang berbeda. Kecepatan putar tersebut memengaruhi kecepatan mobil mainan. Hal yang harus dilakukan untuk mempercepat kecepatan putar mobil mainan adalah dengan memperbesar induksi magnet kawat serta memperbanyak jumlah lilitan kawat.



Pertemuan VI (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan keenam bertujuan mengulas kembali semua materi yang diajarkan pada bab medan magnet. Dalam bab ini, siswa diminta untuk membahas soal Evaluasi. Adapun hal yang harus disiapkan oleh guru berupa pembahasan soal Evaluasi. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi dan Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta beberapa siswa untuk mengerjakan di depan kelas soal Review subbab B. Apabila siswa keliru dalam mengerjakan, sebaiknya guru membimbing siswa hingga dapat mengerjakan dengan benar. b)



c)



c.



Kunci Jawaban 1) Review Subbab B 1.



76



Kegiatan Inti (1) Guru menanyakan tingkat kepahaman semua materi yang telah diajarkan. Guru mencoba memberikan pertanyaan kepada siswa untuk mengulas kembali materi yang telah diajarkan pada pertemuan sebelumnya. (2) Guru meminta siswa untuk mengerjakan soal-soal Evaluasi sebagai latihan untuk menghadapi ulangan harian. Kegiatan Penutup Sebagai kegiatan penutup, guru menyimpulkan semua materi yang telah diajarkannya. Guru mengingatkan siswa bahwa magnet bermanfaat bagi kehidupan manusia. Oleh karena itu, siswa diharapkan menciptakan berbagai inovasi yang menerapkan konsep magnet.



Medan Magnetik



F A



=



(4π × 10 −7 )(80)(50) μ 0 I1 I 2 = N/m = 1,33 × 10–3 N/m 2π a 2π (6 × 10 −1 )



μ I



2.



F = Bqv = 2π0 a qv = 5,12 × 10–19 N



3.



f=



ω 2π



=



Bq 2π m



=



(5 × 10 −5 )(1, 6 × 10 −19 ) 2(3,14)(9,1 × 10 21 )



Hz = 1,38 × 106 Hz



2)



Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. c 6. b 2. b 7. e 3. d 8. b 4. b 9. c 5. c 10. e B. Uraian 1. a. Besar induksi magnet di pusat lingkaran = 4π × 10–5 T b. Besar induksi magnet di titik P = 1,14π × 10–6 T 3. Dalam spektograf massa, pergerakan partikel terjadi akibat perubahan energi potensial menjadi energi kinetik. Ep = Ek g ΔV =



1 2



mv2 2g ΔV m



v =



Dengan mengingat hukum II Newton pada gerak melingkar beraturan, dapat ditulis: ΣF = mas Bqv = R=



mv 2 R mv Bq



Apabila persamaan v =



2g ΔV m



dimasukkan dalam persamaan



di atas akan diperoleh sebagai berikut. R=



mv Bq



=



m Bq



R=



2g ΔV m



1 2m ΔV B q



Berdasarkan persamaan di atas, jari-jari lintasan partikel (R) berbanding lurus dengan ΔV dan berbanding terbalik dengan B. Jika jari-jari lintasan dikehendaki menjadi 2R sedangkan massa dan muatan partikel tetap, hal yang harus dilakuan sebagai berikut. a. Beda potensial dijadikan empat kali semula dan induksi magnet tetap. b. Induksi magnet dijadikan setengah kali semula dan beda potensial tetap.



Buku Guru Fisika Kelas XII



77



c. d.



Induksi magnet dan beda potensial dijadikan seperempat kali semula. Induksi magnet dijadikan dua kali semula dan beda potensial dijadikan enam belas kali semula.



5.



F = Bqv = (5 × 10–3)(1,6 × 10–19)(1,8 × 105) N = 1,44 × 10–16 N Arah elektron ke x+ sehingga arah arus ke x-. Ibu jari menunjukkan arah arus ke x–, sedangkan jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet ke y+. Jari tengah menunjukkan arah gaya Lorentz ke z-. Jadi, gaya Lorentz yang dialami elektron sebesar 1,44 × 10–16 N.



7.



B=



e d



m 6eV



9.



B=



mv qr



⇔r=



mv Bq



=



(1, 67 × 10 −27 )(1, 6 × 107 ) (5 × 10 −2 )(1, 6 × 10 −19 )



= 3,34 m



H. Program Remedial dan Pengayaan



Setelah ulangan harian, guru menganalisis hasil tes siswa untuk mengetahui ketercapaian KKM. Jika siswa belum mencapai nilai KKM, siswa diberikan remedial berupa pembuatan makalah dan pembuatan artikel yang berhubungan dengan medan magnet beserta penerapannya. Makalah dan artikel diketik rapi pada kertas A4 berdasarkan sumber dari majalah, jurnal, maupun internet. Sementara itu, bagi siswa yang telah tercapai KKM diminta membuat rangkuman medan magnetik. 1. Materi Pengayaan Kupu-Kupu Super Bernavigasi Medan Magnet Sebuah penelitian terbaru ilmuwan bahwa kupu-kupu Monarch bintik emas di Amerika Utara menggunakan medan magnet bumi dan matahari sebagai alat navigasinya. Kupu-kupu tersebut setiap tahun terbang dari Amerika ke Kanada bagian selatan dengan perjalanan migrasi hingga ribuan kilometer. Selama ini, para ilmuwan menganggap bahwa serangga tersebut menggunakan bantuan matahari sebagai sistem navigasinya. Namun, perkiraan tersebut keliru sebab mereka tetap terbang meski cuaca buruk. Ahli Biologi dari Messachusetts, Amerika Serikat menuturkan bukti yang menunjukkan kupu-kupu Monarch bintik emas merupakan spesies serangga pertama yang bermigrasi ribuan kilometer. Caranya menempatkan kupu-kupu Monarch tersebut dalam sebauh simulator penerbangan yang dikelilingi berbagai medan magnet buatan. Pada pengujian awal, sebagian besar kupu-kupu Monarch menuju ke arah khatulistiwa. Sementara itu, ketika sudut kemiringan medan magnet terbalik, mereka menuju ke arah utara. Adapun laporan terbaru terkait kupukupu tersebut dipublikasikan di majalah Nature Communications. Dengan adanya penelitian ini, kupu-kupu Monarch dimasukkan dalam spesies yang menggunakan sistem navigasi medan magnet bumi dan dimasukkan ke dalam spesies cerdas karena membantu bertahan hidup meskipun kondisi alam yang tidak mendukung.



78



Medan Magnetik



2.



Soal Pengayaan Adapun materi untuk siswa berupa soal analisis dapat disimak dari soal berikut. Gambar di samping memperlihatkan sebuah susunan spektrometer yang digunakan untuk mengukur massa ion-ion. Sebuah ion yang massanya M dan muatannya +q dihasilkan sumber S. Ion tersebut dipercepat oleh beda potensial V dan dibelokkan ketika memasuki medan magnet B. Jika di dalam medan tersebut ion membentuk lintasan setengah lingkaran dan akhirnya menumbuk pelat fotografis pada jarak x dari celah masuk ion, tentukan hubungan massa ion tersebut! Jawaban: Diketahui: m = M B=B g = +q x=x V =V Ditanyakan: nilai M Jawab: Ion dipercepat oleh beda potensial V. Ep listrik = Ek qV = v =



1 2



B r q



V



x



Pelat foto



S Gambar spektrometer



mv2



2qV M



. . . (1)



Ketika ion memasuki medan magnet (B) maka ion akan mendapat gaya Lorentz sehingga mengalami gerak melingkar dengan jari-jari r =



1 2



x.



FLorentz = Fsentripetal qvB = qB =



mv 2 r



mv 1 2



x



1



( 2 qB = MV)2 1 4



q 2 B 2 x 2 = M2V 2 . . . (2)



Persamaan (1) disubstitusikan ke persamaan (2). 2gV 1 2 2 2 q B x =( M 4



)M 2



1 2 2 2 q B x = M(2V) 4



M=



B2 q 2 x gV



Buku Guru Fisika Kelas XII



79



I. Penilaian Tabel 3.4 Penilaian Pembelajaran No.



Peruntukan



Teknik Penilaian



Bentuk Penilaian



1.



Keterangan



Kompetensi Sikap Spiritual dan Sikap Sosial



Pengamatan Sikap



Penilaian Sikap



Format 1–5



2.



KD 3.3 dan KD 4.3



Tes Unjuk Kerja



Penilaian Tes Praktik dan Tes Unjuk Kerja



Format 6–8



3.



KD 3.3



Tes Tertulis



Tes Pilihan Ganda dan Uraian



Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian



4.



Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan



Portofolio



Panduan Penyusunan Portofolio



Lembar Penilaian Portofolio



J. Rangkuman 1.



2.



80



Materi tentang konsep dan fenomena kuantum menggunakan model pembelajaran Discovery, Problem Based Learning, Inquiry dan Project Based Learning. Guru sebaiknya memberikan buku alternatif lain untuk memperkaya pengetahuan siswa. Selain itu, guru sebaiknya mengajak siswa untuk membuka website yang berhubungan dengan konsep medan magnetik beserta penerapannya. Hasil yang dicapai adalah siswa dapat menjelaskan, menyelesaikan, serta menerapkan magnet dalam kehidupan sehari-hari.



Medan Magnetik



Materi yang Dipelajari • • •



GGL Induksi Induktansi Aplikasi Induksi Faraday



Menyelidiki Timbulnya GGL Induksi



• • •



Membuktikan hukum Faraday melalui percobaan. Menentukan arah GGL induksi menggunakan hukum Lenz. Melakukan kegiatan untuk menyelidiki GGL induksi pada loop kawat yang bergerak di dalam medan magnet tetap.



Menyelidiki Induktansi



• •



•



Membuktikan fenomena induktansi diri melalui percobaan. Menjelaskan induktansi pada pusat selenoid dan GGL induksi yang ditimbulkan dari hasil percobaan. Menjelaskan induktansi bersama pada koil tesla dari hasil percobaan.



Menjelaskan aplikasi induksi Faraday pada generator dan transformator serta menciptakan peralatan yang memanfaatkan induksi Faraday.



A. Pendahuluan Induksi elektromagnetik memberikan peran penting dalam konversi energi listrik. Energi mekanik pada pusat pembangkit listrik diubah menjadi energi listrik melalui generator. GGL induksi timbul apabila fluks magnetik yang melalui suatu rangkaian berubah. Pada pusat pembangkit listrik, energi mekanik menggerakkan magnet-magnet terhadap kumparan sehingga timbul GGL induksi. Komponen lain seperti transformator juga ikut berperan dalam mentransmisikan energi listrik. Induksi elektromagnetik tidak hanya berperan dalam konversi energi listrik. Penggunaan kartu ATM sangat mempermudah proses jual beli karena tidak perlu menyediakan uang tunai. Arus induksi yang timbul saat kartu ATM digesek memberikan informasi nomor kartu kredit, pemilik kartu, dan jumlah saldo dari kartu ATM ke nank pemilik kartu. Prinsip dasar induksi elektromagnetik yaitu hukum Faraday. Hukum Faraday mengaitkan perubahan fluks magnetik yang menimbulkan GGL induksi. Adapun arah GGL induksi ditentukan menggunakan hukum Lenz. Pembelajaran pada bab induksi



Buku Guru Fisika Kelas XII



81



elektromagnetik sebaiknya menggunakan metode discovery. Dengan metode tersebut siswa akan memahami fenomena induksi elektromagnetik secara nyata. Metode lain yang digunakan yaitu problem based learning dan project based learning. Siswa akan terlatih berpikir kritis dan kreatif melalui metode pembelajaran problem based learning. Metode inquiry diterapkan siswa saat melakukan tugas mandiri yang memerlukan pengamatan langsung. Adapun metode project based learning melatih kreativitas dan inovasi dalam mencipta peralatan sesuai dengan prinsip induksi Faraday. Dimensi sikap ilmiah yang diharapkan dimiliki siswa yaitu siswa dapat menerapkan perilaku ilmiah dalam aktivitas sehari-hari. Sebagai contoh, siswa harus jujur dan teliti dalam melaksanakan praktikum. Kerja sama dan tanggung jawab dalam setiap kegiatan kelompok juga diperlukan agar memberikan hasil yang maksimal. Melalui kegiatan kelompok tersebut, diharapkan siswa dapat menghargai pendapat orang lain, berani mengemukakan pendapat, dan selalu berpikir kritis dalam menyelesaikan permasalahan.



B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 4.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar



Kompetensi Dasar 3.4 Menganalisis fenomena induksi elektromagnetik dalam kehidupan seharihari.



•



Dicapai melalui kegiatan diskusi kelompok dan diskusi kelas pada saat membahas Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif, Mari Bereksplorasi, dan Review untuk dapat memahami tentang induksi elektromagnetik.



Indikator Pencapaian • •



•



•



•



4.4 Melakukan percobaan tentang induksi elektromagnetik berikut presentasi hasilnya dalam kehidupan sehari-hari.



82



Induksi Faraday



•



Dicapai melalui pembelajaran di laboratorium, di kelas, dan di luar laboratorium melalui kegiatan Mari Bereksplorasi sehingga siswa mampu memahami fenomena induksi elektromagnetik berdasarkan percobaan.



Menjelaskan timbulnya GGL induksi berdasarkan percobaan. Menganalisis arah GGL induksi hasil percobaan menggunakan hukum Lenz. Menjelaskan timbulnya GGL induksi pada loop kawat yang digerakkan di dalam medan magnet berdasarkan percobaan. Menjelaskan induktansi diri dan induktansi bersama berdasarkan hasil percobaan. Menjelaskan aplikasi induksi Faraday dalam teknologi.



Membuat laporan dan mempresentasikan hasil percobaan tentang timbulnya GGL induksi, cara menentukan arah GGL induksi, GGL induksi pada loop kawat yang bergerak di dalam medan magnet tetap, timbulnya induktansi diri, dan generator AC dan DC, serta transmisi energi listrik.



C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini siswa mampu: 1. menganalisis timbulnya GGL Induksi berdasarkan kegiatan pengamatan timbulnya GGL induksi di laboratorium; 2. menentukan arah GGL induksi atau arus induksi berdasarkan hukum Lenz melalui kegiatan pengamatan (eksperimen) di laboratorium; 3. menganalisis GGL induksi pada loop kawat yang digerakkan dalam medan magnet melalui kegiatan pengamatan (eksperimen) di laboratorium; 4. menjelaskan timbulnya induktansi diri dan induktansi bersama melalui kegiatan pengamatan (eksperimen) di laboratorium; 5. menjelaskan aplikasi induksi Faraday pada produk teknologi dengan berselancar di internet dan diskusi tentang generator AC dan DC serta transmisi energi listrik.



D. Materi Pembelajaran 1. 2. 3



GGL Induksi Induktansi Aplikasi Induksi Faraday dalam Produk Teknologi



E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.



Alat dan Bahan a. Kumparan b. Magnet batang c. Galvanometer d. Sakelar e. Kawat penghantar f. Medan magnet tetap g. Lampu h. Baterai i. Hambatan geser (rheostat) j. Multimeter k. Dinamo sepeda



2.



Media Pembelajaran a. Perangkat komputer dan proyektor b. Benda-benda di sekitar



3.



Sumber Belajar a. Fisika Universitas Jilid 2, bab Induksi Elektromagnetik dan bab Induktansi, oleh Young dan Freedman. b. Fisika untuk Sains dan Teknik, bab Hukum Faraday dan bab Induktansi, oleh Serway dan Jewett. c. Fisika Mengungkap Fenomena Alam untuk Kelas XII SMA/MA, bab Induksi Elektromagnetik, oleh Hartanto, Reza Widya Satria, dan Maharani Hamidah.



Buku Guru Fisika Kelas XII



83



F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1.



Pendekatan Pembelajaran Scientific Approach



2.



Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Discovery c. Inquiry



3.



Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Eksperimen c. Pemberian Tugas dan Resitasi d. Demonstrasi e. Tanya jawab f. Latihan



G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.



Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pada pertemuan pertama bertujuan agar siswa memahami timbulnya GGL induksi melalui percobaan. Lakukan kegiatan pembelajaran secara berkelompok di laboratorium agar kegiatan berjalan lancar. Persiapkan alat dan bahan yang diperlukan yaitu: kumparan, magnet batang, dan galvanometer. Usahakan agar setiap kelompok dapat melakukan percobaan secara mandiri. Guru meminta siswa agar saling bekerja sama saat praktikum, berhatihati dalam menggunakan alat-alat laboratorium, serta teliti dan objektif dalam melakukan pengamatan. b.



84



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen dan Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan apersepsi dengan membahas penggunaan energi listrik. Guru menanyakan proses konversi energi pada bermacam-macam pembangkit listrik. Guru menjelaskan peran induksi elektromagnetik dalam konversi energi listrik. Guru menanyakan fenomena induksi elektromagnetik sehingga dapat menghasilkan GGL induksi. b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidki Timbulnya GGL Induksi. Tujuan dari kegiatan ini adalah untuk mengetahui proses munculnya GGL induksi. Alat yang digunakan adalah magnet batang, kumparan, dan galvanometer sebagai pendeteksi arus, sakelar, dan power supply.



Induksi Faraday



c)



c.



(1) Mengamati Mengamati proses timbulnya GGL induksi. GGL dapat diidentifikasi melalui gerakan jarum galvanometer. (2) Menanyakan Menanyakan besaran-besaran yang menyebabkan timbulnya GGL induksi. (3) Mengumpulkan informasi (a) Mengumpulkan informasi pada literatur terkait penyebab pergerakan jarum galvanometer. (b) Mendiskusikan gerakan jarum yang menyimpang ke kanan dan ke kiri dari angka nol. (4) Mengasosiasi Menganalisis besarnya perubahan fluks magnet terhadap pergerakan jarum. Menjawab pertanyaan pada poin diskusi. (5) Mengomunikasikan Membuat laporan singkat yang memuat judul, tujuan, hasil pengamatan, jawaban pertanyaan, dan kesimpulan. Menyampaikan hasil pengamatan di depan kelas dalam forum diskusi yang dipimpin oleh guru. Catatan: Kegiatan ini dapat dilakukan secara bergantian jika alat yang tersedia di laboratorium tidak mencukupi. Selama kegiatan berlangsung, guru melakukan penilaian sikap dan penilaian unjuk kerja. Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan menanyakan kembali hukum Faraday tentang timbulnya GGL induksi.



Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Timbulnya GGL Induksi Galvanometer yang menyimpang ketika magnet digerakkan keluar-masuk kumparan menunjukkan adanya arus listrik yang mengalir pada rangkaian. Akan tetapi, ketika magnet diam (stasioner) baik berada di luar maupun di dalam kumparan, jarum galvanometer tetap diam. Arus listrik yang mengalir ketika magnet digerakkan keluar-masuk kumparan disebut arus induksi. Adapun tegangan yang ditimbulkan sehingga menyebabkan adanya arus induksi dinamakan GGL induksi. Dengan demikian, GGL induksi timbul ketika terjadi perubahan fluks magnetik di dalam kumparan. Pada percobaan selanjutnya, magnet batang diganti dengan kumparan kecil yang dihubungkan dengan sumber tegangan. Dari bab medan magnetik telah Anda ketahui bahwa adanya arus listrik dapat menimbulkan medan magnet. Ketika kumparan kecil dihubungkan dengan sumber tegangan, timbul medan magnet di dalam kumparan kecil tersebut. Apabila kumparan kedua stasioner, tidak ada arus listrik yang mengalir pada kumparan kedua. Akan tetapi, ketika kumparan kecil digerakkan keluar-masuk kumparan kedua, akan timbul arus listrik pada kumparan kedua. Dengan demikian, GGL induksi timbul ketika terjadi perubahan fluks magnetik di dalam kumparan.



Buku Guru Fisika Kelas XII



85



Selanjutnya, sakelar yang dibuka-tutup menyebabkan adanya arus listrik yang berubah-ubah di dalam kumparan kecil. Arus listrik yang berubah-ubah pada kumparan kecil menyebabkan medan magnet yang ditimbulkan juga berubah-ubah. Perubahan medan magnet tersebut menyebabkan timbulnya GGL induksi di dalam kumparan kedua. Jadi, GGL induksi ditimbulkan karena adanya perubahan fluks magnetik di dalam kumparan besar. Hal ini dapat dilihat dengan menyimpangnya jarum galvanometer. Perubahan fluks magnetik di dalam kumparan besar dapat terjadi karena medan magnetik yang berubah terhadap waktu, maupun karena kumparan digerakkan di dalam medan magnetik nonhomogen. 2.



Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kedua bertujuan agar siswa dapat menentukan arah GGL induksi atau arah arus induksi menggunakan hukum Lenz. Seperti pada pertemuan pertama, kegiatan pembelajaran pada pertemuan kedua juga dilaksanakan di ruang laboratorium. Periksa kembali kelengkapan alat dan bahan yang diperlukan sebelum pembelajaran dimulai. Materi untuk Guru: Menentukan Arah GGL Induksi Langkah-langkah yang harus dilakukan untuk menganalisis arah GGL induksi sebagai berikut. JG 1. Tentukan arah medan magnetik B , lalu tetapkan sebuah arah positif untuk JG luas penampang kumparan sebagai luas vektor A . JG JG 2. Dari luas vektor A dan medan magnetik B , tentukan tanda fluks magnetik ΦB JG JG dΦ dan kecepatan perubahannya ( dt ). Ingat bahwa ΦB = B · A = B A cos θ. Dengan JG JG demikian, jika arah luas vektor A dan medan magnetik B searah (θ = 0°), maka JG fluks magnet ΦB bernilai positif. Akan tetapi jika luas vektor A dan medan JG magnetik B berlawanan arah (θ = 180°) maka fluks magnet bernilai negatif. JG Agar tidak membingungkan siswa, tetapkan arah luas vektor A searah dengan JG medan magnetik B agar fluks magnetik ΦB bernilai positif. 3. Tentukan tanda GGL induksi atau arus induksi. Jika fluks magnetik semakin dΦ



bertambah, maka dt bernilai positif sedangkan arah GGL induksi atau arus induksi bernilai negatif karena menentang perubahan fluks tersebut. Sebaliknya, dΦ



4.



86



jika fluks magnetik semakin berkurang, maka dt bernilai negatif sedangkan arah GGL induksi atau arus induksi bernilai positif. Tentukan arah GGL induksi atau arus induksi menggunakan kaidah tangan kanan. Genggam tangan kanan Anda, arahkan ibu jari sesuai arah luas vektor JG A . Jika GGL induksi bernilai positif maka arah GGL induksi atau arus induksi searah dengan arah keempat jari pada genggaman tangan kanan. Sebaliknya jika GGL induksi bernilai negatif maka arah GGL induksi atau arus induksi berlawanan arah dengan arah keempat jari pada genggaman tangan kanan.



Induksi Faraday



Perhatikan contoh berikut. Kutub utara magnet digerakkan memasuki kumparan seperti gambar berikut.



Iind G



Sumber: Dokumen Penerbit



Gambar 4.1 Kutub utara magnet digerakkan memasuki kumparan



1.



2.



3.



Arah medan magnetik keluar dari kutub utara sehingga berarah ke kanan. JG Tetapkan luas vektor A ke kanan sehingga searah dengan medan magnetik JG B . Dengan demikian, fluks magnetik bernilai positif FB bernilai positif. Oleh karena magnet digerakkan memasuki kumparan, maka fluks magnetik dΦ



di dalam kumparan bertambah sehingga dt bernilai positif, sedangkan arah GGL induksi atau arus induksi bernilai negatif. Gunakan kaidah tangan kanan untuk menentukan arah GGL induksi. Ibu JG JG jari searah dengan luas vektor A dan medan magnetik B ke kanan. GGL induksi bernilai negatif sehingga berlawanan dengan arah keempat jari. Dengan demikian jarum galvanometer menyimpang ke kanan seperti Gambar 4.2(a). G ΔB



G ΔB



G I ind Δ B′



G I ind Δ B′



G (a)



G (b)



Sumber: Dokumen Penerbit



Gambar 4.2 Arah arus induksi



4.



Perhatikan Gambar 4.2(b). Ketika magnet dikeluarkan dari dalam dΦ



kumparan, maka fluks magnetik akan berkurang sehingga dt bernilai negatif sedangkan arah GGL induksi atau arus induksi bernilai positif. Arah GGL induksi atau arus induksi searah dengan keempat jari sehingga jarum galvanometer menyimpang ke kiri. b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery dan Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Diskusi, serta Pemberian Tugas dan Resitasi



Buku Guru Fisika Kelas XII



87



3)



88



Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menanyakan arah GGL induksi atau arus induksi yang dihasilkan dari percobaan pada pertemuan pertama. Guru menjelaskan arah GGL induksi dapat ditentukan menggunakan hukum Lenz. b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menentukan Arah GGL Induksi. Tujuan dari kegiatan ini adalah untuk menyelidiki arah GGL induksi. Arah GGL induksi dipengaruhi oleh fluks maget. Guru menganjurkan siswa agar teliti dan objektif saat melakukan pengamatan. Guru juga meminta siswa agar selalu bekerja sama dalam melaksanakan praktikum, berani mengemukakan pendapat dengan santun, dan selalu menghargai pendapat orang lain. (1) Mengamati Mengamati arah GGL induksi berdasarkan gerakan bolak-balik jarum galvanometer. (2) Menanyakan Menanyakan pengaruh medan magnet teradap arah GGL induksi. (3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi melalui studi literatur, lalu mendiskusikan gejala yang timbul. (4) Mengasosiasi (a) Menganalisis hasil pengamatan, lalu menghubungkannya dengan literatur. (b) Menjawab pertanyaan pada poin diskusi, lalu menyimpulkan. (5) Mengomunikasikan Membuat laporan resmi yang memuat judul, tujuan, hasil pengamatan, pembahasan yang di dalamnya termasuk jawaban pertanyaan, dan kesimpulan. Menyampaikan hasil pengamatan di depan kelas dalam bentuk power point dalam forum diskusi kelas. Catatan: Metode pembelajaran dalam kegiatan ini dapat diganti dengan metode demonstrasi. Guru menunjuk salah satu siswa untuk mendemonstrasikan kegiatan ini. Siswa yang lain memerhatikan gerakan magnet dan gerakan jarum galvanometer. Selama kegiatan berlangsung, guru selalu memantau sikap siswa sehingga diperoleh penilaian sikap dan unjuk kerja siswa. c) Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali hukum Lenz. Guru memberikan Tugas Mandiri: Pengaruh Hambatan terhadap Arus Induksi sebagai tugas rumah secara individu.



Induksi Faraday



3.



Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pada pertemuan ketiga bertujuan agar siswa memahami timbulnya GGL induksi pada loop kawat yang digerakkan di dalam medan magnet tetap. Lakukan kegiatan pembelajaran secara berkelompok di laboratorium agar kegiatan berjalan lancar. b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery, Inquiry, dan Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Diskusi, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru membahas Tugas Mandiri: Pengaruh Hambatan terhadap Arus Induksi. Guru merangsang rasa ingin tahu siswa dengan memberikan pertanyaan: mungkinkah GGL induksi timbul ketika loop kawat digerakkan di dalam medan magnet tetap? b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki GGL Induksi pada Loop Kawat yang Bergerak dalam Medan Magnet Tetap. Tujuan dari kegiatan ini untuk menyelidiki kemunculan GGL induksi pada kawat yang berada dalam medan magnet. Dalam kasus ini, GGL tetap muncul karena pada loop kawat terjadi perubahan fluks magnetik. Inti dari munculnya GGL induksi adalah perubahan jumlah garis-garis medan magnet dala loop kawat. Prinsip ini digunakan dalam generator. (1) Mengamati Mengamati munculnya GGL induksi pada loop kawat bergerak dalam medan magnet tetap. (2) Menanyakan Menanyakan pengaruh perubahan luas permukaan koil, kecepatan pergerakan loop kawat dan jumlah lilitan terhadap GGL induksi yang yang dihasilkan. (3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi dengan cara studi literatur untuk mencari faktor-faktor yang memengaruhi GGL induksi pada loop kawat. (4) Mengasosiasi Manganalisis gejala yang timbul dengan melakukan crosscheck pada informasi yang diperoleh saat melakukan studi literatur. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan hasil diskusi yang memuat judul, hasil pengamatan, dan pembahasan, lalu disampaikan dalam diskusi kelas. Guru menekankan siswa untuk jujur dan objektif dalam mencantumkan hasil pengamatan.



Buku Guru Fisika Kelas XII



89



Catatan: Guru dapar mengunduh video animasi munculnya GGL induksi pada loop kawat bergerah yang berada dalam medan magnet tetap. c)



c.



Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan menanyakan kembali hukum Faraday tentang timbulnya GGL induksi pada fitur Bertindak Kreatif. Guru meminta siswa mengerjakan soal-soal Review subbab A sebagai latihan di rumah.



Kunci Jawaban 1)



Tugas Mandiri: Pengaruh Hambatan terhadap Arus Induksi Arus induksi selalu menentang setiap perubahan fluks magnetik yang melalui sebuah rangkaian. Besar arus induksi ditentukan oleh hambatan rangkaian. Semakin besar hambatan rangkaian, arus induksi semakin kecil. Akibatnya, semakin mudah pula perubahan fluks menghasilkan GGL induksi. Sebaliknya, semakin kecil hambatan rangkaian, arus induksi yang mengalir semakin besar dan semakin sukar sebuah perubahan fluks menghasilkan efek. Apabila hambatan bernilai nol, arus induksi akan terus mengalir meskipun GGL induksi telah lenyap. Material yang memiliki hambatan bernilai nol dinamakan superkonduktor.



2)



Mari Bereksplorasi: Menyelidiki GGL Induksi pada Loop Kawat yang Bergerak dalam Medan Magnet Tetap GGL induksi timbul apabila terdapat perubahan fluks magnetik di dalam kumparan. Medan magnetik konstan sedangkan kumparan (loop kawat) bergerak keluar-masuk kumparan. Dengan demikian, luas kumparan yang berada di dalam medan magnet berubah-ubah. Dari bab JG JG medan magnetik telah dijelaskan bahwa ΦB = B · A = BA cos θ. Perubahan luas kumparan menyebabkan terjadinya perubahan fluks magnetik yang menghasilkan GGL induksi. Semakin cepat kumparan digerakkan, perubahan fluks magnetik semakin besar sehingga GGL induksi yang dihasilkan juga semakin besar. Perhatikan gambar di samping! GGL induksi yang dihasilkan dari perubahan fluks magnetik dihitung sebagai berikut.



εind = = =



dΦ – dtB dA –B dt d( xl) –B dt dx –Bl dt



= = –Blv



90



Induksi Faraday



P



G



l



v



Q x Sumber: Dokumen Penerbit



Gambar 4.3 GGL induksi pada loop kawat



3) Bertindak Kreatif GGL induksi ditimbulkan oleh perubahan fluks magnetik dalam kumparan. Semakin besar perubahan fluks magnetik, semakin besar GGL induksi yang dihasilkan. GGL induksi dapat diperbesar dengan cara: a) memperbanyak jumlah lilitan kumparan; b) mempercepat perubahan fluks magnetik dengan mempercepat gerak kumparan di dalam medan magnet atau mempercepat gerak magnet di dalam kumparan; c) memperbesar medan magnet; d) memperbesar luas loop kumparan di dalam medan magnet. 4)



Review Subbab A 1. 2. 3. 4.



4.



a. 8 3 × 10–4 Wb b. 8 × 10–4 Wb 6 × 10–7 A 2,125 × 10–5 Wb 1,25 × 10–3 A



Pertemuan IV (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pada pertemuan keempat bertujuan agar siswa memahami timbulnya induktansi diri pada kumparan melalui percobaan. Lakukan kegiatan pembelajaran secara berkelompok di laboratorium agar kegiatan berjalan lancar. b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery dan Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Diskusi, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Pendahuluan Guru memberikan apersepsi dengan mendiskusikan terbentuknya percikan bunga api dari sebuah aki mobil 12 V melalui sebuah busi. Guru menanyakan proses terjadinya induktansi pada kumparan. b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Timbulnya Induktansi Diri. Kegiatan ini bertujuan untuk menyelidiki induktansi diri pada kumparan (induktor). (1) Mengamati Mengamati nyala lampu dan tegangan yang terukur sebagai akibat dari induktansi diri yang dimiliki oleh induktor. (2) Menanyakan (a) Menanyakan faktor yang memengaruhi nyala lampu ketika lampu dirangkai dengan induktor dan dialiri arus. (b) Menanyakan faktor yang memengaruhi besar tegangan yang terukur pada induktor ketika nilai hambatan yang dirangkai dengannya diubah secara tiba-tiba. Buku Guru Fisika Kelas XII



91



c)



c.



5.



92



(3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi dengan cara studi literatur tentang induktansi diri pada induktor. (4) Mengasosiasi Manganalisis gejala yang timbul ketika percobaan berlangsung, lalu menjawab pertanyaan yang ada pada poin diskusi. (5) Mengomunikasikan Membuat laporan hasil pengamatan yang memuat judul, hasil pengamatan, dan pembahasan, lalu disampaikan dalam diskusi kelas. Guru menekankan siswa untuk menghargai pendapat teman saat berada si dalam forum maupun dalam kegiatan seharihari. Catatan: Jika tidak ada hambatan geser dapat digunakan beberapa resistor yang disusun paralel. Untuk mengubah nilai hambatan, siswa dapat melepas salah satu resistor tanpa memutus rangkaian. Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan menanyakan kembali timbulnya induktansi diri. Guru meminta siswa mengerjakan Tugas Mandiri: Induktansi pada Pusat Solenoid secara mandiri.



Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Timbulnya Induktansi Diri Percobaan terdiri atas lampu yang dipasang paralel dengan kumparan dan dihubungkan dengan sumber tegangan. Saat sakelar dibuka, lampu tidak langsung menyala terang. Begitu pula saat sakelar ditutup. Lampu tetap menyala selama beberapa saat, lalu meredup, dan akhirnya padam. Pada saat sakelar dibuka, terjadi perubahan arus listrik (DI ) pada kumparan dari ada menjadi nol. Perubahan arus ini menyebabkan timbulnya GGL induksi di dalam kumparan itu sendiri. Adapun pada saat sakelar ditutup, terjadi perubahan arus dari nol menjadi ada. GGL induksi yang timbul pada kumparan ini menentang sumber tegangan baterai sehingga lampu tidak langsung menyala terang. Gejala timbulnya GGL induksi dapat diamati dengan mengubah-ubah arus secara cepat. Hal ini dilakukan dengan memasang rheostat (hambatan geser) pada rangkaian. Apabila arus listrik diperbesar secara cepat dengan memperkecil rheostat, terlihat GGL induksi yang timbul pada kumparan semakin besar. Hal ini dapat diamati pada voltmeter. Dari percobaan ini disimpulkan bahwa GGL induksi diri sebanding dengan laju perubahan arus terhadap waktu. Adapun konstanta kesebandingan dinamakan induktansi diri dengan satuan Henry.



Pertemuan V (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kelima melanjutkan pembahasan induktansi diri. Kegiatan pembelajaran berupa diskusi informasi yang dilakukan di dalam kelas.



Induksi Faraday



b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery, Inquiry, dan Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Pendahuluan Guru meminta siswa mengamati pengaruh induktansi pada rangkaian dan membandingkannya dengan percobaan yang telah dilakukan pada pertemuan keempat. b) Kegiatan Inti (1) Guru membahas Tugas Mandiri: Induktansi Diri di Pusat Solenoid. (2) Guru menjelaskan energi yang tersimpan pada induktor saat terjadi pertumbuhan arus. (3) Guru mengelaborasikan induktansi diri untuk menjelaskan induktansi bersama pada dua buah kumparan. (4) Guru menjelaskan persamaan induktansi bersama dan GGL induksi yang dihasilkan. c) Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan memberikan pertanyaan yang terdapat dalam fitur Bertindak Kreatif. Guru meminta siswa mengerjakan Tugas Mandiri: Koil Tesla dan soal-soal Review subbab B sebagai latihan di rumah.



c.



Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Induktansi Diri di Pusat Solenoid Perhatikan gambar solenoid se→⎯⎯⎯ panjang l yang terdiri atas N buah lilitan di samping. Induksi magnetik di pusat solenoid: B=



A



⎯⎯⎯→



μ 0 NI A



Fluks magnetik dalam solenoid:



ΦB = BA =



μ0 NIA



Sumber: Dokumen Penerbit



Gambar 4.4 Induktansi pada solenoid



A



Induktansi pada koil atau kumparan dirumuskan: L=



NΦB I



Substitusi fluks magnetik pada persamaan induksi di atas diperoleh: L =



N



μ0 NIA A



I



=



μ0 N 2 A A



Apabila kumparan diisi dengan bahan yang memiliki permeabilitas relatif μr, maka induktansi kumparan menjadi: Lb =



μrμ0 N 2 A A



= μrL



Buku Guru Fisika Kelas XII



93



2)



6.



Bertindak Kreatif Peran induktansi pada peralatan arus searah yaitu menjaga peralatan arus searah dari penurunan atau kenaikan arus listrik yang tiba-tiba pada peralatan tersebut. Penurunan atau kenaikan arus yang tiba-tiba dapat merusak komponen-komponen peralatan listrik.



Pertemuan VI (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kelima melanjutkan pembahasan induktansi diri. Kegiatan pembelajaran berupa diskusi informasi yang dilakukan di dalam kelas. Guru menyarankan agar siswa terlibat aktif dalam diskusi dibuktikan dengan berani mengajukan pertanyaan atau pendapat. Guru meminta siswa agar selalu menghargai pendapat orang lain saat berdiskusi. b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) 3)



c.



Metode Pembelajaran: Diskusi, Pemberian Tugas dan Resitasi, serta Latihan Langkah-Langkah Pembelajaran a) Pendahuluan Guru mengingatkan kembali materi yang telah dipelajari. b) Kegiatan Inti (1) Guru membahas Tugas Mandiri: Koil Tesla. (2) Guru meminta siswa mengerjakan soal-soal Review di depan kelas, lalu membahasnya bersama siswa lainnya. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, lalu meminta siswa mengerjakan Tugas Mandiri: Menyelidiki Dinamo Sepeda.



Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Koil Tesla Arus I, pada koil 1 menimbulkan medan magnetik B, di pusat koil. B1 =



μ 0 N1I1 A



Adapun fluks magnetik di dalam koil sebesar:



ΦB = B1A =



μ 0 N1I1 A



1



Oleh karena solenoid yang sangat panjang tidak menghasilkan medan magnetik di luar koilnya, fuks magnetik di dalam koil 2 sama dengan fluks magnetik di dalam koil 1 (ΦB =ΦB ). Dengan demikian, induktansi bersama 1 2 kedua koil dirumuskan: M=



94



Induksi Faraday



N 2 Φ B2 I1



=



N 2 ⎛⎜ μ0 N1I1A ⎞⎟ ⎝



A



I1



⎠



=



μ 0 N1 N 2 A A



2)



7.



Review subbab B 1. 10 V 2. 7,85 × 10–8 H 3. 6 V 4. a ke b



Pertemuan VII (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan ketujuh bertujuan agar siswa memahami aplikasi induksi faraday dalam produk teknologi. b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning, Discovery, dan Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, Latihan, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-LangkahPembelajaran a) Pendahuluan Guru menanyakan peralatan yang menerapkan induksi Faraday. Guru membahas Tugas Mandiri: Menyelidiki Dinamo Sepeda. b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Generaor AC dan DC serta Transmisi Energi Listrik. Kegiatan ini dilakukan untuk mengetahui peran induksi elektromagnetik pada generator AC dan DC. Guru meminta siswa agar selalu aktif dalam pembelajaran. (1) Mengamati Mengamati pemanfaatan induksi elektromagnetik melalui pengamatan di media internet. (2) Menanyakan (a) Menanyakan prinsip transmisi energi pada generator dan motor listrik. (b) Menanyakan perdedaan generator AC dan DC (c) Menanyakan prinsip kerja transformator (d) Menanyakan perbedaan trafo step up dan step down (3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi dengan cara berdiskusi dengan teman untuk membahas informasi yang diperoleh dari internet. (4) Mengasosiasi Manganalisis dan menjawab pertanyaan pada poin diskusi. (5) Mengomunikasikan Membuat laporan hasil diskusi dalam format judul, hasil pengamatan, pembahasan, dan kesimpulan, lalu disampaikan dalam diskusi kelas. Catatan: Guru dapat mencari informasi dari internet terlebih dahulu, lalu mencetaknya sebagai bahan diskusi siswa. Hal ini dapat dilakukan apabila media informasi (internet) di sekolah terbatas atau tidak disediakan.



Buku Guru Fisika Kelas XII



95



c)



c.



Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, lalu memberikan pertanyaan-pertanyaan yang terdapat dalam fitur Bertindak Kreatif. Guru meminta siswa mengerjakan Review subbab C sebagai latihan di rumah. Guru mengingatkan siswa tentang tugas proyek yang harus dipresentasikan pada pertemuan selanjutnya.



Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Menyelidiki Dinamo Sepeda Dinamo sepeda menghasilkan GGL induksi sehingga dapat menyalakan lampu. GGL induksi yang dihasilkan sebanding dengan kecepatan kayuh sepeda. Semakin cepat sepeda dikayuh, perubahan fluks magnetik di dalam kumparan dinamo akan semakin besar sehingga GGL induksi yang dihasilkan semakin besar. 2) Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Generator AC dan DC serta Transmisi Energi Listrik Generator berfungsi mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Sebaliknya, motor listrik berfungsi mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Ada dua macam generator, yaitu generator AC dan generator DC. a) Generator Arus Bolak-Balik (Generator AC) Generator AC memiliki 2 buah cincin putar sehingga arus listrik yang timbul berupa arus bolak-balik (arus AC). Kumparan U



Cincin putar S



GGL +



NBAω



0 GGL –



Sikat



1 putaran



Sumber: Dokumen Penerbit



Sumber: Dokumen Penerbit



Gambar 4.5 Komponen-komponen generator AC



Gambar 4.6 Grafik hubungan GGL induksi dengan waktu pada generator AC



b)



96



waktu



Induksi Faraday



Generator Arus Searah (Generator DC) Generator DC hanya memiliki satu cincin yang terbelah di tengahnya yang disebut cincin belah atau komutator. Dengan adanya komutator ini, arus listrik yang ditimbulkan berupa arus searah (arus DC).



Magnet



Putar



GGL +



NBA ω



0



waktu



GGL – Komutator



Galvanometer



1 putaran



Sumber: Dokumen Penerbit



Sumber: Dokumen Penerbit



Gambar 4.7 Komponen-komponen generator DC



Gambar 4.8 Grafik hubungan GGL induksi dengan waktu pada generator DC



Prinsip kerja generator yaitu ketika kumparan diputar dalam medan magnet, fluks magnetnya berubah-ubah sehingga menimbulkan GGL induksi. Faktor-faktor yang memengaruhi GGL induksi pada generator antara lain induksi magnet, kecepatan putaran, luas bidang kumparan, dan jumlah lilitan kumparan. Generator pusat pembangkit listrik biasanya menghasilkan tegangan listrik bolak-balik sebesar 25.000 volt. Tegangan ini dinaikkan menggunakan transformator step-up hingga ratusan ribu volt untuk mengurangi energi listrik yang hilang selama proses transmisi jarak jauh. Transformator step-down selanjutnya dipasang pada jaringan distribusi lokal untuk menurunkan tegangan yang selanjutnya didistribusikan ke kantor-kantor dan rumah-rumah. 3)



Bertindak Kreatif Beberapa kerugian pada transformator sebagai berikut. 1. Kerugian tembaga, yaitu kerugian lilitan tembaga yang disebabkan oleh resistansi tembaga dan arus listrik yang mengalirinya. 2. Kerugian kopling, yaitu kerugian yang terjadi karena kopling primersekunder tidak sempurna sehingga tidak semua fluks magnet yang diinduksikan primer memotong lilitan sekunder. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung lilitan secara berlapis-lapis antara primer dan sekunder. 3. Kerugian kapasitas liar, yaitu kerugian yang disebabkan oleh kapasitas liar yang terdapat pada lilitan-lilitan transformator. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung lilitan primer dan sekunder secara semiacak (bank winding). 4. Kerugian histeresis, yaitu kerugian yang terjadi ketika arus primer AC berbalik arah. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggunakan material inti reluktansi rendah. 5. Kerugian efek kulit, yaitu arus listrik cenderung untuk mengalir pada permukaan konduktor. Hal ini memperbesar kerugian kapasitas dan juga menambah resistansi relatif lilitan. Kerugian ini dapat dikurang dengan menggunakan kawat Litz, yaitu kawat yang terdiri atas beberapa kawat kecil yang saling terisolasi. Untuk frekuensi radio digunakan kawat geronggong atau lembaran tipis tembaga sebagai ganti kawat biasa.



Buku Guru Fisika Kelas XII



97



6.



4)



5)



Kerugian arus eddy (arus olak), kerugian yang disebabkan oleh GGL masukan yang menimbulkan arus dalam inti magnet yang melawan perubahan fluks magnet yang membangkitkan GGL. Dengan adanya fluks magnet yang berubah-ubah, terjadi olakan fluks magnet pada material inti. Kerugian ini berkurang jika digunakan inti berlapis-lapis.



Review Subbab C 1. 234 lilitan 2. a. 500 W b. 240 V c. 208 A 3. 25% 4. a. 40 W b. 250 lilitan c. 2 A d. 0,3 A Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. d 2. a 3. b 4. a 5. b B.



6. 7. 8. 9. 10.



b a b b c



Uraian 1. Diketahui:



N = 500 lilitan ΔΦ = 2,5 × 10–3 Wb Δt = 0,02 s Ditanyakan: ε Jawab:



εind = –N



ΔΦ Δt



= –500



(2, 5 × 10 −3 ) (0, 02)



volt



= –62,5 volt Tanda negatif menunjukkan GGL yang timbul berlawanan dengan perubahan fluks magnet. Jadi, GGL induksi kumparan sebesar 62,5 volt. 3.



98



Induksi Faraday



Diketahui:



A = 32 cm = 0,32 m B = 0,75 T v = 8 m/s R = 20 Ω Ditanyakan: ε dan I



Jawab: 1) ε = B A v = (0,75)(0,32)(8) V = 1,92 V 2)



ε



I = R =



5.



1, 92 V 20 Ω



= 0,096 A = 96 mA = 1 cm2 = 10–4 m2 = 25 mA = 25 × 10–3 A = 5.000 = 80 cm = 0,8 m L W



Diketahui:



A I N A Ditanyakan: a. b. Jawab: a.



L = =



μ0 A N 2 A (4π × 10 −7 )(10 −4 )(5.000)2 0, 8



= 1,25π × 10–3 H Jadi, induktansi toroid sebesar 1,25π × 10–3 H. b.



W =



1 2



LI2



=



1 2



(1,25π × 10–3)(25 × 10–3)2



= 3,9π × 107 J Jadi, energi yang tersimpan dalam toroid 3,9π × 107 J. 7.



Diketahui:



L =1H I1 = 0,1 A I2 = 0,05 A Δt = 10 ms = 0,01 s Ditanyakan: ε Jawab: ΔI



ε = –L Δt = –(1)



(0, 05 − 0,1) 0, 01



V=5V



Jadi, GGL induksi yang dibangkitkan solenoid sebesar 5 volt. 9.



A = 200 cm2 = 2 × 10–2 m2 N = 1.000 lilitan ω = 1.800 rpm = 60π rad/s B = 0,2 T Ditanyakan: εmaks Jawab: εmaks = NBAω = (1.000)(0,2 T)(2 × 10–2 m)(60π rad/s) = 240π Jadi, GGL induksi maksimum yang dihasilkan generator 240π. Diketahui:



Buku Guru Fisika Kelas XII



99



H. Program Remedial dan Pengayaan Berdasarkan analisis hasil tes peserta didik yang belum memenuhi KKM diberi program remedial dengan mempelajari kembali materi yang belum dikuasai. Adapun bagi siswa yang sudah memenuhi KKM di beri program pengayaan. Program remidial dan program pengayaan dilakukan bersamaan di luar pembelajaran. Materi Pengayaan Arus Pusaran (Eddy Current) Arus eddy merupakan arus listrik yang diinduksikan ke dalam konduktor dengan mengubah medan magnet konduktor tersebut. Sirkulasi pusaran arus ini memiliki induktansi dan medan magnet. Medan ini dapat menyebabkan tolakan, tarikan, dorongan, dan efek pemanasan. Arus eddy terbentuk ketika terjadi perubahan letak konduktor dalam sebuah medan magnet. Konduktor yang bergerak dalam sebuah medan magnet yang tetap ataupun megan magnet yang berubah di sekitar konduktor yang diam, keduanya menyebabkan arus eddy terbentuk dalam konduktor tersebut. Perhatikan Gambar 4.9 berikut.



O



a



JG B



c



b



JG F



(a)



(b)



Sumber: Young dan Freedman, 2004



Gambar 4.9 a. Cakram logam berotasi melewati medan magnet B b. Arus eddy pada cakram logam



1.



2.



100



Timbulnya arus eddy dapat dimanfaatkan pada berbagai peralatan sebagai berikut. Rotasi cakram logam pada pengukur daya listrik. Cakram logam berotasi akibat adanya arus eddy. Arus eddy diinduksi oleh medan magnet yang berubah karena adanya perubahan arus listrik PLN yang mengalir secara sinusoidal dalam sebuah koil. Tungku pembakaran induksi. Arus eddy digunakan untuk memanaskan material dalam wadah tertutup. Hal ini dilakukan untuk menghindari kontaminasi atau pencemaran pada material tersebut.



Induksi Faraday



3.



Detektor logam. Detektor logam biasanya digunakan di bandara untuk menjaga keamanan. Detektor logam beroperasi dengan mendeteksi arus pusaran yang diinduksi benda-benda logam. Perhatikan Gambar 4.10.



JG B0



Koil yang mentransmisikan



I0



JG B



r



Koil Penerima



Arus pusaran Sumber: Young dan Freedman, 2004



Gambar 4.10 Prinsip kerja detektor logam di bandara



Arus eddy juga dapat menimbulkan kerugian. Dalam sebuah transformator, koil-koil yang terbungkus di sekitar teras besi mengalirkan arus bolak-balik (AC) yang berbentuk sinusoidal. Arus AC tersebut menimbulkan arus eddy di dalam teras besi. Energi listrik berubah menjadi panas sehingga menimbulkan kerugian. Untuk memperkecil kerugian, teras besi dirancang sehingga lintasan arus eddy menjadi sesempit mungkin.



I. Penilaian Tabel 4.2 Penilaian Pembelajaran No.



Peruntukan



Teknik Penilaian



1.



Kompetensi Sikap Spiritual dan Sikap Sosial



Pengamatan Sikap



Penilaian Sikap



Format 1–5



2.



KD 3.4, KD 4.4



Tes Unjuk Kerja



Penilaian Praktik dan Tes Unjuk Kerja



Format 6–8



3.



KD 3.4



Tes Tertulis



Tes Pilihan Ganda dan Uraian



Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian



4.



Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan



Portofolio



Panduan Penyusunan Portofolio



Lembar Penilaian Portofolio



Format Penilaian



Bentuk Penilaian



Buku Guru Fisika Kelas XII



101



J. Rangkuman 1. 2. 3.



102



Induksi Faraday (induksi elektromagnetik) merupakan bagian ilmu fisika yang berperan dalam konversi energi listrik dan transmisi energi listrik. Metode pembelajaran yang digunakan sebaiknya discovery, problem based learning, dan inquiry. Melalui metode pembelajaran tersebut siswa dapat membuktikan fenomena induksi elektromagnetik dan aplikasinya secara nyata dalam kehidupan. Setelah mempelajari bab ini diharapkan siswa dapat memahami aplikasi induksi elektromagnetik dalam produk teknologi serta menggunakan kreativitas dan inovasi yang dimiliki dalam mengembangkan teknologi.



Induksi Faraday



Materi yang Dipelajari • •



Besaran Listrik AC Rangkaian dan Daya Rangkaian Arus Bolak-Balik



Menjelaskan besaran-besaran listrik AC



Melakukan kegiatan untuk mendefinisikan besaran tegangan bolakbalik menggunakan osiloskop.



Menjelaskan rangkaian dan daya rangkaian listrik bolak-balik



• • • •



Melakukan eksplorasi untuk menentukan arus dan tegangan AC pada rangkaian murni. Melakukan eksperimen rangkaian seri RLC. Melakukan eksplorasi untuk menganalisis pola rangkaian tuning radio. Menyelidiki daya pada transformator.



Menganalisis dan memecahkan masalah terkait rangkaian listrik bolak-balik.



A. Pendahuluan Bab Rangkaian Listrik Bolak-Balik menyajikan fenomena elektronika terkait dengan arus dan tegangan bolak-balik. Listrik bolak-balik dihasilkan oleh GGL induksi. Contoh alat yang menghasilkan GGL induksi adalah dinamo dan generator. Bab ini terdiri atas dua subbab yaitu Besaran Listrik AC dan Rangkaian dan Daya Rangkaian Listrik Bolak-Balik. Subbab pertama membahas tentang besaran-besaran dalam listrik AC seperti tegangan, arus, dan impedansi. Adapun subbab kedua menjelaskan tentang macam-macam rangkaian bolak-balik, resonansi komponen induktor dan kapasitor, serta daya dalam rangkaian listrik bolak-balik. Pada bab sebelumnya siswa telah mempelajari induksi Faraday yang merupakan cikal bakal timbulnya listrik bolak-balik. Listrik bolak-balik memiliki perilaku yang berbeda dengan listrik searah. Listrik bolak bolak-balik melibatkan frekuensi sumber dalam penerapannya pada rangkaian listrik.



Buku Guru Fisika Kelas XII



103



Penemuan spektakuler perilaku listrik bolak-balik pada komponen pasif diterapkan pada alat-alat elektronik. Radio adalah salah satunya. Media elektronik penyampai berita ini membutuhkan penala untuk dapat terhubung dengan stasiun penyiaran. Supaya berita yang disampaikan dapat dinikmati, frekuensi antara transmitter dan receiver harus sesuai. Penala ini dikenal dengan nama tuning. Fakta ini dapat dapat disampaikan oleh guru kepada siswa supaya siswa mengetahui pentingnya mempelajari materi ini karena sangat dekat dengan kehidupan sehari-hari. Dengan mempelajari materi ini, siswa diharapkan mengagumi ciptaan Tuhan khususnya adanya medan magnet sebagai komponen utama terbentuknya induksi elektromagnetik sebagai sumber tegangan listrik bolak-balik. Siswa diharapkan memahami hakikat rangkaian listrik bolak-balik sehingga dapat menerapkannya dalam teknologi kehidupan sehari-hari. Selain itu, siswa diharapkan dapat bersikap memiliki rasa ingin tahu yang tinggi dalam setiap gejala yang ditimbulkan ketika percobaan, disiplin, serta santun dalam menyampaikan pendapat. Siswa juga dituntut berhati-hati dalam melakukan eksperimen yang berhubungan dengan kelistrikan. Bab ini menyajikan beberapa materi untuk membantu siswa menemukan konsep yang diminta KI 3 dan KI 4. Pada KD 3 siswa diharapkan dapat menganalisis macammacam rangkaian bolak-balik. Pada KD 4 siswa diharapakan dapat memecahkan permasalahan terkait rangkaian bolak-balik dalam kehidupan sehari-hari.



B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 5.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar



Kompetensi Dasar 3.5 Menganalisis rangkaian arus bolak-balik (AC) serta penerapannya.



4.5 Mempresentasikan prinsip kerja penerapan rangkaian arus bolak-balik (AC) dalam kehidupan seharihari.



104



Rangkaian Listrik Bolak-Balik



•



•



Indikator Pencapaian



Dicapai melalui pembelajaran di laboratorium, di kelas, dan di luar laboratorium melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, Mari Bereksperimen, Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif, dan Review sehingga siswa mampu menganalisis dan menerapkan rangkaian arus bolak-balik (AC) serta penerapannya.



•



Dicapai melalui kegiatan Tugas Mandiri, Tugas Proyek, dan Bertindak Kreatif untuk memecahkan masalah terkait rangkaian arus bolak-balik dalam kehirupan seharihari.



•



• • •



Menjelaskan besaranbesaran dalam listrik AC. Menjelaskan macammacam rangkaian listrik bolak-balik. Menjelaskan rangkaian resonansi. Menjelaskan daya pada rangkaian listrik bolakbalik.



Menyimpulkan gejala listrik bolak-balik dalam kasus sehari-hari lalu mempresentasikannya.



C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. mendeskripsikan karakteristik besaran-besaran dalam listrik AC melalui kegiatan mengamati besaran tegangan bolak-balik; 2. menentukan instrumen berbagai rangkaian listrik AC melalui kegiatan mengamati arus dan tegangan AC serta melakukan pengamatan tentang rangkaian seri RLC; 3. menjelaskan fenomena resonansi kaitannya dengan penerapan teknologi melalui kegiatan yang menggali lebih dalam tentang tuning radio; 4. menjelaskan konsep daya listrik bolak-balik melalui kegiatan mengamati cara kerja transformator.



D. Materi Pembelajaran 1. 2.



Besaran Listrik Bolak-Balik Rangkaian dan Daya Rangkaian Listrik Bolak-Balik



E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.



Alat dan Bahan a. Buku b. Cathode Ray Oscilloscope (CRO) c. AFG (Audio Frequency Generator) d. Transformator e. Multimeter f. Papan rangkai g. Resistor h. Induktor i. Kapasitor j. Kabel penghubung



2.



Media Pembelajaran a. Perangkat komputer dan proyektor b. Gambar c. Benda-benda di sekitar d. OHP



3.



Sumber Belajar a. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 2, bab 33 Rangkaian Arus Bolak-Balik halaman 641, oleh Serway Jewett. b. Kompetensi Fisika untuk MSA/MA kelas XII, bab 6 Induksi Faraday dan Arus Bolak-Balik halaman 99, oleh Siswanto dan Sukaryadi. c. Fisika Universitas, bab Kapasitansi dan Dielektrika halaman 192 dan bab Arus Bolak-Balik halaman 434, oleh Young and Freedman.



Buku Guru Fisika Kelas XII



105



F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1. 2.



3.



Pendekatan Scientific Approach Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Inquiry c. Discovery Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Eksperimen c. Pemberian Tugas dan Resitasi d. Demonstrasi



G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.



Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini akan dibahas besaran-besaran dalam listrik AC. Guru menyiapkan CRO, multimeter, hambatan, dan kabel penghubung untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Tegangan Bolak-Balik. Materi untuk guru: Osiloskop merupakan sebuah alat ukur elektronik untuk mengukur besaranbesaran seperti frekuensi, tegangan, periode, dan beda fase. CRO juga bisa memperlihatkan bentuk dari sinyal listrik. Beberapa tombol penting dalam teknis penggunaan osiloskop sebagai berikut. 1) POSITION Control: putaran pada tombol dapat mengatur posisi vertikal berkas atau sinyal pada layar. 2) INPUT Jack: sebagai input vertikal jack yang akan diinput ke osiloskop. 3) AC GND DC Switch: pada posisi AC komponen DC dari sinyal akan ditahan oleh sebuah kapasitor. Pada posisi GND atau ground, terminal input akan terbuka kemudian input amplifier internal dapat kita sambung ke ground (GND). Adapun pada posisi DC terminal input akan disambungkan langsung ke amplifier kemudian semua komponen sinyal input akan dikuatkan. 4) VOLT/DIV Switch: tombol ini adalah tombol untuk mengatur skala bertingkat yang ada pada layar CRT osiloskop. Kita dapat memilih 11 range dari 0,01 V/div hingga 20 V/div tergantung pada spesifikasi osiloskop. 5) VARIABLE Control: tombol ini berfungsi mengatur atenuasi vertikal. Biasanya tombol ini harus ditekan sampai ada bunyi ”klik”. 6) POWER ON/ INTENSITY Control: tombol ini untuk mengatur tingkat kecerahan gambar. 7) Tombol FOCUS Control: untuk mengontrol fokus gambar sehingga diperoleh bentuk gelombang yang kecerahannya optimal. b.



106



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Diskusi, dan Resitasi



Rangkaian Listrik Bolak-Balik



3)



Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan apersepsi dengan meminta siswa memperhatikan gambar sinyal pada apersepsi pada buku siswa. Setelah itu, kelas dibagi menjadi kelompok-kelompok kecil dengan anggota tiaptiap kelompok 3–4 siswa untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Tegangan Bolak-balik. b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Tegangan Bolak-Balik. Tujuan dari kegiatan ini untuk menunjukkan kepada siswa bentuk dari tegangan bolak-balik. Selain itu, siswa dituntut untuk terampil dalam menggunakan CRO. (1) Mengamati Mengamati bentuk sinyal tegangan. Pada layar CRO akan tampak sinyal tegangan berupa kurva sinusoidal. Siswa diharapkan mampu mengidentifikasi tegangan maksimum, tegangan puncak ke puncak, dan tegangan efektif. (2) Menanyakan (a) Menanyakan ketampakan sinyal tegangan AC. (b) Menanyakan cara penghitungan nilai tegangan dengan mengukur kotak pada display dan memperhitungkan skala volt/div. (c) Menanyakan perbedaan ketampakan sinyal AC dan DC pada layar CRO. (d) Menanyakan cara menghitungan arus AC. (3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi pada literatur berupa tata cara penggunaan CRO dan persamaan untuk menentukan besaranbesaran seperti tegangan efektif berdasarkan besaran yang dapat terukur. (4) Mengasosiasi Menganalisis nilai besaran berdasarkan beberapa besaran yang dapat terukur. Menjawab pertanyaan pada poin diskusi. (5) Mengomunikasikan Menyusun laporan yang memuat format judul, tujuan, alat dan bahan, cara kerja, hasil pengamatan, dan kesimpulan. Catatan: Kegiatan ini dapat pula dilaksanakan dengan metode demonstrasi jika alat yang tersedia di laboratorium tidak memadahi. Guru memberikan demonstrasi, kemudian siswa diminta bergantian mencoba sehingga meskipun alat terbatas, namun seluruh siswa mampu memahami dan menguasai tujuan dari kegiatan ini dengan baik. Pada kegiatan ini guru menekankan pentingnya sikap cermat dan teliti. Guru juga memberi pengarahan kepada siswa supaya saling bekerja sama antaranggota kelompok supaya hasil yang diperoleh maksimal.



Buku Guru Fisika Kelas XII



107



c)



c.



2.



Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Tegangan Bolak-Balik Andaikan dari lembah ke puncak terdapat 4 kotak dengan batas ukur 2 volt/div, ini berarti tegangan puncak ke puncak 8 volt. Dari gambar diperoleh nilai besaran-besaran sebagai berikut. 1) Tegangan maksimum rangkaian adalah setengah tegangan puncak ke puncak yaitu 4 volt. 2) Tegangan yang terukur pada multimeter adalah tegangan efektif. Berdasarkan keterangan pada poin 1, maka tegangan efektif sebesar 2,8 volt. Jika pengukuran dengan volt meter jarum menunjuk ke angka 2,8 pada skala 10 dan batas ukur yang digunakan 1 volt AC, maka antara pengukuran dengan CRO dan multimeter sesuai. 3) Jika resistor yang digunakan adalah resistor dengan warna cincin cokelathitam-oranye-emas, hambatan resistor adalah 1.000 Ω. Berdasarkan keterangan poin 2 maka arus yang mengalir adalah 2,8 mA. 4) Kesimpulannya adalah tegangan dari lembah ke puncak adalah tegangan puncak ke puncak. Besar tegangan maksimum adalah amplitudo sinyal tegangan. Nilai yang terukur pada multimeter merupakan nilai efektif.



Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Guru mengondisikan siswa dan meminta siswa menyiapkan jawaban Tugas Mandiri: Karakteristik Besaran Listrik AC yang diberikan sebagai pekerjaan rumah. b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Pemberian Tugas, Resitasi dan Tanya Jawab 3)



108



Kegiatan Penutup Guru memberikan refleksi kegiatan hari ini. Siswa diminta mengerjakan kegiatan Tugas Mandiri: Karakteristik Besaran Listrik AC untuk dibahas pada pertemuan selanjutnya.



Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru melakukan Review secara singkat materi pada pertemuan sebelumnya. Perwakilan siswa diminta maju menyampaikan jawaban Tugas Mandiri: Karakteristik Besaran Listrik AC. b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Bertindak Kreatif subbab A. Tujuan dari kegiatan ini untuk melihat pemahaman siswa dalam menyelesaikan permasalahan terkait besaran dan komponen dalam tegangan dan arus bolak-balik. (1) Mengamati Mengamati ilustrasi atau kasus yang disajikan dalam rubrik Bertindak Kreatif.



Rangkaian Listrik Bolak-Balik



c)



c.



(2) Menanyakan (a) Menanyakan pengertian impedansi. (b) Menanyakan yang dimaksud dengan kesesuaian impedansi. (3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi melalui buku-buku penunjang atau artikel di internet untuk menemukan kasus terkait kesesuaian impedansi dan menemukan cara untuk menyelesaikan masalah. (4) Mengasosiasi Menganalisis kasus yang diperoleh dan menemukan solusi yang tepat sehingga masalah dapat diselesaikan. (5) Mengomunikasikan Menyusun laporan yang memuat poin kasus dan penyelesaian kemudian menyampaikan gagasan tersebut dalam forum diskusi kelas. Diskusi dipimpin oleh guru. Guru harus menekankan pentingnya menghargai setiap pendapat yang dikemukakan teman. Catatan: Guru dapat memberikan satu kasus yang harus dipecahkan oleh siswa. Kelas dibentuk dalam kelompok-kelompok kecil untuk mendiskusikan kasus tersebut. Kemudian dalam forum diskusi kelas, kelompok menyampaikan ide sehingga tercipta diskusi yang hidup ketika terdapat perbedaan ide dalam pemecahan kasus. Guru menekankan pentingnya saling menghargai antarteman dalam menyampaikan pendapat. Setiap orang berhak mengeluarkan pendapat tanpa saling menjatuhkan dan memojokkan satu sama lain. Diskusi yang demokratis dan hidup menjadi tolok ukur keberhasilan dari kegiatan ini. Kegiatan Penutup Guru meminta siswa mengerjakan Tugas Mandiri: Impedansi Rangkaian Seri RLC untuk dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya.



Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Karakteristik Besaran Listrik AC Arus dan tegangan pada listrik bolak-balik memiliki karakteristik yang hampir sama. Kedua besaran ini mengalami fluktuasi terhadap waktu. Tegangan bolak-balik dihasilkan oleh GGL induksi. Contoh alat yang menghasilkan GGL induksi adalah motor AC, dinamo, dan generator. 2)



Tugas Mandiri: Impedansi Rangkaian Seri RLC Impedansi tiap-tiap komponen Resistor ⎯→ ZR = R Induktor ⎯→ ZL = jωL Kapasitor ⎯→ ZC =



1 jωC



Buku Guru Fisika Kelas XII



109



Impedansi total rangkaian Z = ZR + ZL + ZC = R + jωL +



1 jωC



= R + jXL + (



1 jωC



×



j j



) = R + jXL – j



1



ωC



= R + jXL – jXC = R + j(XL – XC) Z* Z = (R – j(XL – XC)) (R + j(XL – XC) = R2 + (XL – XC)2 Z= 3)



4)



3.



Jadi, impedansi total rangkaian seri RLC adalah Z = R2 + (XL − XC )2 . Bertindak Kreatif Alternatif paling mudah untuk menyesuaikan impedansi adalah dengan memasang trafo. Review Subbab A 2. V = 8,49 volt 4. PLTA menghasilkan tegangan AC karena menggunakan pembangkit berupa generator. Generator merupakan salah satu alat penghasil GGL induksi.



Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Guru menyiapkan alat dan bahan untuk kegiatan Mari Bereksplorasi: Arus dan Tegangan AC. Guru menyiapkan materi ajar subbab B, yaitu rangkaian murni dan rangkaian kombinasi RL, RC, LC, dan RLC. Pada pertemuan ini akan dilakukan pembahasan materi dan contoh soal oleh guru. b.



110



R2 + (XL − XC )2



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning dan Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Demonstrasi, Diskusi, dan Pemberian Tugas 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan apersepsi dengan memberi pertanyaan ”Apa sajakah rangkaian murni AC? Apakah diagam fasor itu? Dapatkah arus dan tegangan saling mendahului?”. Setelah itu guru meminta siswa menuju laboratorium untuk mengamati simulasi rangkaian listrik bolak-balik oleh guru. b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Arus dan Tegangan AC. Tujuan dari kegiatan ini adalah memberikan keterampilan siswa dalam mengukur arus dan tegangan AC pada rangkaian arus bolak-balik. Siswa diberi kebebasan dala menentukan susunan rangkaiannya. Siswa akan diuji keterampilannya dalam menggunakan CRO dan multimeter.



Rangkaian Listrik Bolak-Balik



c)



c.



(1) Mengamati Mengamati bentuk sinyal pada layar CRO dan mengamati gerakan jarum multimeter ketika digunakan untuk mengukur besaran pada rangkaian bolak-balik. (2) Menanyakan (a) Menanyakan arus dan tegangan pada rangkaian resistif. (b) Menanyakan arus dan tegangan pada rangkaian induktif. (c) Menanyakan arus dan tegangan pada rangkaian kapasitif. (3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi cara menentukan hambatan resistor, reaktansi induktif, dan reaktansi kapasitif sehingga dapat digunakan untuk menentukan tegangan pada ujung komponen dan arus yang mengalir sebagai pembanding hasil pengukuran dengan CRO maupun dengan multimeter. (4) Mengasosiasi Menganalisis pola rangkaian murni yaitu resistif, induktif, dan kapasitif kemudian menjawab pertanyaan pada poin diskusi. (5) Mengomunikasikan Menyusun laporan yang memuat format judul, tujuan, alat dan bahan, prosedur, hasil pengamatan, dan kesimpulan. Laporan kemudian dipresentasikan di depan kelas dan dipandu oleh guru. Catatan: Kegiatan ini dapat pula dilaksanakan dengan metode demonstrasi jika alat yang tersedia di laboratorium tidak memadahi, akan tetapi pastikan siswa mampu menentukan hambatan tiap komponen. Guru memberikan demo secara jelas dan pastikan siswa memperhatikan dengan sungguh-sungguh. Guru memberi pengarahan supaya siswa kreatif dalam menyusun rangkaian. Tekankan kepada siswa untuk selalu hati-hati dalam menggunakan alat ukur. Guru memberi petunjuk/prosedur penggunaan alat ukur dengan benar karena siswa dituntut untuk terampil dalam menggunakan alat ukur. Kegiatan Penutup Siswa diminta mengerjakan Tugas Mandiri: Listrik Bolak-Balik dalam Kehidupan untuk dibahas pada pertemuan berikutnya.



Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Arus dan Tegangan AC Andaikan tegangan output trafo yang digunakan 6 volt, berarti tegangan efektif bolak-baliknya sebesar 6 volt. Adapun tegangan maksimumnya 8,484 volt. Frekuensinya sama dengan frekuensi PLN yaitu 50 Hz. 1) Jika resistor yang digunakan memiliki hambatan 1 KΩ, maka arus yang mengalir adalah 6 mA. 2) Jika induktor yang digunakan 25 mH, maka reaktansi induktifnya sebesar 7,85 Ω dan arus yang mengalir sebesar 0,76A. 3) Jika kapasitor yang digunakan sebesar 150 μF, maka reaktansi kapasitifnya 21,23 Ω dan arus yang mengalir sebesar 0,28 A.



Buku Guru Fisika Kelas XII



111



4.



Pertemuan IV (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini akan dibahas tentang rangkaian RLC. Guru menyiapkan alat dan bahan berupa resistor, induktor, kapasitor, dan AFG untuk melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Rangkaian seri RLC. b.



112



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen dan Pemberian Tugas 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menjelaskan kepada siswa bahwa pada pertemuan ini akan diadakah kegiatan praktikum rangkaian RLC. Kelas dibagi menjadi kelompok-kelompok kecil. Setiap kelompok beranggotakan 3–4 orang. Setelah pembagian kelompok, perwakilan siswa menyampaikan jawaban Tugas Mandiri: Listrik Bolak-Balik dalam Kehidupan. Siswa lain diminta menambahkan. Guru menambahkan penjelasan secara singkat. b) Kegiatan inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Rangkaian Seri RLC. Tujuan dari kegiatan ini adalah untuk menyelidiki rangkaian seri RLC besera besaran-besaran yang menyertainya. (1) Mengamati Mengamati besaran-besaran pada rangkaian seri RLC dengan menyelidiki gejala yang ditunjukkan oleh multimeter dan CRO sebagai alat ukur. Tekankan kepada siswa bahwa pengukuran tegangan dilakukan secara paralel sedangkan pengukuran arus dilakukan secara seri. (2) Menanyakan Menanyakan pengukuran tegangan pada ketiga komponen. (3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi cara menentukan impedansi total rangkaian seri RLC. Mendiskusikan dengan teman sekelompok terkait pengaruh frekuensi masukan terhadap tegangan terukur pada setiap komponen maupun pada rangkaian. (4) Mengasosiasi (a) Menganalisis pengaruh perubahan frekuensi terhadap tegangan yang terukur antar komponen. (b) Membandingkan tegangan total rangkaian sesuai perhitungan dan sesuai pengukuran. (c) Menjawab pertanyaan pada poin Pertanyaan dan Diskusi. (5) Mengomunikasikan Menyusun laporan yang memuat format judul, tujuan, alat dan bahan, hasil, dan kesimpulan. Laporan dipresentasikan di depan kelas dan dipandu oleh guru.



Rangkaian Listrik Bolak-Balik



c)



c.



5.



Catatan: Jika alat tidak memadahi, kegiatan dapat dilakukan bergiliran. Setiap kelompok harus mendapatkan kesempatan untuk melakukan percobaan sehingga setiap siswa mampu menangkap esensi dari rangkaian listrik bolak-balik. Guru memberi wawasan kepada siswa bahwa listrik bolakbalik sangat bermanfaat dalam kehidupan. Hampir semua alat-alat elektronik yang dihubungkan dengan sumber PLN bekerja berdasarkan prinsip rangkaian bolak-balik. Dari penjelasan ini siswa diharapkan mampu bersyukur bahwa tanpa adanya listrik bolak-balik teknologi tidak akan berkembang seperti sekarang ini. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi tentang esensi rangkaian RLC sesuai kegiatan praktikum. Siswa diminta mempelajari rangkaian resonansi untuk dibahas pada pertemuan berikutnya.



Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Listrik Bolak-Balik dalam Kehidupan Penerapan rangkaian listrik bolak-balik pada kehidupan sehari-hari contohnya pada tuning frekuensi radio dan rangkaian filter. 2) Mari Bereksperimen: Rangkaian Seri RLC a) Pengubahan frekuensi sumber tidak berpengaruh pada tegangan terukur resistor, tetapi berpengaruh pada tegangan terukur induktor dan kapasitor. Semakin tinggi frekuensi, reaktansi induktif bertambah dan reaktansi kapasitif berkurang, sehingga tegangan terukur induktor bertambah dan tegangan terukur kapasitor berkurang. b) Tegangan total berdasarkan frekuensi R = 100 Ω L = 25 mH C = 1 μF V =10 volt f(Hz)



R( Ω )



Ω) X L (Ω



Ω) X C(Ω



VR(V)



VL(V)



VC(V)



Vtot(V)



100



100



15,7



1592,3



0,585



0,09



9,32



9,25



500



100



78,5



318,47



2,01



1,58



6,40



5,22



1000



100



157



159,23



2,40



3,77



3,82



2,4



Pertemuan V (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini akan dibahas tentang rangkaian resonansi dan daya pada rangkaian listrik bolak-balik. Guru menyiapkan proyektor atau OHP untuk menunjukkan rangkaian tuning pada kegiatan Mari Bereksplorasi: Tuning Radio. Guru juga menyiapkan alat dan bahan untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Transformator. b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning, Discovery, dan Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Eksperimen, serta Pemberian Tugas dan Resitasi



Buku Guru Fisika Kelas XII



113



3)



114



Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan apersepsi dengan memberi pertanyaan ”Apakah rangkaian resonansi itu? Komponen apa saja yang dapat beresonansi?”. Selanjutnya, guru menjelaskan bahwa pada pertemuan ini akan membahas resonansi pada tuning radio dan daya pada transformator. b) Kegiatan Inti (1) Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Tuning Radio. Tujuan dari kegiatan ini supaya siswa mengetahui salah satu penerapan rangkaian RLC dalam kehidupan. Siswa dituntut mampu menganalisis pola rangkaian pada buku siswa dan memahami konsep resonansi. (a) Mengamati Mengamati gambar rangkaian tuning yang disediakan pada buku siswa. Siswa harus mampu membaca alur arus dan alur kerja rangkaian tersebut. (b) Menanyakan Menanyakan konsep resonansi pada rangkaian tuning. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi kegunaan komponen resistor, induktor, dan kapasitor serta pengaruhnya dalam resonansi. Mengumpulkan informasi syarat-syarat terjadinya resonansi. (d) Mengasosiasi i. Menganalisis pola rangkaian sehingga mengetahui cara kerja tuning. ii. Menjawab pertanyaan pada poin diskusi. (e) Mengomunikasikan Menyimpulkan kemudian menyusun laporan hasil diskusi. Perwakilan anak mempresentasikan hasil analisis di depan kelas dalam forum diskusi kelas yang dipandu oleh guru. (2) Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Transformator. Tujuan dari kegiatan ini adalah supaya siswa memahami materi daya pada rangkaian bolak-balik melalui cara kerja dari transformator. (a) Mengamati Mengidentifikasi bentuk fisik transformator dan mengamati daya masukan dan daya keluaran pada transformator. (b) Menanyakan i. Menanyakan daya keluaran trafo sebagai akibat dari pengaruh jumlah lilitan primer dan sekunder yang memiliki cara kerja sama dengan induktor. ii. Menanyakan efisiensi trafo. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi fungsi lilitan dalam menaikkan atau menurunkan tegangan. Mendiskusikan persamaan untuk memperoleh persentase efisiensi trafo.



Rangkaian Listrik Bolak-Balik



c)



c.



6.



(d) Mengasosiasi Menganalisis cara kerja trafo berdasarkan nilai tegangan masukan dan keluaran yang diperoleh. (e) Mengomunikasikan Menyimpulkan hasil pengamatan dan menyusun laporan. Laporan dibentuk dalam soft file dan power point untuk dipresentasikan di depan kelas dalam forum diskusi kelas yang dipimpin oleh guru. Catatan: Alternatif kegiatan pembelajaran yaitu guru dapat memberikan data pengukuran tegangan input dan output sebuah trafo. Data berupa jumlah lilitan, tegangan masukan, dan tegangan keluaran. Berdasarkan data yang disajikan, siswa mampu menyimpulkan jumlah lilitan sebanding dengan daya yang dihasilkan. Kegiatan Penutup Siswa diminta mengerjakan rubrik Bertindak Kreatif dan Review subbab B untuk dibahas pada pertemuan selanjutnya. Ingatkan kepada siswa untuk mengumpulkan laporan praktikum Mari Bereksperimen: Rangkaian Seri RLC.



Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Tuning Radio Terjadi peristiwa resonansi jika impedansi total rangkaian minimum sehingga terjadi short circuit signal yang masuk ke ground. Ketika terjadi resonansi, frekuensi rangkaian mencapai nilai tertentu sehingga kita dapat mendengar siaran radio. 2) Mari Bereksplorasi: Transformator a) Andaikan trafo yang digunakan adalah trafo step down dengan jumlah lilitan primer 1.100 lilitan dan jumlah lilitan sekunder 50 lilitan. Lilitan primer dihubungkan dengan tegangan PLN sehingga panel yang digunakan adalan 220 V. Adapun tegangan sekunder dapat dipilih 6 V, 9 V, 12 V, 15 V, 18 V, atau 20 V. Setelah itu, dilakukan pengukuran arus pada lilitan primer dan sekunder. Daya masukan merupakan daya input (primer) yang dapat dihitung dengan persamaan Pp = VPIP. Daya keluaran merupakan daya output (sekunder) yang dapat dihitung dengan persamaan Ps = VsIs. Ps PP



b)



Efisiensi trafo menuruti persamaan η =



c)



Trafo termasuk rangkaian AC berupa rangkaian induktif karena lilitan pada trafo bertindak sebagai induktor.



× 100%.



Pertemuan VI (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini akan dipresentasikan hasil proyek siswa. Guru menyiapkan proyektor untuk media presentasi dan meja untuk media display alat.



Buku Guru Fisika Kelas XII



115



116



b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning dan Project Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Diskusi 4) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa menyiapkan tugas-tugas yang diberikan pada pertemuan sebelumnya. b) Kegiatan Inti (1) Guru meminta beberapa perwakilan siswa menyampaikan ide pada rubrik Bertindak Kreatif. Siswa lain diberikan kesempatan untuk menanggapi atau menambahkan. (2) Guru melakukan pembahasan singkat pada Review subbab B. Guru memberikan kesempatan kepada siswa untuk menanyakan penyelesaian soal yang kurang jelas. (3) Siswa mempresentasikan laporan praktikum Mari Bereksperimen: Rangkaian Seri RLC. Anggota kelompok lain mengkritisi sehingga tercipta diskusi yang hidup. c) Kegiatan Penutup Guru memberikan refleksi keseluruhan materi pada bab ini. Siswa diingatkan bahwa minggu depan akan diadakan ulangan harian. Siswa diminta belajar giat dan mencoba mengerjakan soal-soal Evaluasi sebagai latihan.



c.



Kunci Jawaban 1) Bertindak Kreatif Jika rangkaian tuning tidak dapat menangkap siaran dari radio transmitter, ada kemungkinan frekuensi jangkauan tuning di luar frekuensi radio penyiar. Hal yang dapat dilakukan adalah dengan mengganti induktor supaya dapat beresonansi dengan radio transmitter ketika kondensator variabel diputar. 2) Review Subbab B 1. Hal ini karena untuk memaksimalkan pengiriman daya dari rangkaian pertama ke rangkaian berikutnya. 3. fr = 3.148,71 Hz 5. P = 2,88 watt 3) Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. c 6. c 2. a 7. b 3. a 8. b 4. a 9. a 5. a 10. a



Rangkaian Listrik Bolak-Balik



B.



Uraian 3. Sebuah rangkaian seri LC dapat bersifat induktif atau kapasitif tergantung dari besar tegangan pada ujung-ujung induktor dan kapasitor. Jika VL > VC maka rangkaian bersifat induktif. Jika VC > VL maka rangkaian bersifat kapasitif. 9. Komponen induktor dan kapasitor dapat dijadikan filter frekuensi karena bekerja dengan dipengaruhi frekuensi tegangan sumber. Jika frekuensi tegangan masukan sesuai dengan karakteristik rangkaian yang memuat induktor atau kapasitor maka pada tegangan akan dikuatkan dan sebaliknya jika tidak sesuai akan dilemahkan.



H. Program Remedial dan Pengayaan Berdasarkan analisis hasil tes siswa yang belum memenuhi KKM diberikan program remedial, sedangkan siswa yang telah memenuhi KKM diberikan program pengayaan. 1. Remedial Pemberian remedial bagi siswa yang belum memenuhi KKM dapat dilakukan dengan tutor sebaya. Siswa yang dianggap paling menguasai materi memberikan penjelasan materi kepada siswa yang mengikuti program remedial. Setelah kegiatan pembelajaran bersama tutor sebaya selesai, siswa yang mengikuti program remedial diminta menyelesaikan soal sebagai berikut. Perhatikan gambar di bawah ini! A



B 30 Ω



C 0,4 H



D 125 μF



V = 100 sin (200t) volt



Tentukan: a. reaktansi induktif, reaktansi kapasitif, dan impedansi total rangkaian; b. tegangan maksimum, tegangan rata-rata, dan tegangan efektif; c. arus maksimum, arus rata-rata, dan arus efektif; d. tegangan antara titik AB, BC, CD, dan AD; e. fase dan sudut fase; f. daya; g. persamaan arus dan nilai arus pada saat t = 0,45 sekon. Jawaban: Diketahui: R = 30 Ω C = 125 μF = 1,25 × 10–4 F L = 0,4 H V = 100 sin (200t) volt



Buku Guru Fisika Kelas XII



117



Ditanyakan: a. b. c. d. Jawab: a.



b.



XL, XC, Z Vm, Vr, Vef Im, Ir, Ief VAB, VBC, VCD, VAD



e. f. g.



cos ϕ, ϕ Pef I(t), I → t = 0,45 s



1



XL = ωL



XC = ω C



1 200(1, 25 × 10 −4 )



= 200(0,4)



=



= 80 Ω



= 40 Ω



=



900 + 1.600 = 50 Ω



2V



=



Vef =



2(100)



=



π 200



= π c.



Im = =



Vm Z



2I



d.



2(2) 4



2 (30)



=



= 30 2 V VAD = Ief Z =



=



2 (80)



=



= 80 2 V



100 2



2



2 2



2



×



2



2 A 2 (40)



2 (50) = 50 2 V 30 50



f.



Pef = Vef Ief cos ϕ = 50 2 ( 2 ) 0,6 = 60 watt



= 0,6



I = Im sin (ωt – ϕ) = 2 sin (200t – 53°) A



cos ϕ = 0,6 = arc cos (0,6) = 53°



I → t = 45 sekon I = 2 sin (200(0,45) – 53)° = 1,2 A



Pengayaan Anggap nilai R = 300 Ω, L = 60 mH, C = 0,5 μF, V = 500 V, dan berosilasi pada frekuensi sudut 10.000 rad/s. Jelaskan ketergantungan arus terhadap waktu dan tegangan sesaat setiap komponen terhadap waktu!



a



i



d –q



C



q R



c L



Rangkaian Listrik Bolak-Balik



2



Im



b



118



2



×



= 40 2 V



cos ϕ =



=



2



VCD = Ief XC



e.



g.



2.



R Z



=



=πA VBC = Ief XL



VAB = Ief R =



Ief =



= π



=2A



Vm



= 50 2



Ir = πm



100 50



30 2 + (80 2 − 40 2 )



=



Vr = π m



Vm = 100 V



R2 + (XL − XC )2



Z =



Penyelesaian: Periode osilasi: ω = 10.000 rad/s 2π T



= 10.000 rad/s



T=



2π s 10.000



= 6,28 × 10–4 s = 0,628 ms



Reaktansi setiap komponen: XL = ω L = (10.000 rad/s)(60 × 10–3 H) = 600 Ω 1



1



XC = ωC = (10.000 rad/s)(0, 5 × 10−6 F) = 200 Ω XR = R = 300 Ω Impedansi rangkaian: Z = =



R2 + (XL − XC )2 (300)2 + (600 − 200)2



= 500 Ω Amplitudo sumber adalah 50 V sehingga arus yang mengalir: I=



V Z



=



50 V 500 Ω



= 0,1 A



Persamaan arus: I = Im cos ω t = 0,1 A cos (10.000 rad/s)t Cosinus dipilih dengan menentukan t = 0 sebagai saat ketika arus maksimum. VR(t) = VRm cos ω t = IR cos ω t = (0,1 A)(300 Ω) cos (10.000 rad/s)t = 30 V cos (10.000 rad/s)t Tegangan induktor mendahului arus sebesar 90° sehingga persamaannya: VL(t) = VLM cos (ω t + 90°) = IXL cos (ω t + 90°) = (0,1 A)(600 Ω) cos (10.000 rad/s t + 90°) = 60 V (cos 10.000 rad/s t cos 90° – sin 10.000 rad/s t sin 90°) = 60 V (cos 10.000 rad/s t (0) – sin 10.000 rad/s t (1)) = 60 V (0 – sin 10.000 rad/s t) = (–60 V) sin (10.000 rad/s)t Tegangan kapasitor tertinggal arus sebesar 90° sehingga persamaannya: VC(t) = VCm cos (ω t – 90°) = IXC cos (10.000 rad/s t – 90°) = (0,1 A)(200 Ω) cos (10.000 rad/s t – 90°) = 20 V (cos 10.000 rad/s t cos 90° + sin 10.000 rad/s t sin 90°) = 20 V (cos 10.000 rad/s t (0) + sin 10.000 rad/s t (1)) = 20 V (0 + sin 10.000 rad/s t) = (20 V) sin (10.000 rad/s)t



Buku Guru Fisika Kelas XII



119



I. Penilaian Tabel 5.2 Penilaian Pembelajaran No.



Peruntukan



Teknik Penilaian



Bentuk Penilaian



Format Penilaian



1.



Kompetensi Sikap Spiritual dan Sikap Sosial



Pengamatan Sikap



Penilaian Sikap



Format 1–5



2.



KD 3.5 KD 4.5



Tes Unjuk Kerja



Penilaian Tes Praktik dan Tes Unjuk Kerja



Format 6–8



3.



KD 3.5



Tes Tertulis



Tes Pilihan Ganda dan Uraian



Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian



4.



Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan



Portofolio



Panduan Penyusunan Portofolio



Lembar Penilaian Portofolio



J. Rangkuman 1. 2. 3.



120



Kegiatan-kegiatan pada materi listrik bolak-balik menuntut siswa mampu mengidentifikasi karakteristik besaran-besaran listrik AC. Guru harus membimbing siswa dalam menetukan macam-macam nilai pada tegangan dan arus. Siswa mampu menganalisis rangkaian, baik rangkaian murni maupun rangkaian kombinasi. Guru menekankan pentingnya hati-hati dalam setiap kegiatan yang melibatkan arus dan tegangan listrik. Siswa dituntut mampu menerapkan konsep rangkaian listrik bolak-balik dalam kehidupan sehari-hari. Guru membantu siswa menemukan prinsip dasar beberapa alat yang bekerja sesuai rangkaian resonansi dan rangkaian kombinasi RLC.



Rangkaian Listrik Bolak-Balik



Materi yang Dipelajari • •



Spektrum Gelombang Elektromagnetik Manfaat dan Bahaya Radiasi Gelombang Elektromagnetik



Menjelaskan Spektrum Gelombang Elektromagnetik dan Sumber Radiasinya



• • • •



Melakukan kegiatan untuk menyelidiki sifat-sifat gelombang elektromagnetik. Melakukan studi literatur untuk mengetahui sifat dan kecepatan rambat gelombang elektromagnetik. Mengamati gambar untuk menentukan spektrum gelombang elektromagnetik. Melakukan studi literatur untuk mengetahui bahaya SUTET.



Menjelaskan Bahaya dan Manfaat Radiasi Gelombang Elektromagnetik dalam Kehidupan



• • •



Mengamati gambar untuk mengenal manfaat dan bahaya radiasi gelombang elektromagnetik. Melakukan studi literatur tentang manfaat gelombang elektromagnetik dalam berbagai bidang. Mencari informasi tentang penggunaan laser.



Menjelaskan seluk-beluk spektrum gelombang elektromagnetik serta menjelaskan manfaat dan bahaya yang ditimbulkannya.



A. Pendahuluan



Permasalahan tentang gelombang telah dibahas di kelas XI. Siswa telah mengetahui tentang perbedaan gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik dari materi yang telah dipelajari sebelumnya. Pada bab ini, akan mempelajari tentang gelombang elektromagnetik secara khusus. Bab ini terdiri atas dua subbab, yaitu spektrum gelombang elektromagnetik serta bahaya dan manfaat gelombang elektromagnetik. Di subbab pertama dijelaskan tentang spektrum gelombang elektromagnetik dan sumber radiasinya. Di subbab kedua dibahas tentang bahaya dan manfaat gelombang elektromagnetik dalam kehidupan. Serangkaian kegiatan ini diharapkan dapat membuat siswa memahami bahaya dan manfaat gelombang elektromagnetik. Setelah paham, ilmu pengetahuan yang dikuasai dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari.



Buku Guru Fisika Kelas XII



121



Sebagai motivasi terhadap siswa, guru dapat memberikan contoh mengenai penggunaan sinar X dalam dunia kesehatan dan penelitian kristal. Dari contoh-contoh yang diberikan, siswa diharapkan mengetahui kontribusi gelombang elektromagnetik dalam kehidupan dan tertarik untuk mempelajarinya. Bab ini memerlukan banyak referensi baik dari buku, internet, maupun ensiklopedia. Dengan banyak membaca siswa dapat mencari ilmu tanpa bergantung dari satu sumber saja yaitu guru. Tugas guru di sini sebagai motivator dan fasilitator agar tujuan dari semua KD terpenuhi. Jika siswa mengetahui bahwa penghasil gelombang elektromagnetik yang utama adalah matahari, siswa diharapkan bertambah keimanannya terhadap Tuhan yang telah menciptakan matahari sehingga kehidupan manusia jadi indah dan berwarna.



B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 6.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Kompetensi Dasar 3.6 Menganalisis fenomena radiasi elektromagnetik, pemanfaatannya dalam teknologi, dan dampaknya pada kehidupan.



4.6 M e m p r e s e n t a s i k a n manfaat radiasi elektromagnetik dan dampaknya pada kehidupan sehari-hari.



C. Tujuan Pembelajaran



Cara Pencapaian Kompetensi Dasar • Dicapai melalui pembelajaran di laboratorium, di kelas, dan di luar laboratorium melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif, dan Review sehingga peserta didik mampu memahami tentang pemanfaatan dan dampak gelombang elektromagnetik dalam kehidupan. • Dicapai melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, Tugas Mandiri, dan Bertindak Kreatif.



Indikator Pencapaian • • • • •



•



•



Menjelaskan terjadinya gelombang elektromagnetik. Menjelaskan sifat-sifat gelombang elektromagnetik. Menjelaskan spektrum gelombang elektromagnetik. Menjelaskan sumber dari radiasi gelombang elektromagnetik. Menjelaskan manfaat dan bahaya dari radiasi gelombang elektromagnetik. Menyajikan dan melaporkan hasil diskusi tiap-tiap kegiatan tentang manfaat dan bahaya gelombang elektromagnetik. Mempresentasikan hasil kegiatan tentang manfaat dan bahaya gelombang elektromagnetik.



Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. menjelaskan terjadinya gelombang elektromagnetik dari hasil studi literatur; 2. menjelaskan sifat-sifat gelombang elektromagnetik melalui kegiatan mengamati arah gerak dan arah getar gelombang serta melakukan studi literatur; 3. menjelaskan spektrum gelombang elektromagnetik dengan mengamati gambar yang mengandung informasi tentang spektrum gelombang elektromagnetik; 4. menjelaskan sumber dari radiasi gelombang elektromagnetik dari hasil studi literatur; 5. menjelaskan manfaat dan dampak radiasi gelombang elektromagnetik dengan mengamati gambar, studi literatur, dan mengumpulkan informasi dari berbagai sumber.



122



Radiasi Elektromagnetik



D. Materi Pembelajaran 1. 2.



Spektrum Gelombang Elektromagnetik Manfaat dan Bahaya Radiasi Gelombang Elektromagnetik



E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.



Alat dan Bahan a. Gambar b. Alat dan media presentasi



2.



Media Pembelajaran a. Gambar b. Peristiwa di sekitar c. Benda-benda di sekitar



3.



Sumber Belajar a. Fisika Mengungkap Fenomena Alam Kelas X, bab V Gelombang dan Optika, oleh Hartanto dan Reza Widya Satria. b. Kompetensi Fisika Kelas X, bab 8 Gelombang Elektromagnetik, oleh Siswanto dan Sukaryadi. c. Fisika X, bab 6 Gelombang Elektromagnetik, oleh Edi Istiyono.



F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1. 2.



3.



Pendekatan Pembelajaran Scientific Approach Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Project Based Learning c. Discovery d. Inquiry Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Tanya Jawab c. Pemberian Tugas dan Resitasi d. Proyek e. Latihan



G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.



Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan pertama membahas tentang spektrum gelombang elektromagnetik, radiasi gelombang elektromagnetik, dan sumber radiasi gelombang elektromagnetik. Guru menyiapkan materi yang dibutuhkan, buku referensi, gambar, dan video yang mendukung pembelajaran.



Buku Guru Fisika Kelas XII



123



Materi untuk Guru: Radiasi Radiasi adalah pancaran energi dari suatu materi ruang yang bentuknya bisa berupa panas, partikel, gelombang elektromagnetik, atau cahaya. Sumber radiasi yang ada di sekitar kita misalnya televisi, microwave, komputer, dan lampu. Sumber radiasi yang bersifat alami misalnya matahari, air, udara, dan tanah. Radiasi dibedakan menjadi dua yaitu radiasi pengion dan radiasi nonpengion. Radiasi pengion adalah radiasi yang dapat menyebabkan proses ionisasi terhadap materi yang dikenainya. Contoh radiasi pengion adalah sinar alfa, sinar beta, sinar gamma, sinar X, dan partikel neutron. Adapun radiasi nonpengion adalah radiasi yang tidak mengakibatkan ionisasi pada materi yang dikenainya. Contoh radiasi nonpengion adalah gelombang radio, gelombang mikro, sinar inframerah, cahaya tampak, dan sinar ultraviolet. b.



124



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery, Inquiry, dan Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, Pemberian Tugas dan Resitasi, dan Latihan 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru membahas apersepsi di kelas, lalu menjelaskan sedikit tentang arti radiasi. b) Kegiatan Inti (1) Siswa diminta mengerjakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Sifat-Sifat Gelombang Elektromagnetik. (a) Mengamati Mengamati gambar arah gerak dan arah rambat gelombang elektromagnetik dengan cermat. Media alternatif: agar lebih menarik dapat diganti dengan gelombang elektromagnetik yang bergerak. Guru dapat mengunduhnya di internet. (b) Menanya Menanya perbedaan arah gerak dan arah rambat gelombang elektromagnetik dengan kritis. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi dari berbagai sumber tentang bentuk gelombang elektromagnetik. (d) Mengasosiasi Mengolah informasi yang diperoleh, lalu mendiskusikannya dengan kelompok masing-masing. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasilnya ke depan kelas dengan percaya diri, bahasa yang mudah dipahami, dan tidak keluar topik. Sikap yang perlu dinilai adalah kecermatan dan ketelitian saat melakukan pengamatan, kritis dalam melakukan penyelidikan, dan teknik penyampaian hasil kegiatan. (2) Siswa diminta mengerjakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Spektrum Gelombang Elektromagnetik. (a) Mengamati Mengamati gambar spektrum gelombang elektromagnetik dengan teliti dan cermat.



Radiasi Elektromagnetik



c.



(b) Menanya i. Menanya panjang gelombang, frekuensi, dan hubungan keduanya dalam tiap-tiap spektrum gelombang elekromagnetik. ii. Menanya hubungan radiasi panas dengan panjang gelombang spektrum gelombang elektromagnetik. (c) Mengumpulkan informasi Menggali informasi tentang penentuan spektrum gelombang elektromagnetik. (d) Mengasosiasi Mendiskusikan semua informasi yang telah dikumpulkan, lalu dibuat kesimpulan. (e) Mengomunikasikan Menyampaikan hasilnya ke depan kelas dengan percaya diri dan bahasa yang mudah dipahami. (3) Meminta siswa menyelesaian permasalahan pada Bertindak Kreatif dan Review. c) Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran, lalu berikan kesimpulan dari kegiatan yang telah dilakukan. Siswa diminta mengerjakan Tugas Mandiri: Sifat dan Kecepatan Merambat Gelombang Elektromagnetik dan Tugas Mandiri: SUTET sebagai pekerjaan rumah. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Sifat-sifat Gelombang Elektromagnetik Gelombang elektromagnetik terdiri atas medan magnetik (B) dan medan listrik (E) yang bergetar saling tegak lurus. Kedua medan ini tegak lurus terhadap arah rambat gelombang. Berdasarkan arah rambat dan arah getarnya, gelombang elektromagnetik termasuk gelombang transversal. 2) Mari Bereksplorasi : Spektrum Gelombang Elektromagnetik Ada tujuh jenis radiasi gelombang elektromagnetik yaitu gelombang radio, gelombang mikro, sinar inframerah, cahaya tampak, sinar ultraviolet, sinar X, dan sinar gamma. Panjang gelombang dan frekuensi gelombang elektromagnetik seperti tabel berikut. Tabel 6.2 Panjang Gelombang dan Frekuensi Gelombang Elektromagnetik Radiasi Gelombang Elektromagnetik Gelombang radio Gelombang mikro Sinar inframerah Cahaya tampak Sinar ultraviolet Sinar X Sinar gamma



Panjang Gelombang (m) 10 3 10 –2 10 –5 0,5 × 10–6 10 –8 10 –10 10 –12



Frekuensi Gelombang (Hz) 10 3 –10 8 10 9 –10 10 10 11 –10 14 10 15 10 15 –10 16 10 16 –10 18 10 20 –10 25



Buku Guru Fisika Kelas XII



125



3)



4)



2.



Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar



b.



Pertemuan ini membahas tugas pada materi sebelumnya yaitu Tugas Mandiri: Sifat Umum dan Kecepatan Merambat Gelombang Elektromagnetik dan Tugas Mandiri: SUTET. Setelah itu, dilanjutkan dengan mengenal manfaat dan bahaya gelombang elektromagnetik. Proses Belajar Mengajar 1) 2) 3)



126



Semakin pendek panjang gelombangnya (semakin besar frekuensinya), warna radiasinya semakin terang. Berdasarkan gambar dari panjang gelombang terpanjang ke pendek warnanya berturut-turut hitam – merah tua – merah – oranye – kuning – hijau – biru muda. Bertindak Kreatif subbab A Bintang dapat menghasilkan cahaya sendiri. Hasil reaksi di tiap-tiap bintang menghasilkan energi yang berbeda-beda sehingga menghasilkan warna yang berbeda pula. Citra warna dari bintang inilah yang digunakan untuk membedakan bintang-bintang yang terlihat. Review 1. Merambat di ruang hampa, tidak bermuatan listrik, merupakan gelombang transversal, memiliki sifat umum gelombang, arah rambatannya tidak dibelokkan pada medan magnet maupun medan listrik. 3. Spektrum gelombang elektromagnetik dibedakan berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya. 5. Radiasi sinar gamma dapat berasal dari sinar matahari dan zat radioaktif.



Model Pembelajaran: Discovery dan Inquiry Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, serta Pemberian Tugas dan Resitasi Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Minta siswa mengumpulkan tugas yang diberikan pada pertemuan sebelumnya. Tanyakan kesulitan siswa saat mengerjakan tugas mereka. b) Kegiatan Inti Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Mengenal Manfaat dan Bahaya Radiasi Gelombang Elektromagnetik. (1) Mengamati Mengamati gambar tentang manfaat dan dampak gelombang elektromagnetik dalam kegiatan. Strategi alternatif: model pembelajaran yang digunakan bisa discovery atau inquiry. Jika siswa tidak memiliki akses internet, guru memberikan beberapan referensi. Jika siswa memiliki akses internet, siswa diharapkan mencari sendiri informasi di internet.



Radiasi Elektromagnetik



c.



(2) Menanya (a) Menanya kegiatan yang dilakukan pada gambar dan gelombang elektromagnetik yang berperan dalam kegiatan tersebut. (b) Menanya kegiatan dalam kehidupan yang melibatkan gelombang elektromagnetik. (3) Mengumpulkan informasi Mencari informasi tentang dampak dan manfaat gelombang elektromagnetik dari berbagai sumber. (4) Mengasosiasi Mengolah hasil pencarian informasi dengan berdiskusi kelompok, kemudian menyimpulkannya. (5) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil diskusi ke depan kelas. Sikap yang harus dinilai adalah kesigapan siswa saat mencari berbagai literatur tentang dampak dan manfaat gelombang elektromagnetik. c) Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan menyimpulkan kegiatan yang telah dilakukan. Guru memberikan Tugas Mandiri: Penggunaan Laser untuk dibahas pada pertemuan selanjutnya. Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Sifat dan Kecepatan Merambat Gelombang Elektromagnetik Sifat-sifat gelombang elektromagnetik sebagai berikut. a) Dapat merambat dalam ruang hampa (tidak memerlukan medium untuk merambat). b) Tidak bermuatan listrik. c) Merupakan gelombang transversal. d) Memiliki sifat umum gelombang. e) Arah perambatannya tidak dapat dibelokkan baik pada medan listrik maupun medan magnet. Percepatan gelombang elektromagnetik diperoleh dari perhitungan berikut. c = = =



2)



1



ε 0 μ0 1 (8, 85 × 10 −12 C 2/Nm 2 )(4π × 10 −7 Wb/ Am ) 1 1,11156 × 10 −17



m/s



≈ 2,99939 × 108 m/s ≈ 3 × 108 m/s Jadi, nilai kecepatan gelombang elektromagnetik sebesar 3 × 108 m/s. Tugas Mandiri: SUTET Hasil penelitian Wertheimer dan Leper tahun 1979 mengatakan bahwa paparan medan elekromagnetik dapat mengakibatkan kanker otak pada anak-anak.



Buku Guru Fisika Kelas XII



127



Penelitian yang lain dilakukan oleh Dr. Gerald Draper, koleganya dari Chilhood Cancer Research Group di Oxford University, dan Dr. John Swanson (penasehat sains di National Grid Transco). Hasil dari penelitian tersebut menyimpulkan bahwa anak-anak yang tinggal kurang dari 200 meter dari jalur tegangan tinggi memiliki risiko menderita leukemia sebesar 70% daripada anak yang tinggal dengan jarak 600 meter atau lebih saat dilahirkan. Secara keseluruhan, sekitar 70% anak-anak yang hidupnya dalam radius 200 meter dari tiang tegangan tinggi terkena leukemia. Namun, peningkatan risiko leukemia masih ditemukan pada jarak di mana besar medan listrik bernilai di bawah kondisi di dalam rumah. Jadi, peningkatan risiko leukemia tidak diakibatkan oleh medan listrik atau medan magnet yang diakibatkan oleh SUTET. Dr. dr. Anies, M.Kes. PKK melakukan penelitian pada penduduk yang tinggal di bawah SUTET 500 kV di Kabupaten Pekalongan, Kabupaten Pemalang, dan Kabupaten Tegal (2004). Secara umum dapat disimpulkan bahwa paparan medan elektromagnetik yang berasal dari SUTET 500 kV berisiko menimbulkan gangguan kesehatan pada penduduk. Gangguannya yaitu sekumpulan gejala hipersensitivitas yang dikenal dengan electrical sensitivity berupa keluhan sakit kepala (headache), pening (dizziness), dan keletihan menahun (chronic fatigue syndrome). Corrie Wawolumaya dari Bagian Ilmu Kedokteran Komunitas Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia juga pernah melakukan penelitian terhadap pemukiman di sekitar SUTET. Hasilnya tidak ditemukan hubungan antara kanker leukemia dan SUTET. Dari beberapa hasil penelitian, WHO berkesimpulan bahwa tidak banyak pengaruh yang ditimbulkan oleh medan listrik sampai 20 kV/m pada manusia dan medan listrik sampai 100 kV/m tidak memengaruhi kesehatan hewan percobaan. Selain itu, percobaan beberapa sukarelawan pada medan magnet 5 mT hanya memiliki sedikit efek pada hasil uji klinis. 3)



3.



128



Mari Bereksplorasi: Mengenal Manfaat dan Bahaya Radiasi Gelombang Elektromagnetik. Gambar pertama menunjukkan penggunaan sinar laser pada barcode scanner, gambar kedua menunjukkan efek terkena sinar UV-A dan UV-B, gambar ketiga menunjukkan penggunaan microwave. Gambar pertama merupakan manfaat dari sinar laser yang termasuk cahaya tampak, sedangkan gambar ketiga adalah manfaat dari gelombang mikro untuk memasak makanan. Selain bermanfaat, gelombang elektromagnetik juga memiliki bahaya jika mengenai tubuh manusia. Sebagai contoh kulit yang sering terpapar sinar UV-A akan keriput, sedangkan kulit yang sering terpapar sinar UV-B akan mengalami bercak-bercak.



Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Guru menyiapkan materi tentang manfaat dan bahaya gelombang elektromagnetik dalam berbagai bidang dan penggunaan laser dalam kehidupan.



Radiasi Elektromagnetik



Materi untuk Guru: Laser Sinar laser memiliki empat sifat sebagai berikut. 1) Monokromatik (ekawarna). 2) Koheren, artinya sefase dengan yang lainnya. Pola interferensi dapat diperoleh tidak hanya dengan meletakkan dua celah pada berkas laser, tetapi juga dengan memakai dua berkas laser yang terpisah. 3) Mempunyai satu arah tertentu (berkasnya tidak menyebar). Sifat inilah yang memunculkan ide untuk memancarkan sinarX dari bumi menuju ke cermin yang telah dipasang di bulan ketika ekspedisi Apollo 11. Hasilnya, berkas tersebut tetap terdeteksi ketika kembali ke bumi walaupun telah menempuh jarak total lebih dari tiga perempat juta kilometer. 4) Intensitasnya sangat tinggi, jauh lebih tinggi dari sumber cahaya lainnya. Jenis-jenis laser dibedakan berdasarkan bahan yang digunakan dalam pembangkitan sinar laser. 1) Laser zat padat, menggunakan rubi atau batu delima dengan bahan dasar kristal aluminium oksida ((Cr2O3) Al2O3 dengan Al2O3), warna sinarnya merah tua. 2) Laser semikonduktor, menggunakan bahan gas yang berasal dari unsur Ga dan As. 3) Laser zat cair, menggunakan larutan kriptosianida. 4) Laser gas, menggunakan bahan CO2 atau helium neon He-Ne. Sumber: Fisika Kelas XII, Edi Istiyono, Intan Pariwara, 2006



b.



Proses Belajar Mengajar 1) 2) 3)



Model Pembelajaran: Discovery, Inquiry, Problem Based Learning Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, dan Latihan Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa mengumpulkan tugas yang diberikan pada pertemuan sebelumnya. Tanyakan kesulitan siswa dalam mempelajari materi sejauh ini. b) Kegiatan Inti Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Manfaat Gelombang Elektromagnetik dalam Berbagai Bidang. (1) Mengamati Membaca literatur baik dari buku pengayaan, ensiklopedia, maupun internet untuk mengetahui manfaat gelombang elektromagnetik dalam berbagai bidang. (2) Menanya Menanya manfaat gelombang elektromagnetik yang bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari. (3) Mengumpulkan informasi Mencari informasi dari berbagai sumber, lalu menuliskan informasi tersebut secara runtut.



Buku Guru Fisika Kelas XII



129



c.



(4) Mengasosiasi Mendiskusikan tentang manfaat gelombang elektromagnetik bersama anggota kelompoknya, lalu menyimpulkan hasil diskusi. (5) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil kegiatan ke depan kelas. Sikap yang perlu dinilai guru adalah cara siswa mengambil informasi dari sumber yang mereka anggap valid. Selain itu, kemampuan siswa dalam mengasosiasi beberapa informasi yang berbeda dari berbagai sumber juga harus dinilai. c) Kegiatan Penutup Guru mengajak siswa menjawab pertanyaan pada fitur Bertindak Kreatif subbab B. Setelah itu, guru mengajak siswa membaca bagian Refleksi. Penjelasan tentang pentingnya gelombang elektromagnetik bagi bumi dapat digunakan untuk mengajak siswa untuk mensyukuri ciptaan Tuhan. Setelah itu, minta siswa mengerjakan soal Evaluasi sebagai latihan untuk menghadapi Ulangan Harian. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Manfaat Gelombang Elektromagnetik dalam Berbagai Bidang Bidang Penggunaan



Jenis Gelombang Sinar ultraviolet



1.



2. 3. Sinar X



1.



2.



Sinar gamma



1. 2.



130



Radiasi Elektromagnetik



Bahaya Penggunaan



Industri a. Akselerator dalam pengeringan dan pengerasan lapisan polimer seperti cat dan vernis. b. Mendeteksi keretakan logam. Kesehatan Disinfeksi pada alatalat kesehatan. Pertanian Penjebak serangga.



Kulit keriput, kanker kulit, dan peradangan kornea.



Penelitian Menyelidiki struktur material dan orientasi bidang dengan XRD (X-rays Diffraction) Medis Memfoto kondisi tulang retak atau patah



Perubahan struktur genetik, rambut rontok, kulit menjadi merah.



Pertanian Rekayasa genetika. Medis Membunuh kanker dan sterilisasi peralatan medis di rumah sakit.



Merusak satelit dan atmosfer.



2)



Tugas Mandiri: Penggunaan Laser Dalam kehidupan sehari-hari, laser digunakan pada berbagai bidang. Energi laser yang terpancar setiap satuan waktu dinyatakan dengan orde dari beberapa mW (laser yang digunakan dalam sistem audio laser disk) sampai dengan beberapa MW (laser yang digunakan untuk senjata). Besarnya energi laser yang dipilih bergantung pada penggunaannya. Pemanfaatan sinar laser misalnya pada bidang kedokteran, pelayanan (jasa), industri, astronomi, fotografi, elektronika, dan komunikasi. a) Dalam bidang kedokteran dan kesehatan, sinar laser digunakan antara lain untuk mendiagnosis penyakit, pengobatan suatu penyakit, perbaikan suatu cacat, serta pembedahan. b) Dalam bidang pelayanan, sinar laser dapat membantu kasir toko menghitung total harga barang-barang yang dibeli konsumen. Caranya, barang yang memiliki label kode batang (barcode) disinari sinar laser. Laser yang digunakan untuk keperluan ini adalah laser helium-neon (He-Ne) berdaya rendah yang tidak membahayakan mata. c) Pada bidang industri, sinar laser bermanfaat untuk pengelasan, memotong lempeng baja dengan lebih cepat dan lebih bersih, serta untuk pengeboran. d) Pada bidang astronomi, sinar laser berdaya tinggi dapat digunakan untuk mengukur jarak bumi–bulan dengan teliti dan mengukur jarak titik-titik yang tidak dapat dicapai dari bumi. e) Dalam bidang fotografi, laser mampu menghasilkan bayangan tiga dimensi dari suatu benda (hologram). Proses ini disebut holografi. f) Dalam bidang elektronika laser solid state (zat padat/semikonduktor) berukuran kecil digunakan dalam sistem audio compact disc dan video compact disc, serta penyimpanan memori optik dalam komputer. g) Dalam bidang komunikasi, laser berfungsi untuk memperkuat cahaya sehingga dapat menyalurkan suara dan sinyal gambar melalui serat optik. Sumber: Wikipedia



3)



4)



Review Subbab B 1. Dalam bidang komunikasi gelombang radio digunakan pada radiofon dan telepon genggam. 3. Jika sering terpapar sinar ultraviolet dapat mengakibatkan kulit memerah, kulit keriput, dan bahkan bisa terkena kanker kulit. Jika terkena mata akan menyebabkan peradangan kornea. 5. Cahaya tampak digunakan dalam sel surya, sumber dari baterai fotovoltaik, dan laser. Bertindak Kreatif Subbab B Beberapa cara untuk mencegah paparan sinar UV sebagai berikut. a) Memakai pakaian yang menutupi seluruh tubuh kita seperti, jaket, baju lengan panjang, celana panjang, dan sarung tangan pada saat berkendara.



Buku Guru Fisika Kelas XII



131



b)



5)



Memakai tabir surya yang mengandung bahan yang dapat menyerap, menghambur dan memantulkan sinar matahari. c) Menggunakan kaca mata hitam atau sunglasses. d) Membatasi waktu terkena paparan sinar matahari secara langsung, terutama antara pukul 10.00 hingga 16.00. Hal itu karena pada saat itu radiasi ultraviolet (UV) yang berbahaya sedang pada puncaknya. Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. e 6. d 2. b 7. a 3. b 8. a 4. b 9. d 5. a 10. b B. Uraian 1. Panjang gelombang berbanding terbalik dengan frekuensi gelombang. Panjang gelombang semakin kecil maka frekuensi gelombangnya akan besar. Sebagai contoh panjang gelombang sinar ultraviolet lebih pendek dari panjang gelombang sinar inframerah, sedangkan frekuensi sinar ultraviolet lebih besar dibanding frekuensi sinar inframerah. 3. Besaran yang memengaruhi kecepatan gelombang elektromagnetik adalah permitivitas listrik dan permeabilitas magnet. 5. Hal ini karena ada cahaya tampak dari matahari yang mengenai benda. Saat cahaya tampak mengenai benda, cahaya yang diserap benda kemudian dipantulkan ke mata kita. Oleh karena malam hari tidak ada pancaran cahaya tampak sehingga kita membutuhkan lampu untuk dapat melihat dengan jelas. 7. Laser dapat menunjukkan gejala pemantulan dan pembiasan dengan jelas karena berkasnya memiliki satu arah tertentu (tidak menyebar). 9. Gelombang mikro akan memberikan efek pemanasan pada benda yang dikenainya. Makanan yang menyerap gelombang mikro akan bergetar dan menjadi panas dalam waktu singkat. Oleh karena itu, gelombang mikro dapat digunakan untuk memasak makanan dengan cepat.



H. Program Remedial dan Pengayaan Setelah ulangan harian, guru menganalis hasil tes siswa untuk mengetahui ketercapaian KKM. Setelah itu, lihat indikator yang belum tercapai dan materi yang belum dikuasai oleh siswa. Siswa yang belum mencapai KKM diberi remidial dengan membuat makalah tentang bahaya gelombang elektromagnetik dalam berbagai bidang. Siswa yang sudah memenuhi KKM diberi pengayaan. Program pengayaan diberikan dalam waktu yang bersamaan dengan program remidiasi.



132



Radiasi Elektromagnetik



Materi Pengayaan Energi Gelombang Elektromagnetik Energi gelombang elektomagnetik dapat ditinjau dari dua hal, yaitu energi berdasarkan medan listrik dan medan magnetik sumber atau energi berdasarkan frekuensi dan panjang gelombangnya. a.



Energi Gelombang Elektromagnetik Berdasarkan Medan Sumbernya Medan listrik dan medan magnetik sumber gelombang elektromagnetik yang menjalar masing-masing adalah: E(x, t) = –Emaks sin (ω t + kx) B(x, t) = –Bmaks sin (ω t + kx) Rapat energi total yang dibawa gelombang elektromagnetik berdasarkan kuat medan listrik dan medan magnetik sumbernya: 1



1



u = 2 ε0E 2 + 2 μ B 2 0 Dengan mengingat persamaan sebelumnya, maka rapat energi menjadi: 1



1



u = 2 ε0E 2 + 2 μ ( ε 0 μ0 E)2 0 = ε0E 2 Berdasarkan persamaan di atas, rapat energi gelombang elektromagnetik sebanding dengan kuadrat magnitudo kuat medan listriknya. b.



Energi Gelombang Elektromagnetik Berdasarkan Frekuensi dan Panjang Gelombangnya Energi gelombang elektromagnetik yang berbentuk foton bergantung pada frekuensi dan panjang gelombangnya, sedangkan frekuensi berbanding terbalik dengan panjang gelombang atau sebaliknya. Foton merupakan kuantum energi cahaya. Hubungan frekuensi dan panjang gelombang elektromagnetik: υλ = c Energi gelombang elektromagnetik yang berbentuk foton setiap kuanta sebagai fungsi frekuensi: E = hυ Energi gelombang elektromagnetik yang berbentuk foton setiap kuanta sebagai fungsi panjang gelombang: E=



hc



λ Sumber: Fisika Kelas XII, Edi Istiyono, Intan Pariwara, 2006



Buku Guru Fisika Kelas XII



133



I. Penilaian Tabel 6.3 Penilaian Pembelajaran No.



Peruntukan



Teknik Penilaian



1.



Kompetensi Sikap Spiritual dan Sikap Sosial



Pengamatan sikap



Penilaian Sikap



Format 1–5



2.



KD 3.6 dan KD 4.6



Tes Unjuk Kerja



Penilaian Tes Praktik dan Tes Unjuk Kerja



Format 6–8



3.



KD 3.6



Tes Tertulis



Tes Pilihan Ganda dan Uraian



Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian



4.



Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan



Portofolio



Penilaian Portofolio



Lembar Penilaian Portofolio



J. Rangkuman 1. 2. 3.



134



Bentuk Penilaian



Keterangan



Materi ini membutuhkan banyak sumber informasi baik dari buku, internet, maupun ensiklopedia. Guru bertugas sebagai motivator dan fasilitator dalam setiap kegiatan yang dilakukan siswa. Gelombang elektromagnetik sangat bermanfaat bagi kehidupan. Namun, ada juga yang berbahaya jika digunakan secara berlebihan atau tidak sesuai dengan aturan yang diperbolehkan.



Radiasi Elektromagnetik



A. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.



Pilihan Ganda c c e c b c b d a a



11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.



Eliminasi persamaan (2) dan (4) –3 = 5i2 + 2i3 × 2 –6 =10i2 + 4i3 –3 = 2i2 + 4i3 × 5 –15 = –10i2 + 20i3 ––––––––––––––– + –21 = 24i3



a b b a b a e a c c



i3 = =



1Ω



1Ω



adalah



i2



i3 3V



3V



2Ω 3Ω 1Ω



−7 8



A



Jadi, arus yang melewati resistor 2 Ω



B. Uraian 1. Tentukan arah loop terlebih dahulu. i1



−21 24



1Ω



Loop I ΣF = ΣIR –3 = 2i1 + 2i3 . . . (1) Loop II ΣF = ΣIR –3 = 5i2 + 2i3 . . . (2) i 3 = i1 + i2 . . . (3) Substitusi persamaan (1) dan (3) –3 = 2i1 + 2i3 –3 = 2(i3 – i2) + 2i3 –3 = 2i3 – 2i2 + 2i3 –3 = 4i3 – 2i2 . . . (4)



−7 8



A arahnya berlawanan



dengan arah loop. C = 450 µF = 4,5 × 10–4 F V = 295 V Ditanyakan: W Jawab:



3. Diketahui:



W =



1 2



CV2



=



1 2



(4,5 × 10–4 F)(295 V)2



= 19,58 J Jadi, energi yang disimpan kapasitor sebesar 19,58 J. 5. Medan magnet karena kawat A −7



(4π × 10 )(1) BA = µ0 i1 = 2π (2 × 10−2 ) 2π a



= 1 × 10–5 arahnya masuk bidang Medan magnet karena kawat B BB = BA arahnya keluar bidang Jika dijumlahkan secara vektor, maka medan magnet di titik P adalah nol.



Buku Guru Fisika Kelas XII



135



7. Diketahui:



B R v
Ditanyakan: i Jawab: ε =B
v = (0,95(3)(20) = 57 V i = =



= 0,95 T =5Ω = 20 m/s =3m



1



= 2(3,14)(1, 2 × 10−5 ) = 110,58 Ω Z =



R 2 + (XL − XC )2



=



252 + (22,60 − 110, 58)2



ε R



=



625 + 7.740, 48



57 5



= 8.365, 48 = 91,46 Ω



= 11,4 A Jadi, arus yang mengalir pada resistor 5 Ω adalah 11,4 A. R = 25 Ω L = 30 mH = 3 × 10–2 H C = 12 µF = 1,2 × 10–5 F Vef = 90 volt Ditanyakan: I, VR, VL, VC Jawab: XL = ωL = 2(3,14)(120)(3 × 10–2) = 22,60 Ω



9. Diketahui:



136



1



XC = ω C



Ulangan Akhir Semester 1



I



=



Vef Z



90



= 91, 46 = 0,98 A



VR = IR = 0,98 A × 25 Ω = 27,44 volt VL = IXL = 0,98 A × 22,60 Ω = 21,15 volt VC = IXC = 0,98 A × 110,58 Ω = 108,37 volt Jadi, arus yang mengalir dalam rangkaian sebesar 0,98 ampere dan nilai tegangan pada resistor, induktor, dan kapasitor berturut-turut adalah 27,44 volt, 22,15 volt, dan 108,37 volt.



Relativitas • • •



Relativitas Transformasi Lorentz Massa, Momentum, dan Energi Relativistik



Menjelaskan Konsep Relativitas Newton dan Transformasi Galileo



• •



Menganalisis gerak relatif pada kasus kereta Menganalisis kasus keserentakan kejadian dalam kehidupan sehari-hari



Menjelaskan Transformasi Lorentz



•



•



Menganalisis kontraksi panjang yang terjadi pada benda yang bergerak dengan kecepatan relativistik Menurunkan persamaan kontraksi luas dan volume



Menjelaskan Konsep Massa Relativistik dan Energi Total



• •



•



Menganalisis perubahan massa benda yang bergerak dengan kecepatan Menganalisis energi dan momentum partikel tak bermassa dengan konsep relativitas Menganalisis dan membandingkan momentum partikel bermassa dengan partikel tak bermassa



Memecahkan permasalahan fisis dengan prinsip relativitas khusus sebagai koreksi dari relativitas Newton



A. Pendahuluan



Ilmu fisika yang sebelumnya dipelajari siswa sangat dekat dengan teori relativitas Newton yang kompatibel untuk gerak benda dengan kecepatan sangat rendah. Akan tetapi teori ini gagal untuk menjelaskan gerak benda yang mendekati kecepatan cahaya. Oleh karena itu, Einstein mencetuskan teori relativitas khusus yang mampu menjelaskan keadaan fisis benda yang bergerak dengan kecepatan sangat tinggi. Bab relativitas ini hanya akan membahas relativitas khusus, sedangkan relativitas umum tidak akan dibahas pada jenjang pendidikan SMA karena membutuhkan analisis matematika yang lebih rumit.



Buku Guru Fisika Kelas XII



137



Bab ini terdiri dari tiga subbab yang masing-masing akan membahas relativitas, transformasi Lorentz, serta massa, momentum, dan energi relativistik. Subbab relativitas akan membahas tentang relativitas Newton, transformasi Galileo, dan pembuktian tidak adanya eter berdasarkan percoban interferometer Michelson-Morley. Transformasi Lorentz akan membahas koreksi transformasi Galileo, kontraksi panjang, dan penggembungan waktu. Secara garis besar kontraksi panjang menyatakan bahwa panjang suatu benda yang bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya akan mengalami penyusutan. Sementara penggembungan waktu menyatakan bahwa selang waktu relativistik lebih lama daripada selang waktu sejati. Pada subbab ketiga dinyatakan massa suatu benda bertambah jika kelajuannya bertambah. Penjelasan ini juga mengoreksi hukum II Newton. Sebelum memulai pembelajaran, guru dapat menjelaskan bukti kebenaran ralativitas dalam kehidupan sehari-hari, contohnya warna kuning emas. Emas memiliki atom yang berat. Elektron dalam atom emas bergerak cukup cepat dan membuat peningkatan massa relativistik yang signifikan. Elektron dalam orbital membawa energi yang lebih dekat dengan elektron terluar dan panjang gelombang yang bisa diserap dan dipantulkan lebih panjang. Akibatnya, emas akan cenderung berwarna kuning daripada warna ungu atau biru. Pada titik ini guru menyampaikan bahwa Tuhan membuat alam dan seisinya dengan sangat sempurna dan Tuhan juga memberikan petunjuk-petunjuk supaya manusia mau belajar. Bab ini menyajikan penjelasan tentang kompetensi dasar yang diminta dalam KD 3.7 dan KD 4.7. Kedua KD tersebut isinya yaitu menganalisis fenomena yang terjadi di alam dan menyelesaikan masalah terkait fenomena yang terjadi menggunakan prinsip relativitas.



B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 7.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar



Kompetensi Dasar 3.7 Menganalisis fenomena perubahan panjang, waktu, dan massa dikaitkan dengan kerangka acuan dan kesetaran massa dengan energi dalam teori relativitas khusus.



4.3 Menyelesaikan masalah terkait dengan konsep relativitas panjang, waktu, massa dan kesetaraan massa dengan energi.



138



Relativitas



•



•



Indikator Pencapaian



Dicapai melalui kegiatan pembelajaran di laboratorium, di luar laboratorium, di kelas melalui kegiatan mari Bereksplorasi, Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif, dan Review sehingga siswa mampu menganalisis konsep relativitas yang berkaitan dengan fenomena perubahan panjang, waktu, dan massa.



•



Dicapai melalui kegiatan Tugas Mandiri dan Bertindak Kreatif, untuk menyelesaikan masalah terkait dengan konsep relativitas panjang, waktu, massa dan kesetaraan massa dengan energi.



•



•



•



Menjelaskan relativitas Newton dan postulat einstein. Menjelaskan transformasi Lorentz untuk kecepatan, kontraksi panjang, paradoks kembar, dan penggembungan waktu. Menjelaskan massa relativistik, momentum relativistik, dan energi kinetik relativistik. Menyimpulkan konsep gerak relatif.



C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini siswa mampu: 1. menjelaskan latar belakang dicetuskannya postulat Einstein; 2. menjelaskan bahwa benda akan mengalami kontraksi panjang saat bergerak dengan kecepatan sangat tinggi; 3. menjelaskan bahwa benda yang bergerak dengan kecepatan relativistik akan mengalami penggembungan waktu; 4. menjelaskan bahwa benda akan mengalami penambahan massa saat bergerak dengan kecepatan relativistik; 5. menjelaskan kesetaraan massa dengan energi kinetik relativistik.



D. Materi Pembelajaran 1. 2. 3.



Relativitas Transformasi Lorentz Massa, Momentum, dan Energi Kinetik Relativistik



E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.



Alat dan Bahan Seperangkat alat presentasi



2.



Media Pembelajaran a. Gambar b. Grafik c. Animasi d. Video



2.



Sumber Belajar a. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 3, bab Relativitas (halaman 213), oleh Serway dan Jewett. b. Fisika 2000, bab Relativitas (halaman 2), oleh Marthen Kanginan. c. Fisika Modern, bab Relativitas (halaman 1), oleh Yusman Wiyatmo. d. Konsep Fisika Modern Edisi 4, bab Relativitas (halaman 1), oleh Arthur Beiser.



F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1.



Pendekatan Pembelajaran Scientific Approach



2.



Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Inquiry c. Problem Solving



3.



Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Demonstrasi c. Pemberian Tugas dan Resitasi



Buku Guru Fisika Kelas XII



139



G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.



140



Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan pertama bertujuan mengenalkan konsep relativitas kepada siswa. Materi ini tergolong baru bagi siswa dan rawan miskonsepsi, guru sebaiknya memberkan contoh bukti nyata fenomena relativitas. Guru dapat menyampaikan fenomena emas yang berwarna kuning yang telah disajikan di bab pendahuluan. Selain itu, guru dapat menyampaikan manfaat relativitas dalam teknologi misalnya GPS (Global Positioning System) yang akan memberikan hasil akurat jika menggunakan prinsip relativitas. Dari sini siswa diharapkan mengetahui manfaat materi yang akan dipelajari dan tumbuh rasa syukurnya terhadap fenomena alam yang melibatkan konsep relativitas. b. Proses belajar mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran: a) Kegiatan Pendahuluan Guru membuka pertemuan pertama dengan mengajak siswa mengamati rubrik apersepsi. Dalam gambar tersebut tampak sebuah galaksi yang merepresentasikan sebuah objek yang sangat besar. Konsep relativitas mampu menjelaskan bahwa alam semesta ini mengembang. Pada intinya, relativitas mengoreksi hukum-hukum sebelumnya yang menganggap kecepatan di alam semesta ini dapat tak terhingga. Akan tetapi konsep relativitas mengoreksinya dengan ada batas kecepatan di alam semesta ini yaitu kecepatan cahaya (3 × 108 m/s). b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Gerak Relatif. Tujuan kegiatan ini untuk memahami konsep gerak relatif. Bergerak atau diamnya suatu benda tergantung dari titik acuannya. (1) Mengamati Mengamati peristiwa gerak benda melalui ilustrasi (gambar atau animasi dan video). Pada konsep relativitas tidak ada gerak absolut karena tidak ada acuan universal. (2) Menanyakan i. Menanyakan benda manakah yang bergerak dari ilustrasi yang disajikan. ii. Menanyakan acuan dari setiap gerak yang disajikan dalan ilustrasi. (3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi terkait gerak relatif pada sumbersumber pustaka. Pada gerak relatif dikenal titik acuan. (4) Mengasosiasi Menganalisis benda manakah yang bergerak dilihat dari titik acuan yang diacu kemudian menjawab pertanyaan pada poin diskusi.



Relativitas



c.



(5) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil diskusi dalam forum diskusi kelas. Kegiatan ini sekaligus sebagai sarana siswa belajar mengemukakan pendapat di depan umum. Catatan: jika gambar pada kegiatan Mari Bereksplorasi kurang dapat menjelaskan/memberi gambaran lebih pada siswa, guru dapat menggunakan video atau animasi. c) Kegiatan Penutup Setelah kegiatan usai, guru menjelaskan materi pada subbab A. Siswa diperbolehkan untuk bertanya jika di tengah pejelasan menemui kesulitan. Setelah itu sebagai penutup guru memberikan tugas kepada siswa untuk mengerjakan Review subbab A. Review dikerjakan secara individu untuk menguji pemahaman siswa. Guru menyarankan kepada siswa untuk tidak malu bertanya kepada teman jika menemui kesulitan. Selanjutnya, guru memberikan tugas rumah Bertindak Kreatif dan dibahas pada pertemuan selanjutnya. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Gerak Relatif Apabila acuannya adalah stasiun, orang yang berdiri di samping rel kereta dalam keadaan diam, sementara kereta dan para peumpang bergerak menjauh. Apabila acuannya adalah kereta, kereta dan para penumpang dalam keadaan diam, sementara orang yang berdiri di pinggir rel yang bergerak menjauhi kereta. Gerak relatif adalah gerak yang dipandang sesuai dengan kerangka acuannya. 2) Review Subbab A a) Gerak relatif adalah gerak yang mengacu pada suatu acuan. Benda yang bergerak terhadap satu acuan belum tentu bergerak pula jika ditinjau dari acuan yang lain. b) Kerangka acuan inersial adalah suatu kerangka acuan yang berada dalam keadaan diam atau bergerak terhadap acuan lainnya dengan kecepatan konstan pada suatu garis lurus. c) Kesimpulan dari percobaaan interferometer Michelson dan Morley sebagai berikut. (1) Eter yang semula dipandang sebagai medium perambatan cahaya sesungguhnya tidak ada. (2) Kecepatan cahaya dalam ruang vakum adalah besaran mutlak, yaitu sama untuk seluruh kerangka acuan inersial. d) Diketahui: Kecepatan sepeda motor v = 60 km/jam Kecepatan botol: u′x = 10 km/jam Ditanyakan: ux Jawab: Karena lemparan berlawanan dengan arah gerak sepeda motor, maka u′x = –10 km/jam. ux = u′x + v = (–10 km/jam) + 60 km/jam = 50 km/jam Jadi, kecepatan botol sebesar 50 km/jam. e) Diketahui: Kecepatan kereta v = 108 km/jam = 30 m/s Kecepatan botol: u′x = 2 m/s Ditanyakan: ux Buku Guru Fisika Kelas XII



141



3)



2.



142



Jawab: Karena Edo bergerak searah dengan kereta api, maka u′x bernilai positif ux = u′x + v = 2 m/s + 30 m/s = 32 m/s Jadi, kecepatan Edo dilihat oleh pengamat yang berdiri diam di tepi rel sebesar 32 m/s. Bertindak Kreatif Pernyataan keduanya benar, karena prinsip relativitas menyatakan bahwa tidak ada kerangka acuan inersial yang diutamakan. Meskipun kedua pengamat memperoleh kesimpulan berbeda, keduanya benar di dalam kerangka acuan masing-masing. Hal ini disebabkan konsep keserentaan tidak mutlak dalam konsep relativitas.



Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Guru menyiapkan peraga untuk menjelaskan kontraksi panjang. Guru dapat menggunakan proyektor untuk memperjelas gambar roket yang akan dijadikan sebagai media menjelaskan proses kontraksi panjang. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran: a) Kegiatan Pendahuluan Guru membuka pertemuan dengan menyinggung tentang paradoks kembar. Paradoks kembar adalah salah satu fenomena penggembungan waktu. Dari sini siswa akan memiliki bayangan bahwa kecepatan relativistik dapat memengaruhi ruang dan waktu. Setelah itu, guru menyinggung tentang kontraksi panjang sebagai intro kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Kontraksi Panjang b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Kontraksi Panjang. Tujuan dari kegiatan ini adalah untuk memahami konsep kontraksi panjang sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan sangat tinggi. Bagian benda yang mengalami kontraksi hanya yang searah dengan kecepatan benda. (1) Mengamati Mengamati peristiwa gerak benda melalui ilustrasi (gambar, animasi, atau video). Pada konsep relativitas, benda akan mengalami penyusutan panjang saat bergerak dengan kecepatan sangat tinggi. (2) Menanyakan Menanyakan kontraksi hanya terjadi pada bagian benda yang searah dengan kecepatan gerak. (3) Mengumpulkan infromasi Mengumpulkan informasi terkait kontraksi panjang pada sumbersumber pustaka.



Relativitas



c.



(4) Mengasosiasi Menganalisis bagian yang berubah saat benda bergerak dibandingkan dengan ketika benda diam kemudian menjawab pertanyaan pada poin diskusi. (5) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil diskusi dalam forum diskusi kelas. Kegiatan ini sekaligus sebagai sarana siswa belajar mengemukakan pendapat di depan orang banyak. Catatan: jika gambar pada kegiatan Mari Bereksplorasi kurang dapat memberi penjelasan yang lebih baik, guru dapat menggunakan animasi atau video yang diunduh dari internet. c) Kegiatan Penutup Usai kegiatan, guru menjelaskan materi pada subbab B. Kegiatan ini diharapkan memperdalam pemahaman siswa tentang transformasi kontraksi Lorentz, penggembungan waktu, serta kontraksi panjang. Selanjutnya, guru meminta siswa mendiskusikan Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif, dan mengerjakan Review subbab B, lalu dibahas dalam forum diskusi kelas. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Kontraksi Panjang Perbedaan dari gambar yang disajikan dalam kegiatan ini adalah roket yang bergerak memiliki ukuran yang lebih pendek. Panjang roket yang sejajar dengan arah gerak roket (searah dengan kecepatan) mengalami penyusutan. Peristiwa ini dinamakan dengan kontraksi panjang. 2) Bertindak Kreatif Awak pesawat akan memilih dibayar dengan hitungan jam di bumi. Berdasarkan teori penggembungan waktu, pada saat benda bergerak dengan kecepatan sangat tinggi maka pemuaian waktu yang terukur oleh orang yang diam di bumi lebih besar. Dengan pertimbangan inilah awak pesawat akan mendapatkan bayaran yang lebih besar. 3) Tugas Mandiri: Luas dan Volume Relativistik a. Jika benda bergerak sepanjang sumbu X, komponen y tidak mengalami transformasi. A0 = yx2′ – yx1′ = y(x2′ – x1′) A = y(x2 – x1) Terapkan persamaan transformasi Lorentz x1′ =



x1 − vt 1−



dan x2′ =



v2 c2



x2 − vt 1−



v2 c2



sehingga A = y(x2 – x1) 2



2



v v = y((x2′ 1− 2 ) + vt) – (x1′ 1− 2 ) + vt)) c



c



2



2



v v = y(x2′ 1− 2 + vt – x1′ 1− 2 – vt) c



c



2



v = y(x2′ – x1′) 1− 2 c



2



v = A0 1− 2 c



=



A0



γ



Buku Guru Fisika Kelas XII



143



b)



Jika benda bergerak sepanjang sumbu X, komponen y dan z tidak mengalami kontraksi. V0 = yz(x2′ – x1′) V = yz(x2 – x1) Terapkan persamaan transformasi Lorentz x1′ =



x1 − vt 1−



dan x2′ =



v2 c2



x2 − vt 1−



v2 c2



sehingga V = yz(x2 – x1) 2



2



v v = y((x2′ 1− 2 ) + vt) – (x1′ 1− 2 ) + vt)) c



c



2



v = yz(x2′ – x1′) 1− 2 c



2



v = V0 1− 2 = c



4)



3.



144



V0



γ



Review Subbab B a) v = 0,5 3 c b) Δt = 1,000001 s c) 4 : 3 d) v = 0,96c e) v = 0,385c



Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Guru menyiapkan peraga untuk menjelaskan massa relativistik. Guru dapat memperbesar gambar dengan melukis ulang grafik pada kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Massa Relativistik di papan tulis. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran: a) Kegiatan Pendahuluan Guru menyinggung tentang persamaan kesetaraan massa-energi yang dikemukakan oleh Einstein, yaitu E = m c 2. Penyampaian materi dimulai dari hal yang paling familiar diharapan akan lebih mudah dimengerti oleh siswa. b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Massa Relativistik. Tujuan dari kegiatan ini adalah untuk memahami konsep pertambahan massa benda yang bergerak dengan kecepatan sangat tinggi. (1) Mengamati Mengamati grafik massa benda terhadap kecepatan benda yang bergerak secara relativistik.



Relativitas



c.



(2) Menanyakan Menanyakan perubahan massa benda yang bergerak secara relativistik. (3) Mengumpulkan infromasi Mengumpulkan informasi perubahan massa benda yang bergerak secara relativistik pada sumber-sumber pustaka. (4) Mengasosiasi Menganalisis bentuk grafik relativitas massa analisis berdasarkan sumber pustaka. Pada bagian ini siswa dituntut mampu merepresentasikan makna fisis dari grafik yang disediakan. (5) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil diskusi dalam forum diskusi kelas. c) Kegiatan Penutup Usai kegiatan, guru menjelaskan materi pada subbab C. Diskusi dilanjutkan dengan melakukan kegiatan pada Tugas Mandiri. Siswa melakukan studi literatur dan analisis untuk menentukan momentum partikel yang tidak memiliki massa diam. Setelah itu guru meminta siswa mengerjakan Bertindak Kreatif dan mempelajari soal-soal pada Review subbab C. Beritahukan siswa bahwa pertemuan berikutnya akan diadakan ulangan harian sehingga siswa sebaiknya berlatih soal-soal Evaluasi. Siswa harus belajar agar hasilnya maksimal. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi Semakin tinggi kecepatan benda, massa benda bertambah secara kuadratis. 2) Tugas Mandiri: Energi dan Momentum Partikel Tak Bermassa Menurut pandangan relativitas, energi total dan momentum relativistik: E= p=



3)



m0 c 2 1−



v2 c2



m0 v 1−



v2 c2



Jika m0 = 0 dan v < c, energi total dan momentum sebesar 0. Namun apabila m0 = 0 dan v = c, maka E = 0/0 dan p = 0/0. Energi dan momentum partikel tak tentu. Jadi, partikel tak bermassa tetap memiliki energi total dan momentum asalkan bergerak dengan kecepatan cahaya. Bertindak Kreatif Foton adalah partikel tak bermassa dan merupakan kuanta cahaya sehingga foton bergerak dengan kecepatan c. pf =



m0 v 1−



v2 c



2



=



0 1−



c2 c



=



2



Energi foton ⇒ E =



p c



0 0



= tak tentu



→p=



E c



=



hf c



Elektron memiliki massa me = 9,1 × 10–31 kg dan bergerak dengan kecepatan v dengan v < c, maka momentum elektron: pe =



m0 v 1−



v2 c2



Buku Guru Fisika Kelas XII



145



4)



Dari hasil ini maka momentum kedua partikel tidak dapat ditentukan secara langsung. Foton harus diketahui nilai frekuensinya, sedangkan elektron harus diketahui nilai kecepatannya supaya momentum keduanya dapat dibandingkan. Review Subbab C 1)



p=



15 m0c 3 4



2)



v=



3)



m : m0 = 1 : 4



4)



Δm =



2c m/s 1 4



m0



5)



5)



Partikel memiliki energi dan momentum yang tidak dapat ditentukan akan tetapi konsisten tetap memiliki energi dan momentum. Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. c 6. c 2. d 7. d 3. b 8. c 4. b 9. a 5. e 10. e B. Uraian 1. Transformasi kecepatan, u′x terhadap ux dapat diperoleh jika tiap koordinat diturunkan terhadap peubah/variabel waktu t. x′ = x – vt d dt



(x′) =



d dt



(x – vt)



u′x = ux – v 3.



Menurut Sinta di bumi waktu perjalanan Rama adalah: Δt =



2s v



=



2(6 tahun c ) 0, 6 c



= 20 tahun



Menurut Rama waktu perjalanannya: Δt0 = Δt 1 − = 20 1 −



v2 c2 (0,6 c )2 c2



= 20 1 − 0, 36 = 20 0, 64 = 20(0,8) = 16 tahun Jadi, saat kembali dari misi: Umur Rama = 25 + 16 = 41 tahun Umur Sinta = 20 + 20 = 40 tahun



146



Relativitas



5.



V0 = r03 = (9 × 10–2 m)3 = 729 × 10–6 m3 m = r0V0 = (3.000 kg/m3)729 × 10–6 m3 = 218.700 kg × 10–6 = 2,187 kg r = r0 1 −



v2 c2



= (9 × 10–2 m) 1 −



(0,6 c )2 c2



= (9 × 10–2 m) 0, 64 = 7,2 × 10–2 m V = r0 r0 r = (9 × 10–2)(9 × 10–2)(7,2 × 10–2) = 5,832 × 10–4 m3 r = =



7.



m v



2,187 kg 5, 832 × 10 −4 m 3



= 3.750 kg/m3 Jadi, massa jenis kubus menurut ilmuwan di bumi 3.750 kg/m3. ET = mc2 = 0,1(3 × 108)2 J = 9 × 1015 joule Jumlah keluarga n = =



ET En = 1 9 × 1015 3, 6 × 107



= 2,5 × 108 keluarga Jadi, jumlah keluarga sebanyak 2,5 × 108 keluarga.



H. Program Remedial dan Pengayaan 1.



Remedial 1. Berapakah kelajuan pesawat luar angkasa yang bergerak relatif terhadap bumi supaya 2 detik dalam pesawat sama dengan sehari di bumi? Penyelesaian: Diketahui: Δt0 = 2 s Δt = 1 hari = 46.400 s Ditanyakan: v



Buku Guru Fisika Kelas XII



147



Jawab: Δt = v2 c2



⎛ Δt0 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ Δt ⎠



2



⎛v⎞ ⎜ ⎟ ⎝c⎠



2



v2



=



Δt0 v2



1−



c2



1 v2



1−



c2



v2 c2



=1–



⎛ Δt ⎞



= 1 – ⎜ Δt0 ⎟ ⎝ ⎠



(



2



)



1



)



1



2 = ⎡ 1 − ⎛⎜ Δt0 ⎞⎟ ⎤ c2 ⎝ Δt ⎠ ⎥ ⎣⎢ ⎦



(



2 v = ⎡ 1 − ⎛⎜ Δt0 ⎞⎟ ⎤ c ⎝ Δt ⎠ ⎥ ⎣⎢ ⎦



(



2.



)



m mo ⎛ m ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ mo ⎠



2



⎛ m ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ mo ⎠



2



=



=



v2 c2



1 v2



1−



c2



1 1−



v2 c2



=1–



v2 c2



=1–



mo 2 m2



v 2 = (1 – v=



148



Relativitas



1



2 v = ⎡ 1 − ⎛⎜ 2 s ⎞⎟ ⎤ c ⎝ 86.400 s ⎠ ⎥ ⎣⎢ ⎦ = 0,99c Massa Zarah menjadi 3 kali massa diamnya. Berapakah kelajuan Zarah tersebut? Penyelesaian: Diketahui: m = 3m0 Ditanyakan: v Jawab:



1−



mo 2 m2 mo 2 m2



)c2



c2



v=



1−



=



1−



=



8 9



= 2.



2 3



mo 2



9mo 2



1 9



c



c



c 2c



Pengayaan Teori Relativitas Einstein Albert Einstein merupakan seorang ilmuan fisika yang lahir pada tahun 1879 di Ulm, Jerman. Einstein dianggap sebagai ilmuan paling berpengaruh abad ini dengan teori relativitas yang dicetuskannya. Teori relativitas, mencakup dua teori yaitu relativitas khusus dan relativitas umum. 1. Relativitas Khusus Relativitas khusus diperkenalkan terlebih dulu pada tahun 1905 melalui makalah yang berjudul ”On the Electrodynamics of Moving Bodies”. Relativitas khusus adalah teori struktur ruang-waktu. Sebenarnya waktu mutlak yang selalu tetap seperti yang diungkapkan oleh Newton adalah tidak ada. Waktu juga bersifat relatif, besarnya waktu yang dibutuhkan tergantung besarnya kecepatan benda bergerak. Waktu merupakan salah satu komponen koordinat yang tak terpisahkan, sehingga tercipta konsep ruang-waktu yang berdimensi 4 (x, y, z, t). Relativitas khusus didasarkan pada dua postulat yang bertentangan dalam mekanika klasik. a. Hukum-hukum fisika adalah sama bagi seluruh pengamat dalam gerak seragam relatif terhadap satu sama lain (prinsip relativitas). b. Kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah sama untuk semua pengamat, terlepas dari gerak relatif mereka atau dari gerakan sumber cahaya. Teori yang dikemukakan Einstein telah berhasil dibuktikan dengan berbagai eksperimen, misalnya dalam percobaan Michelson-Morley yang mendukung postulat 2. Akibat teori relativitas khusus, beberapa besaran untuk benda yang bergerak dengan kecepatan mendekati cahaya mengalami beberapa peristiwa berikut ini. a. Dilatasi waktu: peristiwa pengembangan waktu menurut pengamat yang bergerak. b. Kontraksi panjang: penyusutan panjang suatu benda menurut pengamat yang bergerak. c. Kesetaraan massa-energi: E = mc2, energi dan massa adalah setara dan transmutable. d. Kecepatan maksimum terbatas: tidak ada garis objek, pesan atau bidang fisik dapat melakukan perjalanan lebih cepat dari kecepatan cahaya dalam ruang hampa.



Buku Guru Fisika Kelas XII



149



e.



2.



150



Relativitas



Relativitas simultanitas: dua peristiwa, simultan untuk satu pengamat, mungkin tidak simultan untuk pengamat lain jika pengamat berada dalam gerakan relatif. Ciri relativitas khusus adalah penggantian transformasi Galilean mekanika klasik oleh transformasi Lorentz. Salah satu pembuktian peristiwa akibat relativitas khusus adalah sebuah uji coba yang dilakukan oleh Gravity Probe A (GP A), saat percobaan yang menggunakan roket pada tahun 1976. Dalam percobaan ini, sebuah jam yang menggunakan cahaya maser-hidrogen dilepaskan menggunakan roket Vessot-Levine. Frekuensi jam ini dibandingkan dengan frekuensi yang terdapat di bumi menunjukkan perbedaan yang sesuai dengan prediksi teori relativitas umum Einstein. Relativitas Umum Relativitas umum adalah sebuah teori gravitasi yang dikembangkan oleh Einstein pada tahun 1907–1915. Einstein pertama kali mengajukan bahwa ruang-waktu dapat melengkung. Seperti dikemukakan sebelumnya tentang relativitas khusus, ruang dan waktu adalah medan empat dimensi, tiga dimensi berasal dari ruang dan satu dimensi berasal dari waktu. Bentuk susunan anyaman ruang dan waktu ini sangat dipengaruhi oleh distribusi massa atau energi yang berada di dalam medan empat dimensi ini. Benda angkasa seperti matahari akan melekukkan medan ini. Efek lekukannya bisa dibayangkan seperti lekukkan permukaan kasur karet yang disebabkan oleh bola boling di atasnya. Gambaran lekukan kasur dua dimensi ini hanyalah untuk menyederhanakan gambaran lekukan empat dimensi yang sulit dibayangkan. Fenomena ini lebih dikenal sebagai warped space time atau ruang-waktu yang terlekuk. Menurut teori relativitas umum: ”ruang angkasa adalah anyaman medan ruang-waktu dan benda langit bermassa dapat melengkungkan ruangwaktu mengikuti benda langit tersebut”. Perhatikan gambar di samping! Dari kiri ke kanan adalah matahari, bintang katai dan lubang hitam. Walaupun matahari lebih besar ukurannya daripada bintang katai, tetapi lekukan ruang oleh bintang katai lebih besar sehingga dapat disimpulkan massa bintang katai lebih besar daripada matahari. Massa yang besar akan mengakibatkan distorsi atau pelengkungan Gambar Peta langit dalam konsep relativitas ruang dan waktu lebih besar. Beberapa konsekuensi dari relativitas umum sebagai berikut. a. Jam berjalan lebih lambat dalam sumur gravitasi yang lebih dalam. Hal ini disebut dilatasi waktu gravitasi. b. Presesi orbit dengan cara tak terduga dalam teori gravitasi Newton. (Hal ini telah diamati dalam orbit Merkurius dan pulsar biner). c. Sinar cahaya melengkung di hadapan medan gravitasi.



d.



3.



Massa berputar ”menyeret sepanjang” ruang-waktu, fenomena yang disebut frame-dragging. e. Alam semesta sedang berkembang, dan bagian-bagian yang jauh dari itu bergerak menjauhi kita lebih cepat dari kecepatan cahaya. Beberapa pembuktian relativitas umum a. Melengkungnya Lintasan Cahaya oleh Medan Gravitasi Cahaya yang berasal dari bintang yang sangat jauh dan terdeteksi oleh teleskop di permukaan bumi mungkin mengalami fenomena ini. Apalagi ketika cahaya itu melintas berdekatan dengan matahari. Gravitasi matahari yang cukup besar oleh Einstein diprediksikan membelokkan cahaya sejauh 1,75 detik arc. Satu detik arc sama dengan satu per per tiga ribu enam ratus derajat. Di antara tahun 1969 sampai 1975 sebanyak dua belas pengamatan dilakukan menggunakan gelombang radio dan menghasilkan pengukuran dengan ketelitian satu persen dibanding dengan prediksi Einstein. b. Gerak Presisi Perihelion Planet Merkuri Sesuai dengan hukum gerak dan teori gravitasi universal Newton, setiap planet akan bergerak mengelilingi matahari dalam lintasan orbit elips. Posisi terdekat dan terjauh sebuah planet dari matahari dalam lintasan tersebut masing-masing dikenal sebagai perihelion dan apehelion. Jika hanya satu planet yang mengelilingi matahari, lintasan elips tadi tidak akan berubah. Akan tetapi karena ada lebih dari satu planet dalam tata surya, planet-planet lain juga memberikan pengaruh gravitasinya yang relatif kecil kepada salah satu planet. Akibatnya orbit sebuah planet dalam tata surya kita tidaklah statis melainkan bergerak berputar (berpresisi) terhadap Matahari. Dari pengamatan yang dilakukan bertahun-tahun, titik perihelion planet merkuri mengalami total presisi sejauh 574 arc detik setiap satu abad. Namun, teori gravitasi Newton hanya memberikan 531 arc detik. Itu berarti masih ada perbedaan sebanyak 43 arc detik. Tidak sedikit alasan yang diajukan untuk menjelaskan angka 43 arc detik ini, tetapi tidak ada yang berhasil menyempurnakan prediksi dengan teori gravitasi Newton ini. Namun dengan teori gravitasinya, Einstein sanggup menjelaskan perbedaan 43 arc detik dan dengan demikian menghasilkan angka yang sesuai dengan data astronomi lapangan. Pergeseran Warna Merah Ketika seberkas sinar kehilangan sebagian energi, panjang gelombangnya berubah menjadi lebih panjang sehingga mengakibatkan warna cahaya tersebut akan bergeser ke arah warna merah. Fenomena ini disebut pergeseran warna merah akibat medan gravitasi. Sumber: Diolah dari berbagai sumber



Buku Guru Fisika Kelas XII



151



I. Penilaian Tabel 7.2 Teknik dan Bentuk Instrumen No.



Peruntukan



Teknik Penilaian



1.



Kompetensi Sikap Spiritual dan Sikap Sosial



Pengamatan Sikap



Penilaian Sikap



Format 1–5



2.



KD 3.6 dan KD 4.6



Tes Unjuk Kerja



Penilaian Unjuk Kerja dan Rubrik



Format 6–8



3.



KD 3.6



Tes Tertulis



Tes Pilihan Ganda dan Uraian



Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian



4.



Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan



Portofolio



Panduan Penyusunan Portofolio



Lembar Penilaian Portofolio



J. Rangkuman 1.



2.



152



Bentuk Penilaian



Keterangan



Materi-materi yang diajarkan dalam Bab Relativitas menuntut siswa mampu mengubah pandangan fenomena fisika secara klasik. Guru harus berhasil memberikan prespektif yang baru bahwa fenomena di alam semesta dapat diselesaikan dengan konsep relativitas. Kegiatan-kegiatan dalam Bab Relativitas adalah sarana visualisasi bagi siswa sehingga membantu siswa memahami konsep baru yang jauh dari prinsip-prinsip klasik.



Relativitas



Materi yang Dipelajari • • • •



Konsep Foton Efek Fotolistrik Sinar X Efek Compton



Memahami fenomena efek fotolistrik, efek Compton, dan sinar X dalam kehidupan sehari-hari • • •



Menjelaskan prinsip kerja printer laser. Menjelaskan prinsip kerja sensor cahaya, sel surya, dan mesin fotokopi. Mendiskusikan penerapan sinar X dalam kehidupan manusia.



Menyajikan hasil analisis data tentang penerapan efek fotolistrik dan sinar X dalam kehidupan sehari-hari



• • •



Melakukan studi eksplorasi tentang radiasi benda hitam. Melakukan studi eksplorasi efek fotolistrik. Melakukan studi eksplorasi penggunaan sinar X.



Memahami permasalahan yang berhubungan dengan konsep dan fenomena kuantum beserta penerapannya.



A. Pendahuluan Fisika kuantum menjelaskan fenomena fisika berskala kecil seperti radiasi dan interaksi radiasi dengan materi. Dalam bab ini terdiri atas konsep foton, efek fotolistrik, dan sinar X. Subbab pertama membahas tentang radiasi benda hitam, hukum Pergeseran Wien, dan teori Kuantum Planck. Sementara itu, pada subbab kedua membahas konsep efek fotolistrik dan penerapan efek fotolistrik. Adapun subbab ketiga membahas tentang sinar X dan efek Compton. Foton diaplikasikan pada laser, sedangkan sinar X diaplikasikan untuk bidang kesehatan khususnya pemeriksaan kondisi tulang. Ketika radiografer menembakkan sinar X akan diperoleh hasil foto rontgen. Hasil foto rontgen tersebut dianalisis dokter untuk mengetahui kondisi tulang. Padahal tulang di dalam tubuh kita tidak dapat dilihat mata secara langsung. Dengan menggunakan bantuan sinar X, seseorang dapat melihat kondisi tulang. Pada proses pembelajaran, siswa diharapkan bersikap jujur dalam mendeskripsikan hasil pengamatan, bertanggung jawab, berkomunikasi dengan baik saat menyampaikan kesimpulan, dan disiplin dalam melakukan kegiatan.



Buku Guru Fisika Kelas XII



153



Dengan mengikuti berbagai kegiatan, siswa diharapkan memiliki rasa ingin tahu, kreatif, dan inovatif. Dalam bab ini menyajikan beberapa materi yang membantu siswa menemukan konsep sesuai KD 3 dan KD 4. Pada KD 3 siswa diharapkan memahami fenomena efek fotolistrik dan sinar X dalam kehidupan sehari-hari. Adapun KD 4 siswa diharapkan menyajikan hasil analisis data tentang efek fotolistrik dan sinar X dalam kehidupan sehari-hari.



B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 8.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar



Kompetensi Dasar 3.8 Menganalisis secara kualitatif gejala kuantum yang mencakup sifat radiasi benda hitam, efek fotolistrik, efek Compton, dan sinar X dalam kehidupan seharihari.



•



4.8 Menyajikan laporan tertulis dari berbagai sumber tentang penerapan efek fotolistrik, efek Compton, dan sinar X dalam kehidupan sehari-hari.



•



Indikator Pencapaian



Dicapai melalui kegiatan pembelajaran di laboratorium, di kelas, dan di luar kelas melalui kegiatan Mari Bereksplorasi dan Tugas Mandiri sehingga peserta didik mampu memahami tentang fenomena kuantum.



• •



Dicapai dengan melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi dan Tugas Proyek.



Menyajikan laporan hasil pengamatan dari kegiatan yang berhubungan dengan penerapan efek fotolistrik dan sinar X dalam kehidupan sehari-hari.



•



Menjelaskan konsep foton. Menjelaskan fenomena efek fotolistrik beserta aplikasinya. Menjelaskan terjadinya sinar X.



C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. menjelaskan konsep foton dan fenomena efek fotolistrik dengan melakukan kegiatan eksplorasi efek fotolistrik; 2. menjelaskan aplikasi dari fenomena efek fotolistrik dengan mengerjakan tugas yang berhubungan penerapan efek fotolistrik dalam kehidupan manusia; 3. menjelaskan terjadinya sinar X dengan melakukan kegiatan eksplorasi tentang penggunaan sinar X.



D. Materi Pembelajaran 1. 2. 3.



154



Konsep Foton Efek Fotolistrik Sinar X dan Efek Compton



Konsep dan Fenomena Kuantum



E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1. 2.



3.



Alat dan Bahan Seperangkat alat presentasi Media Pembelajaran a. Gambar b. Benda-benda sekitar c. Video Sumber Belajar a. Fisika untuk Sains dan Teknik, bab Pengenalan Fisika Kuantum, oleh Raymond A. Serway dan John W. Jewett, Jr. b. Fisika Mengungkap Fenomena Alam, bab Radiasi Benda Hitam, oleh Hartanto dan Reza Widya Sastra. c. Fisika XII untuk SMA/MA, bab Radiasi Benda Hitam dan Atom, oleh Edi Istiyono.



F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1.



Pendekatan Scientific Approach



2.



Model Pembelajaran a. Inquiry b. Discovery c. Problem Based Learning d. Project Based Learning



3.



Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Tanya Jawab c. Pemberian Tugas dan Resitasi d. Proyek e. Latihan



G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.



Pertemuan I (2 × 45 menit) a.



b.



Persiapan Mengajar Pertemuan pertama bertujuan membantu siswa memahami konsep foton. Materi yang dipelajari seperti radiasi benda hitam, pergeseran Wien, dan teori kuantum Planck. Guru menyiapkan gambar-gambar, video, kain, LCD proyektor, dan laptop untuk membantu proses pembelajaran. Dalam pertemuan ini siswa diajak melakukan kegiatan seperti Mari Bereksplorasi: Radiasi Benda Hitam, melakukan Tugas Mandiri, dan mendiskusikan kegiatan Bertindak Kreatif. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning, Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, serta Pemberian Tugas dan Resitasi Buku Guru Fisika Kelas XII



155



3)



156



Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa untuk melihat gambar apersepsi di buku siswa kemudian guru memberikan pertanyaan berdasarkan gambar tersebut. Sebagai kegiatan pendahuluan, guru menjelaskan maksud dari pertemuan pertama yaitu memahami konsep foton. b) Kegiatan Inti (1) Siswa diajak melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Radiasi Benda Hitam. Guru meminta siswa untuk menjawab berbagai pertanyaan dalam kegiatan tersebut. Hasil yang diperoleh dipresentasikan serta didiskusikan dengan teman satu kelas. (a) Mengamati Mengamati peristiwa sehari-hari yang berhubungan dengan radiasi benda hitam. (b) Menanya Menanyakan faktor-faktor yang memengaruhi radiasi suatu benda. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan faktor-faktor yang memengaruhi radiasi suatu benda. (d) Mengasosiasi Menyimpulkan faktor-faktor yang memengaruhi radiasi suatu benda. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan yang dituliskan dalam kertas A4 berisi tentang konsep radiasi benda hitam serta faktor-faktor yang memengaruhi radiasi suatu benda. Laporan tersebut dituliskan dalam kertas A4 dalam bentuk resume dan dipresentasikan didepan kelas. Catatan: Dalam kegiatan ini, siswa diharapkan saling bekerja sama mendiskusikan faktor-faktor yang memengaruhi radiasi benda. Selain itu, siswa diharapkan berani mengungkapkan pendapat di depan kelas. Data yang diharapkan dalam kegiatan ini berupa salah satu faktor yang memengaruhi radiasi benda hitam. (2) Guru mengajak siswa berdiskusi tentang radiasi benda hitam, hukum pergeseran Wien, dan teori Kuantum Planck. (3) Guru mengajak siswa membahas kegiatan Bertindak Kreatif. Dalam kegiatan ini, siswa diajak berpikir kritis menyelesaikan serta menjawab berbagai permasalahan pada kegiatan tersebut. Melalui kegiatan ini, siswa akan mengetahui konsep pemanfaatan sensor cahaya yang dimanfaatkan dalam kehidupan manusia. (4) Guru membahas contoh soal yang berhubungan dengan permasalahan dalam konsep foton.



Konsep dan Fenomena Kuantum



c)



c.



2.



Kegiatan Penutup Guru meminta siswa untuk mengerjakan kegiatan Tugas Mandiri: Printer Laser dan Review subbab A untuk dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya. Selain itu, guru memberitahukan kepada siswa untuk mengerjakan Tugas Proyek secara berkelompok yang dikumpulkan pada pertemuan keempat. Guru mengingatkan siswa untuk mempelajari subbab selanjutnya yaitu efek fotolistrik. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Radiasi Benda Hitam Ketika seseorang menjemur pakaian basah dengan jenis sama yang berwarna cerah dan berwarna gelap, pakaian berwarna gelap akan cepat kering dibandingkan pakaian yang berwarna cerah. Hal ini disebabkan pakaian yang berwarna gelap lebih cepat menyerap kalor dibandingkan pakaian yang berwarna cerah. Dengan demikian, pakaian basah berwarna gelap lebih cepat kering. 2) Bertindak Kreatif Sensor cahaya dapat dibuat peralatan untuk mengatasi permasalahan listrik padam. Miniatur alat dibuat dengan menghubungkan sensor cahaya dengan akumulator. Sensor cahaya akan menangkap cahaya dari sinar matahari. Sinar matahari yang ditangkap diubah menjadi besaran listrik dan disimpan dalam akumulator. Selanjutnya, arus listrik dialirkan dari akumulator menuju trafo step up supaya dapat menaikkan tegangan listrik dan digunakan untuk keperluan sehari-hari.



Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kedua bertujuan untuk mengetahui konsep efek fotolistrik dan mengetahui penerapan efek fotolistrik. Peralatan yang harus disiapkan antara lain gambar-gambar, video, LCD proyektor, dan laptop. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery, Inquiry, Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi, Tanya Jawab, serta Latihan 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa mengumpulkan Tugas Mandiri: Printer Laser dan Review subbab A. Guru menunjuk beberapa siswa untuk mengerjakan soal Review subbab A. Kegiatan selanjutnya yaitu guru menanyakan pemahaman siswa tentang efek fotolistrik. b) Kegiatan Inti (1) Guru mengajak siswa untuk mengerjakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Efek Fotolistrik. Guru mengingatkan siswa untuk memperhatikan berbagai kejadian melalui situs tersebut. Guru mengingatkan siswa untuk bekerja sama dengan teman satu kelompoknya. Hasilnya dikumpulkan dalam bentuk resume hasil laporan.



Buku Guru Fisika Kelas XII



157



c.



158



(a) Mengamati Mencari informasi yang berhubungan dengan efek fotolistrik. Informasi tersebut dapat diperoleh dari buku, jurnal, atau internet. (b) Menanya Menanyakan faktor-faktor yang memengaruhi peristiwa efek fotolistrik. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan faktor-faktor yang memengaruhi peristiwa efek fotolistrik. (d) Mengasosiasi Menyimpulkan faktor-faktor yang memengaruhi peristiwa efek fotolistrik. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan yang ditulis dalam bentuk resume dan mempresentasikannya di depan kelas. Hasil laporan tersebut dikumpulkan kepada Bapak/Ibu Guru. Catatan: Dalam kegiatan ini siswa diharapkan memahami peristiwa efek fotolistrik. Selain itu, siswa diharapkan berani mengungkapkan pendapat di depan kelas. Metode pengajaran alternatif yang dapat dilakukan guru, yaitu penggunaan gambar atau video untuk ditunjukkan kepada siswa. Data-data yang diharapkan melalui kegiatan ini, yaitu mengetahui faktor-faktor terjadinya peristiwa efek fotolistrik. (2) Guru menjelaskan materi efek fotolistrik. Guru mengajak siswa aktif berdiskusi mengenai efek fotolistrik. (3) Guru mengajak siswa untuk membahas kegiatan Bertindak Kreatif. Dalam kegiatan ini, siswa diajak berpikir kritis untuk menyelesaikan berbagai permasalahan dalam kegiatan tersebut. Kegiatan ini juga memberikan wawasan kepada siswa untuk mengetahui penerapan sel surya yang dapat diterapkan dalam kehidupannya. (4) Guru mengajak siswa mempelajari contoh soal subbab efek fotolistrik. c) Kegiatan Penutup Sebagai kegiatan penutup, guru meminta siswa menyelesaikan Tugas Mandiri: Aplikasi Efek Fotolistrik dan Review subbab B yang dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya. Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Printer Laser Laser merupakan penerapan konsep foton. Pada dasarnya laser dibuat dalam tabung lucutan listrik seperti tabung lucutan lampu neon. Dalam tabung laser diisikan gas tertentu. Contoh laser helium neon yang diisi 15% gas helium dan 85% gas neon. Laser dihasilkan melalui proses relaksasi elektron. Pada proses ini sejumlah foton dilepaskan. Emisi yang dihasilkan laser terjadi secara teratur. Salah satu penerapan laser yaitu printer laser. Printer laser digunakan untuk mencetak pada seperangkat komputer yang menggunakan teknologi diode cahaya. Laser pada printer mengeluarkan sinar yang sangat kecil dan melewati photoreceptor drum untuk membentuk tulisan atau gambar seperti data yang dikirim komputer.



Konsep dan Fenomena Kuantum



2)



Review Subbab A 1.



n t



≈ 9,99 × 1019



2.



3)



4)



3.



Laser dihasilkan dari proses relaksasi elektron. Pada proses ini sejumlah foton akan dilepaskan. Hal ini yang membedakan dengan cahaya senter. Emisi pada laser terjadi secara teratur sedangkan emisi pada lampu senter terjadi secara acak. Cahaya laser akan dipancarkan atom ketika elektron yang tereksitasi jatuh ke tingkat yang lebih rendah. Cahaya akan terpancar ketika elektron tereksitasi. Gelombang cahaya yang dihasilkan merupakan gelombang cahaya yang tidak koheren. Hal itu disebabkan elektronelektron tidak jatuh dalam waktu yang bersamaan. Jika atom diberikan rangsangan akan menghasilkan cahaya yang koheren dan memiliki intensitas sangat besar sehingga terbentuklah laser. 3. Elektron yang terpancar menyatakan adanya energi kinetik pada elektron tersebut. Energi kinetik adalah selisih antara energi partikel cahaya dengan energi ambang logam. Energi kinetik terjadi karena dalam peristiwa efek fotolistrik, energi partikel cahaya lebih besar dibandingkan energi ambang logam. Mari Bereksplorasi Efek fotolistrik merupakan peristiwa terlepasnya elektron dari suatu permukaan logam yang diradiasikan cahaya berfrekuensi tinggi. Pada peristiwa efek fotolistik, elektron akan terlepas jika memiliki energi yang lebih besar dibandingkan energi diamnya. Cahaya yang menyinari logam akan memengaruhi banyaknya elektron yang bergerak dan anoda ke katoda. Semakin cerah cahaya yang menyinari lempeng logam maka semakin banyak elektron yang bergerak. Tegangan baterai jika diperbesar menyebabkan elektron yang bergerak menuju katoda menurun. Bertindak Kreatif Sel surya banyak diaplikasikan dalam berbagai peralatan seperti pembangkit listrik, kalkulator, dan hiasan mobil. Sel surya dapat dibuat inovasi untuk charger baterai.



Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ketiga, guru mengajak siswa untuk membahas tentang efek Compton dan sinar X. Pertemuan ketiga bertujuan mengetahui konsep sinar X dan penerapan sinar X dalam kehidupan. Dalam pertemuan ketiga, siswa diajak mempelajari Mari Bereksplorasi: Penggunaan Sinar X, mendiskusikan tentang sinar X serta penerapannya, dan membahas Bertindak Kreatif. Adapun hal-hal yang harus disiapkan oleh guru berupa gambar penerapan sinar X dan materi tentang sinar X.



Buku Guru Fisika Kelas XII



159



b.



160



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Resitasi, Latihan, Diskusi, serta Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa mengumpulkan Tugas Mandiri: Aplikasi Efek Fotolistrik dan Review subbab B. Guru menunjuk beberapa siswa untuk mengerjakan kegiatan Review subbab kedua. Adapun kegiatan lainnya yaitu guru menanyakan pemahaman siswa tentang sinar X. b) Kegiatan Inti (1) Guru mengajak siswa untuk mengerjakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Penggunaan Sinar X. Guru memberitahukan kepada siswa bahwa terdapat gambar alat rontgen dan gambar alat scan barang di bandara. Guru mengingatkan siswa untuk mengamati secara cermat gambar tersebut serta meminta siswa melakukan studi literatur tentang gambar-gambar tersebut. Guru tidak lupa untuk mengingatkan siswa supaya saling bekerja sama satu sama lain dan meminta siswa untuk membuat laporan hasil diskusi. Adapun laporan hasil diskusi tersebut dipresentasikan pada pertemuan keempat. (a) Mengamati Mengamati gambar yang berhubungan dengan peralatan penggunaan sinar X. (b) Menanya Menanyakan prinsip kerja peralatan yang menerapkan sinar X. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan peristiwa yang berhubungan dengan peristiwa serta peralatan yang menerapkan prinsip sinar X. (d) Mengasosiasi Menyimpulkan peristiwa pada gambar dan peralatan yang berhubungan dengan penerapan sinar X. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasilnya di depan kelas dan menuliskan hasilnya dalam bentuk laporan. Catatan: Dalam kegiatan ini, siswa diharapkan aktif dalam berdiskusi dan memberanikan diri mengungkapkan pendapatnya di depan kelas. Metode alternatif yang dapat dilakukan guru ketika mengajar yaitu memperlihatkan video, berkunjung ke tempatnya, atau menceritakan langsung kepada siswa. Data yang diharapkan berupa prinsip kerja peralatan yang menggunakan sinar X.



Konsep dan Fenomena Kuantum



c.



(2) Guru berdiskusi dengan siswa tentang sinar X. Guru mengajak siswa aktif dalam berdiskusi dengan cara menanyakan berbagai konsep tentang sinar X. (3) Guru mengajak siswa untuk membahas contoh soal subbab C dengan tujuan memberikan gambaran siswa tentang permasalahan ataupun persoalan yang berhubungan dengan sinar X. (4) Guru mengajak siswa berfikir kegiatan Bertindak Kreatif. Guru menanyakan permasalahan sesuai kegiatan tersebut dan meminta siswa memberikan solusi atas permasalahan tersebut. Hasil yang diharapkan yaitu siswa memikirkan cara pengurangan dampak radiasi terhadap tubuh. c) Kegiatan Penutup Sebagai kegiatan penutup, guru meminta siswa menyelesaikan Review subbab C dan mengerjakan soal Evaluasi yang dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya. Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Aplikasi Efek Fotolistrik Sensor cahaya, sel surya, dan mesin fotokopi merupakan penerapan efek fotolistrik. Sensor cahaya memiliki prinsip mengubah energi cahaya menjadi energi listrik melalui efek fotolistrik internal. Dalam sensor cahaya, cahaya akan memisahkan elektron dan hole. Kelebihan elektron di satu sisi dan kelebihan hole di sisi lain akan menimbulkan beda potensial yang dapat dialirkan menjadi beban dan menghasilkan potensial listrik. Sementara itu, sel surya memiliki prinsip yang sama dengan sensor cahaya. Sebuah sel surya adalah alat yang mengubah energi sinar matahari menjadi energi listrik. Prinsip kerja sel surya yaitu cahaya yang jatuh pada sel surya menghasilkan elektron dan hole. Selanjutnya elektron dan hole mengalir membentuk arus listrik sehingga digunakan untuk keperluan listrik. Adapun mesin fotokopi juga termasuk penerapan efek fotolistrik. Cahaya terang yang dihasilkan mesin fotokopi dihasilkan oleh lampu expose yang menyinari dokumen yang diletakkan di atas kaca dengan posisi terbalik. Dokumen gambar akan dipantulkan melalui lensa dan diarahkan kembali ke arah tabung drum. Tabung drum adalah silinder dari bahan aluminium yang dilapisi selenium dan sangat sensitif terhadap cahaya. Gambar yang terang pada permukaan drum akan mengakibatkan elektron-elektron muncul. Gambar yang terang menetralkan ion-ion positif yang dihasilkan oleh kawat pijar sehingga permukaan terang tidak ada elektron. Sementara itu, permukaan yang gelap tidak akan mengalami perubahan muatan dan tetap bermuatan positif. Tegangan DC yang diberikan pada kawat pijar menyebabkan drum tetap bermuatan positif. Selanjutnya, kertas dijadikan bermuatan positif melalui kawat pijar. Kertas dilewatkan pada tabung drum ketika tabung drum berputar. Serbuk hitam (toner) yang bermuatan negatif akan menempel pada kertas karena adanya gaya tarik menarik antara muatan yang berbeda. Kertas dilewatkan dua buah rol pemanas bertekanan besar sehingga serbuk hitam menempel kuat pada kertas. Buku Guru Fisika Kelas XII



161



2)



3)



4)



4.



162



Review Subbab B 1. V = 0,663 volt 2. Ek = 4,42 × 10–19 joule 3. Elektron yang terpancar menyatakan adanya energi kinetik pada elektron tersebut. Energi kinetik adalah selisih antara energi partikel cahaya dengan energi ambang logam. Energi kinetik terjadi karena dalam peristiwa efek fotolistrik, energi partikel cahaya lebih besar dibandingkan energi ambang logam. Mari Bereksplorasi: Penggunaan Sinar X Berdasarkan gambar, sinar X dapat diaplikasikan dalam alat rontgen dan alat scan di bandara. Alat rontgen digunakan oleh ahli medis untuk melihat kondisi bagian dalam tubuh pasien. Alat rontgen menggunakan sinar X sebagai pemantul cahayanya. Untuk memotret bagian dalam tubuh, seseorang di antara tempat penyimpanan film dan tabung pemancaran sinar X. Sinar X akan menembus kulit dan bagian tubuh yang lain selain tulang. Akibatnya, foto yang akan terlihat hanya bagian tulang saja. Sementara itu, prinsip kerja alat scan di bandara yaitu barang yang akan diperiksa masuk kedalam tunel sistem pemeriksaan melalui conveyor belt. Barang-barang tersebut akan dideteksi oleh sejumlah light barrier saat barang masuk ke tunel. Sensor pendeteksi barang mengirimkan sinyal untuk pengaktifan sinar X. Sinar X akan menembus barang yang berada di atas conveyor belt. Sinar yang dipancarkan akan diterima oleh detektor dan dikumpulkan per bagian dan ditampilkan dalam layar monitor. Bertindak Kreatif Subbab B Seorang operator sinar X seringkali bersinggungan dengan sinar X. Padahal sinar X yang terkena dalam tubuh sangat berbahaya bagi manusia. Cara untuk mengurangi dampak radiasi dalam tubuh operator sinar X adalah menggunakan baju yang didesain khusus untuk operator sinar X. Selain itu, untuk mengurangi dampak radiasi sinar X dapat dilakukan dengan pengaturan penyinaran saat pemeriksaan serta melakukan kegiatan pemeriksaan dengan letak jauh dari pasien.



Pertemuan IV (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan keempat guru mengajak siswa untuk membahas Tugas Proyek, Review subbab C, dan mengerjakan soal-soal Evaluasi. Adapun halhal yang harus dipersiapkan dalam pertemuan keempat yaitu jawaban dari soal Review subbab C dan jawaban soal Evaluasi. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Project Based Learning, Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Proyek dan Latihan 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa untuk mengumpulkan Tugas Proyek dan menjelaskan hasil Tugas Proyek beserta kendalanya. Adapun siswa



Konsep dan Fenomena Kuantum



c.



lain diizinkan untuk mengajukan pertanyaan secara santun serta mendiskusikan untuk bertukar pikiran tentang Tugas Proyek yang telah dikerjakan. b) Kegiatan Inti (1) Guru meminta beberapa siswa mengerjakan soal Review subbab C. (2) Guru mengajak siswa membahas soal Evaluasi dan meminta beberapa siswa untuk mengerjakan soal Evalusi di depan kelas. c) Kegiatan Penutup Sebagai kegiatan penutup, guru beserta siswa mengulas kembali serta menyimpulkan berbagai hal yang berhubungan dengan konsep dan fenomena kuantum. Kunci Jawaban 1) Review Subbab C 1. ΔV ≈ 1,243 × 103 volt 2. λ = 2,49 Å 3. Berbagai gelombang elektromagnetik jika teradiasi pada tubuh manusia dalam jumlah banyak akan memberikan pengaruh bagi tubuh manusia. Tetapi waktu terjadinya kerusakan memiliki perbedaan. Hal ini disebabkan adanya perbedaan energi yang dipancarkan dan lamanya penyinaran pada tubuh manusia. 3) Evaluasi Pilihan Ganda 1. d 6. a 2. b 7. c 3. e 8. c 4. c 9. e 5. a 10. d Uraian 1.



c



P=



3.



c



E = nh λ = Pt = nh λ



EA EB



(5)(6, 63 × 10 −34 Js)(3 × 108 m/s) (6, 6 × 10 −7 m)(1 × 10 −1 s)



=



( nhc (



nhc



1



λA 1



λB



1



− λ′



A



1



− λ′



B



1⎞ −λ⎟ ⎠ 1 1⎞ λ − λ⎟ ⎝5 ⎠



= 15,07 × 10–18 watt



⎛1



) = ⎜⎝ ) ⎛⎜



λ



2



=



1 4



EB = 4E 5.



Berdasarkan spektrum kontinu bremsstrahlung terlihat bahwa panjang gelombang minimum logam L1 dan logam L2 berbeda sehingga dapat dikatakan besar tegangan pemercepat (V) yang dipakai berbeda. Berdasarkan panjang gelombang minimum λmin logam L1 < λmin logam L2 sehingga V1 dan V2 ditunjukkan dalam gambar berikut.



Buku Guru Fisika Kelas XII



163



I L1



Kβ



Kα



L2



λmin 2



λ



λmin 1



7.



Panjang gelombang K b dan K a untuk logam L 1 dan logam L 2 menunjukkan kesamaan sehingga kedua jenis logam yang menjadi target pada tabung sinar X sama. Fungsi kerja logam = 5 eV= Joule



9.



Energi foton= λ = = 6,02 × 10–19 Js (3, 3 × 10 −7 ) Energi foton bernilai lebih kecil dibandingkan fungsi kerja sehingga elektron tidak bisa terlepas dari permukaan logam. Efek fotolistrik dituliskan dalam persamaan berikut.



hc



(6, 63 × 10 −34 Js)(3 × 108 m/s)



Ek = E – W0 = hf – hf0 = h



c



λ



–h



c



λ0



= hc( 1 – λ



1



λ0



) = hc(



λ0 − λ ) λ λ0



Efek fotolistrik tidak terjadi pada permukaan logam ketika disinari dengan cahaya frekuensi tertentu disebabkan frekuensi yang digunakan lebih kecil dibandingkan dengan frekuensi ambang atau panjang gelombang cahaya yang digunakan lebih kecil dibandingkan dengan panjang gelombang ambang. Oleh karena itu, rancangan yang diperlukan supaya permukaan logam menghasilkan efek fotolistrik: a. frekuensi cahaya yang digunakan lebih besar daripada frekuensi ambang (f > f0); b. panjang gelombang yang digunakan lebih kecil dibandingkan panjang gelombang ambang (λ < λ0).



H. Petunjuk Pengerjaan Proyek



164



1.



Isi Proyek Proyek ini bertujuan mengetahui penerapan sinar X dalam kehidupan manusia. Cara untuk mengetahui penerapan sinar X melalui pengambilan foto pada instansi yang berkaitan dengan sinar X. Dari foto tersebut, siswa membuat poster maupu kliping sebagai tugas proyek.



2.



Latar Belakang Sinar X banyak diterapkan dalam kehidupan manusia. Contoh penerapan tersebut seperti alat pemeriksaan rangka manusia, alat pemeriksaan di bandara, alat pemeriksaan keamanan gedung pemerintahan, alat penyelidikan campuran logam, dan pendeteksian adanya kecacatan dalam sambungan las logam. Banyak orang yang tidak mengetahui penerapan dari sinar X. Oleh karena itu, dengan ilmu pengetahuan yang diperoleh siswa serta kerja sama antara siswa dan pihak yang berwenang, permasalahan tersebut dapat diselesaikan.



Konsep dan Fenomena Kuantum



I.



3.



Hasil yang Akan Dicapai Hasil yang akan dicapai dari siswa adalah poster dan kliping yang dapat dimanfaatkan sekolah maupun dihibahkan untuk perpustakaan daerah sehingga banyak orang yang mengerti penerapan sinar X.



4.



Cara Mengerjakan Siswa mendatangi instansi-instansi yang menggunakan sinar X dan meminta izin untuk melakukan pengamatan dalam instansi tersebut. Pihak sekolah sebaiknya memberikan surat pengantar secara resmi supaya mempermudah jalannya pengamatan. Ketika melakukan pengamatan, siswa sebaiknya meminta izin untuk mengambil gambar untuk dijadikan poster dan kliping. Adapun gambar yang diambil dapat dikomunikasikan dengan guru multimedia untuk pembuatan poster yang baik. Selain itu siswa sebaiknya berkomunikasi dengan guru seni untuk membuat kliping yang baik. Poster maupun kliping yang baik dapat digunakan sebagai bahan bacaan di sekolah atau dihibahkan kepada perpustakaan daerah supaya masyarakat umum dapat mengetahuinya.



Program Remedial dan Pengayaan Setelah ulangan harian, guru menganalisis hasil tes siswa untuk mengetahui ketercapaian KKM. Jika siswa belum mencapai nilai KKM, siswa diberikan remidiasi berupa pembuatan makalah tentang konsep dan fenomena kuantum. Makalah tersebut dapat diambil dari berbagai sumber seperti majalah, jurnal, ataupun internet. Sementara itu, siswa yang mencapai nilai KKM diberikan Pengayaan seperti berikut. Pesawat sinar X yang dioperasikan pada tegangan 20 kV menghasilkan spektrum kontinu dengan salah satu panjang gelombang yang dihasilkan adalah 0,622 Å. Hitunglah: 1. energi kinetik elektron setelah mengalami pengereman oleh inti atom; 2. laju akhir elektron. (h = 6,62 × 10–34 Js, c = 3 × 108 m/s, m = 9,11 × 10–31 kg; dan e = 1,6 × 10–19 c) Penyelesaian Diketahui: V = 20 kV = 2 × 104 V λ = 0,622 Å = 0,622 × 10–10 m h = 6,62 × 10–34 Js c = 3 × 108 m/s m = 9,1 × 10–31 kg e = 1,6 × 10–19 c Ditanyakan: a. Ek b. v Jawab: 1. Sinar X yang mengalami spektrum kontinu berarti proses pembentukan sinar X mengalami peristiwa bremstrahlung. Oleh karena itu, berlaku hukum Kekekalan Energi dengan terjadi perubahan energi listrik menjadi energi cahaya dan energi kinetik. Ep = Efoton + Ek listrik



hc



eV = λ + Ek



Buku Guru Fisika Kelas XII



165



hc



Ek = eV – λ



= (1,6 × 10–19)(2 × 104) –



(6,62 × 10 −34 )(3 × 108 ) (0,622 × 10 −10 )



= 2 × 10–16 J Jadi, energi kinetik elektron sebesar 2 × 10–16 J. Ek =



1 2



mv2



(2 × 10–16) =



1 2



(9,11 × 10–31) v2



2.



v2 =



2(2 × 10 −16 ) 9,11 × 10 −31



v = 2,1 × 107 m/s Jadi, laju akhir elektron sebesar 2,1 × 107 m/s.



J.



Penilaian Tabel 8.2 Penilaian Pembelajaran No.



Peruntukan



Teknik Penilaian



Bentuk Penilaian



Format Penilaian



1.



Kompetensi Sikap Spiritual dan Sikap Sosial



Pengamatan sikap



Penilaian Sikap



Format 1–5



2.



KD 3.8 dan KD 4.8



Tes Unjuk Kerja



Penilaian Tes Praktik dan Tes Unjuk Kerja



Format 6–8



3.



KD 3.8



Tes Tertulis



Tes Pilihan Ganda dan Uraian



Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian



4.



Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan



Portofolio



Panduan Penyusunan Portofolio



Penilaian Portofolio



5.



Hasil Tugas Proyek



Proyek



Penilaian Produk



Format 10



K. Rangkuman 1.



2.



166



Materi tentang konsep dan fenomena kuantum menggunakan metode pembelajaran Problem Based Learning, Project Based Learning, Discovery, dan Inquiry. Guru sebaiknya memberikan buku alternatif lain untuk memperkaya pengetahuan siswa. Selain itu, guru sebaiknya mengajak siswa untuk membuka website yang berhubungan dengan konsep dan fenomena kuantum. Hasil yang harus dicapai adalah siswa memahami permasalahan yang berhubungan dengan konsep dan fenomena kuantum sekaligus penerapannya.



Konsep dan Fenomena Kuantum



Materi yang Dipelajari • Mengenal Teknologi Digital • Teknologi Telepon Seluler



Menjelaskan Teknologi Digital



• • •



Mendiskusikan pengertian sistem digital Mendiskusikan teknologi transmisi data Mengamati kapasitas penyimpanan flash disk.



• •



Menjelaskan Teknologi Telepon Seluler



• •



Mengamati perbedaan dua jenis ponsel seluler Menjelaskan transmisi data pada ponsel seluler



Ekspolarasi teknologi digital dalam transmisi dan penyimpanan data Mengamati materi yang terkait dengan teknologi digital, transmisi data, dan penyimpanan data



A. Pendahuluan Bab ke IX Teknologi Digital ini mempelajari materi yang terkait dengan sistem digital dan penerapannya dalam kehidupan. Bab ini akan dimulai dengan memperkenalkan pengertian dari konsep cara kerja digital kemudian masuk ke materi tentang transmisi dan penyimpanan data. Secara ringkas dapat dijelaskan, bab ini terdiri atas dua subbab. Subbab pertama berisi penjelasan mengenai sistem digital sedangkan subbab kedua berisi mengenai cara kerja telepon seluler yang menjadi salah satu teknologi penerapan digital saat ini. Guru memberikan pelbagai contoh praktis yang terkait dengan penerapan teknologi digital. Dalam buku ini, ditampilkan kandar kilat (flash disk) sebagai salah satu alat yang mampu menyimpan data dan terkait erat dengan sistem digital. Tentu bukan hanya kandar kilat yang menjadi contoh nyata dari penerapan teknologi digital. Guru dapat mengambil contoh lain seperti cakram keras dan juga telepon seluler. Dengan menampilkan diagram penerapan dari teknologi digital, siswa diharapkan tertarik dan bersemangat untuk mempelajari bab ini.



Buku Guru Fisika Kelas XII



167



Siswa diharapkan memiliki sikap rasa ingin tahu, kreatif, dan inovatif. Selain itu, dalam setiap kegiatan siswa diharapkan jujur dan objektif dalam menulis data, teliti saat pengamatan, disiplin dalam mengerjakan tugas, bertanggung jawab, serta berkomunikasi dengan baik saat mengungkapkan pendapat dan mengajukan pertanyaan. Pada bab ini disajikan beberapa materi yang membantu siswa untuk menemukan konsep sesuai KI 3 dan KI 4. Pada KD 3.9 dan KD 4.9, siswa diharapkan dapat menganalisis konsep tentang penyimpanan data.



B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 9.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar



Kompetensi Dasar 3.9 Memahami konsep penyimpanan dan transmisi data dalam bentuk analog dan digital serta penerapannya dalam teknologi informasi dan komunikasi yang nyata dalam kehidupan seharihari.



•



4.9 Menyajikan karya hasil penelusuran informasi tentang transmisi dan penyimpanan data dalam bentuk analog dan digital serta penerapannya dalam teknologi informasi dan komunikasi (misalnya poster banner).



•



Indikator Pencapaian



Dicapai melalui pembelajaran di dalam kelas maupun di luar kelas dengan kegiatan belajar mengajar maupun kegiatan seperti Mari Bereksplorasi, Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif dan Review.



•



Dicapai setelah melakukan pelbagai kegiatan seperti Mari Bereksplorasi, Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif, dan Tugas Proyek.



Menyajikan hasil dan laporan tentang pembuatan alat transmisi sederhana.



• • •



Menjelaskan konsep teknologi digital. Menjelaskan konsep transmisi data secara digital. Menjelaskan konsep penyimpanan data digital. Menjelaskan konsep teknologi telepon seluler.



C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. menjelaskan konsep teknologi digital melalui aktivitas studi literatur untuk mengenal teknologi digital; 2. menjelaskan konsep transmisi data dengan membandingkan beberapa alat untuk mengenal konsep transmisi data; 3. menjelaskan konsep penyimpanan data dengan mengamati kapasitas flash disk; 4. menjelaskan konsep teknologi telepon seluler dengan membandingkan beberapa fitur pada ponsel.



D. Materi Pembelajaran 1. 2.



168



Teknologi Digital dalam Transmisi dan Penyimpanan Data Teknologi Telepon Seluler



Teknologi Digital



E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.



Alat dan Bahan a. Handphone pintar b. Buku pelajaran c. Flash disk d. Handphone konvensional e. Stopwatch atau jam digital



2.



Media Pembelajaran a. Gambar; foto televisi CRT (tabung) dan LED b. Benda-benda di sekitar; telepon seluler, tablet



3.



Sumber Belajar a. Buku Taktis Menguasai Elektronika Digital oleh Rully Bramasti b. Internet



F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1.



Pendekatan Scientific Approach



2.



Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Inquiry c. Discovery d. Project Based Learning



3.



Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Tanya Jawab c. Pemberian Tugas dan Resitasi d. Proyek e. Demonstrasi



G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.



Pertemuan I (2 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan pertama dari materi Teknologi Digital diawali dengan memperkenalkan benda yang terdapat bagian apersepsi. Apersepsi dalam awal bab ini disajikan sebuah foto yang menampilkan sebuah Flash disk sebagai salah contoh benda yang terkait dengan teknologi digital. Tujuan dari apersepsi ini adalah mengenalkan kepada siswa tentang materi yang akan dibahas pada Bab IX Teknologi Digital. Setelah menampilkan apersepsi sebagai pembuka dalam penyampian materi, guru melanjutkan pelajaran dengan mengajak siswa untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi. Kegiatan ini bertujuan agar siswa memahami konsep dasar dari teknologi digital melalui kegiatan pengamatan. Guru dapat mengganti objek pengamatan dengan yang lain dengan syarat tetap terkait dengan teknologi digital. Guru sebaiknya mengajak siswa untuk melakukan kegiatan tersebut dengan sungguh-sungguh dan saling bekerja sama dengan teman kelompoknya. Apabila siswa telah selesai Buku Guru Fisika Kelas XII



169



melakukan kegiatan tersebut, siwa diminta untuk mendiskusikan serta menuliskan hasilnya dalam bentuk resume di kertas. Hasil yang telah ditulis, digunakan untuk bahan presentasi kelompok. Ketika melakukan presentasi, guru sebaiknya mengajak siswa untuk menggunakan bahasa santun ketika berpendapat dan mengajukan pertanyaan. Selain itu, guru sebaiknya mengajarkan siswa untuk menghargai pendapat siswa lain dalam berdiskusi bersama. b.



Proses Belajar Mengajar 1) 2) 3)



170



Teknologi Digital



Model Pembelajaran: Discovery, Inquiry Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, dan Demonstrasi Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menjelaskan tujuan dari mengenalkan apersepsi kepada siswa. Selanjutnya, guru mengajak siswa untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Mengenal Teknologi Digital. Tujuan kegiatan ini adalah mengetahui penerapan teknologi digital dari benda-benda yang dekat dengan siswa. Untuk melakukan kegiatan tersebut, guru mengelompokkan siswa dengan jumlah sama rata. Guru menyiapkan alat dan bahan yang digunakan untuk melakukan kegiatan. b) Kegiatan Inti (1) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Mengenal Teknologi Digital sesuai dengan prosedur kegiatan. Guru sebaiknya mengajak siswa untuk saling bekerja sama dengan teman satu kelompoknya. (a) Mengamati Mengamati kesamaan dan perbedaan kedua benda dalam foto dalam memainkan musik. Jika memungkinkan, guru dapat memberikan contoh langsung kepada siswa dengan benda-benda nyata yaitu tape recorder dan juga gadget layar sentuh seperti ponsel pintar atau tablet android. (b) Menanya Menanyakan nama dan aktivitas yang dilakukan kedua benda dalam foto. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan kesamaan dan perbedaan kedua benda. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil pengamatan terhadap kedua benda dalam foto. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan serta mempresentasikan kegiatan Mari Bereksplorasi. Catatan: Dalam kegiatan ini siswa mampu membedakan perbedaan teknologi yang ditampilkan. Kemampuan membedakan ini menjadi poin penting untuk dapat memahami arti penting perkembangan teknologi digital. Peralatan yang digunakan dapat diganti siswa dengan kondisi.



(2) Jika siswa selesai melakukan kegiatan sesuai prosedur, siswa diminta untuk mendiskusikan berbagai permasalahan dalam kegiatan. Guru mengarahkan siswa untuk bersikap terbuka dan kritis dalam melakukan kegiatan diskusi. Guru mengawasi diskusi kelompok dan melakukan penilaian sikap pada tiap-tiap siswa. (3) Setelah melakukan kegiatan di atas guru memulai kegiatan belajar mengajar dengan memberikan materi pelajaran mengenai teknologi dan penerapan dalam transmisi data. (5) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Mengenal Transmisi Data sesuai dengan prosedur kegiatan. Guru sebaiknya mengajak siswa untuk saling bekerja sama dengan teman satu kelompoknya. (a) Mengamati Mengamati dua smartphone dan fitur-fiturnya dalam proses transmisi data. Jika kondisi tidak memungkinkan untuk melakukan pengamatan secara kelompok, guru dapat mendemonstrasikan kegiatan ini di depan kelas. (b) Menanya Menanyakan nama dan aktivitas yang dilakukan kedua benda dalam foto. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan kesamaan dan perbedaan kedua benda. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil pengamatan terhadap kedua benda dalam foto. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan serta mempresentasikan hasil kegiatan Mari Bereksplorasi. Catatan: Aktivitas ini akan memberikan gambaran lebih detail kepada siswa tentang proses transmisi data secara digital. Guru dapat memilih metode paling sederhana seperti berkirim SMS. (6) Lanjutkan dengan menjelaskan teknologi digital dalam proses transmisi data. c)



c.



Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang dipelajari dan memberikan kesimpulan terhadap kegiatan yang telah dilakukan. Mintalah siswa untuk mengerjakan Tugas Proyek untuk dikumpulkan pada pertemuan ke empat. Kunci Jawaban 1. Mari Bereksplorasi: Mengenal Teknologi Digital a. Benda pertama tape recorder dan benda adalah tablet android dengan alat pemutar musik digital. b. Kedua benda tersebut dapat melakukan aktivitas sama yaitu memutar suara baik berupa musik atau sejenisnya. c. Perbedaan keduanya terletak pada teknologi yang dihasilkan. Teknologi tape recorder masih berupa bersifat analog, sedangkan tablet android bersifat digital.



Buku Guru Fisika Kelas XII



171



2.



2.



Mari Bereksplorasi: Mengenal Transimisi Data a. Proses digitalisasi berlangsung dalam proses penyimpanan foto menjadi data yang dapat disimpan dalam handphone dan proses pengiriman ke handphone kedua. b. Pengiriman data dengan model digital sangat efektif karena dapat berlangsung dengan cepat dan mudah. Manfaatnya digitalisasi transmisi data dapat diterapkan dalam pelbagai hal.



Pertemuan II (2 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kedua akan membahas tentang materi teknologi digital dalam proses penyimpanan data. Proses belajar dalam bagian ini dilengkapi dengan kegiatan Mari Bereksplorasi: Mengamati Kapasitas Flash Disk. Kegiatan ini diharapkan dapat memperdalam pemahaman siswa dalam mempelajari materi penyimpanan data digital. Guru sebaiknya mengajak siswa untuk melakukan kegiatan tersebut dengan sungguh-sungguh. Apabila siswa telah selesai melakukan kegiatan tersebut, siswa diminta untuk menjawab pertanyaan yang ada dalam kegiatan itu. b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery, Inquiry, dan Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi dan Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memulai pembelajaran dengan menjelaskan pengertian penyimpan data digital. Guru menjelaskan contoh benda-benda yang terkait dengan penyimpan data secara digital. b)



172



Teknologi Digital



Kegiatan Inti (1) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Mengamati Kapasitas Flash Disk. Guru meminta siswa untuk menjawab pertanyaan yang terkait dengan kegiatan tersebut. (a) Mengamati Mengamati sebuah flash disk dari segi bentuk dan juga identitas kapasitasnya. Jika memungkinkan, guru dapat juga melakukan aktivitas ini dengan hard disk portable atau Compact Disc maupun Digital Video Disc. (b) Menanya Menanyakan kapasitas awal flash disk dan file yang ingin dipindahkan. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan perubahan kapasitas flash disk setelah file dipindahkan. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan manfaat dan keunggulan flash disk dalam proses penyimpanan data.



(e) Mengomunikasikan Membuat laporan serta mempresentasikan hasil kegiatan Mari Bereksplorasi. Catatan: Kegitan ini akan memberikan pengalaman menarik untuk siswa terkait penerapan sistem digital dalam penyimpanan data. Peralatan yang digunakan dapat beragam. Jika tidak memungkinkan untuk menggunakan banyak alat, usahakan untuk menggunakan peralatan yang paling mungkin. (2) Guru menjelaskan pelbagai alat penyimpan data. Secara khusus guru menjelaskan tentang cara kerja cakram keras. (3) Ajak siswa menjawab permasalahan pada Bertindak Kreatif. c)



c.



Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang dipelajari dengan mengerjakan soal Review. Berikan kesimpulan terhadap kegiatan yang telah dilakukan.



Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Mengamati Kapasitas Flash Disk 1. Kapasitas flash disk akan berkurang seiring penyimpanan data di dalam. 2. Flash disk atau benda penyimpan data digital lainnya sangat bermanfaat dalam proses penyimpanan data. Benda-benda seperti buku dapat disederhanakan menjadi sebuah ebook atau file baca tertentu sehingga lebih menghemat tempat dan energi untuk membawanya. 2) Review Subbab A 1. 2.



3.



4.



5.



Konsep pengkodean dalam sistem digital yaitu menggunakan bilangan biner, 1 dan 0 dalam transmisi atau penyimpanan data. Alat transmisi data mempunyai konsep berupa kemampuan mengubah bentuk data manual menjadi data digital. Contohnya suara akan diubah menjadi kode 1 dan 0 baru kemudian dilakukan proses transmisi. Alat penyimpan data akan mengkodekan data-data yang sebelumnya bersifat manual menjadi kode biner, 1 dan 0 hingga kemudian mampu disimpan dalam alat penyimpan digital seperti flash disk. Komputasi awan mempunyai beberapa keuntungan antara lain: a. data yang telah disimpan dapat diakses dimanapun berada ketika ada jaringan internet; b. lebih murah dan mudah; c. lebih praktis karena tidak melibatkan banyak peralatan. MicroSD dan sejenisnya adalah salah satu bentuk alat simpan digital yang bersifat kecil dan menggunakan model penyimpan solid yang tidak bergerak. Konsep pembuatan benda ini adalah membuat alat simpan digital yang ringkas dan efisien.



Buku Guru Fisika Kelas XII



173



3)



3.



Bertindak Kreatif Subbab A Menyimpan file digital dapat dilakukan secara online menggunakan layanan cloud storage. Syarat yang harus dipenuhi untuk dapat melakukan aktivitas ini adalah ketersediaan jaringan internet ketika proses upload (unggah) atau proses download (unduh) sebuah file.



Pertemuan III (2 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan ketiga akan membahas subbab kedua. Guru mengajak siswa untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Mengamati Perbedaan Dua Ponsel. Kegiatan ini bertujuan agar siswa memahami perkembangan teknologi ponsel. b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery dan Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memulai pembelajaran dengan mengajak siswa melakukan kegiatan dalam Mari Bereksplorasi: Mengamati Perbedaan Dua Ponsel. Guru mempersiapkan semua peralatan yang dibutuhkan dalam kegiatan ini terutama kedua jenis ponsel yang digunakan dalam kegiatan. b)



174



Teknologi Digital



Kegiatan Inti (1) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Mengamati Dua Jenis Ponsel sesuai dengan prosedur kegiatan. Guru sebaiknya mengajak siswa untuk saling bekerja sama dengan teman satu kelompoknya. Jika siswa selesai melakukan kegiatan sesuai prosedur, siswa diminta untuk mendiskusikan berbagai permasalahan dalam kegiatan. Guru mengawasi diskusi kelompok dan melakukan penilaian sikap pada tiaptiap siswa. (a) Mengamati Mengamati fungsi dan fitur dari dua ponsel yang berbeda teknologi. Jika kondisi tidak memungkinkan untuk melakukan pengamatan secara kelompok, guru dapat mendemonstrasikan kegiatan ini di depan kelas. (b) Menanya Menanyakan nama dan aktivitas yang dilakukan kedua benda dalam foto. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan kesamaan dan perbedaan kedua benda. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil pengamatan terhadap kedua benda dalam foto.



(e) Mengomunikasikan Membuat laporan serta mempresentasikan hasil kegiatan Mari Bereksplorasi. Catatan: Membedakan fitur dua ponsel akan memberikan pengetahuan yang lebih mendalam kepada siswa dalam proses memahami peran ditemukannya teknologi digital. (2) Setelah melakukan kegiatan ini, guru mulai mengajarkan materi tentang sejarah ponsel serta cara kerja dalam mendukung dunia komunikasi. (4) Ajak siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Transmisi Data pada Ponsel sesuai dengan prosedur kegiatan. (a) Mengamati Mengamati kecepatan ponsel dalam mengirimkan data. Jika tidak ada stopwatch, guru dapat menggunakan hitungan menggunakan jam tangan. (b) Menanya Menanyakan kecepatan ponsel dalam mengirimkan data. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan kecepatan ponsel dalam mengirimkan data. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil pengamatan terkait dengan kecepatan pengiriman data ponsel. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan serta mempresentasikan hasil kegiatan Mari Bereksplorasi. Catatan: Kegiatan ini memberikan pemahaman kepada siswa mengenai manfaat teknologi digital kaitannya dengan kecepatan transmisi data. (5) Bahaslah permasalahan pada fitur Bertindak Kreatif Subbab B. c)



c.



Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengerjakan Review subbab B. Berikan Tugas Mandiri: Mengapa Ada Larangan Menghidupkan Handphone di SPBU? untuk dikumpulkan minggu depan.



Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Mengamati Perbedaan Dua Ponsel a. Kedua benda adalah telepon seluler. b. Kedua benda dapat melakukan aktivitas yang sama sesuai teknologi yang terdapat pada kedua ponsel tersebut. c. Ponsel pertama hanya fokus pada kemampuan dalam komunikasi berupa telepon dan pesan singkat. Ponsel jenis kedua dapat melakukan aktivitas lebih dari dua kemampuan ponsel pertama seperti untuk kebutuhan hiburan dan komunikasi data internet.



Buku Guru Fisika Kelas XII



175



4.



2)



Mari Bereksplorasi: Transmisi Data pada Ponsel a. Data dapat dihasilkan jika siswa melakukan kegiatan ini. b. Proses transmisi data pada ponsel dimulai dari pengiriman data dari ponsel ke data center operator seluler melalui tower-tower yang ada di dekat pengirim data. Data yang telah sampai ke data center akan di teruskan menuju tujuan melalui tower terdekat dari nomer tujuan.



3)



Review Subab B 1. Komunikasi dua arah yang dimaksud bahwa ponsel dapat mengirimkan dan menerima data dari dua pengguna yang saling berkomunikasi. 2. Ponsel generasi awal melakukan tugas komunikasi dasar yaitu suara dan pesan singkat. Ponsel terkini bisa digunakan untuk banyak tujuan baik hiburan maupun pertukaran data. 3. Keunggulan handphone antara lain: a. mudah dibawa; b. perkembangan teknologi sangat cepat. 4. Global System for Mobile Communication (GSM mulanya singkatan dari Groupe Spécial Mobile) adalah sebuah teknologi komunikasi seluler yang bersifat digital. Teknologi GSM banyak diterapkan pada komunikasi bergerak, khususnya telepon genggam. Teknologi ini memanfaatkan gelombang mikro dan pengiriman sinyal yang dibagi berdasarkan waktu, sehingga sinyal informasi yang dikirim akan sampai pada tujuan. GSM dijadikan standar global untuk komunikasi seluler sekaligus sebagai teknologi seluler yang paling banyak digunakan orang di seluruh dunia. 5. Teknologi berbasis nonkabel rentan terhadap perubahan cuaca dan kondisi atmosfer.



4)



Bertindak Kreatif Subab B Sebuah telepon pintar (smartphone) selalu mempunyai fasilitas yang dapat kejaringan internet. Dengan kemampuannya terhubung ke internet, sebuah smartphone dapat mengakses fasilitas peta online yang disediakan oleh banyak perusahaan seperti Google. Selain itu, sebuah smartphone sangat mungkin memiliki fasilitas yang dapat terhubung dengan satelit GPS. Pemetaan secara online dengan bantuan GPS akan mempermudah jalan kembali.



Pertemuan IV (2 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan terakhir ini akan diisi dengan membahas tugas yang diberikan pertemuan sebelumnya dan pengumpulan hasil kegiatan proyek. b.



Proses Belajar Mengajar 1) 2) 3)



176



Model Pembelajaran: Problem Based Learning dan Project Based Learning Metode Pembelajaran: Proyek Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memulai pembelajaran dengan membahas tugas yang diberikan pada pertemuan sebelumnya.



Teknologi Digital



c.



b)



Kegiatan Inti (1) Kumpulkan hasil dari Tugas Proyek. (2) Kerjakan soal Evaluasi sebagai latihan Ulangan Harian.



c)



Kegiatan Penutup Guru mengadakan refleksi pembelajaran dan mengingatkan siswa minggu depan diadakan ulangan harian.



Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Larangan Menghidupan Handphone di SPBU Handphone mengeluarkan percikan api meskipun sangat kecil. Selain itu, keberadaan lampu (LED) pada handphone juga akan timbul lampu pijar. Percikan ini dikhawatirkan akan menyebabkan ledakan di SPBU. Meskipun kemungkinannya sangat kecil, kita juga harus tetap waspada. 2) Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. c 6. e 2. a 7. e 3. c 8. d 4. d 9. c 5. a 10. d B.



Uraian 1. Sistem bilangan biner atau sistem bilangan basis dua adalah sebuah sistem penulisan angka dengan menggunakan dua simbol yaitu 0 dan 1. Sistem bilangan biner modern ditemukan oleh Gottfried Wilhelm Leibniz pada abad ke-17. Sistem bilangan ini merupakan dasar dari semua sistem bilangan berbasis digital. Dari sistem biner, kita dapat mengonversinya ke sistem bilangan oktal atau hexadesimal. Sistem ini juga dapat kita sebut dengan istilah bit atau binary digit. Pengelompokan biner dalam komputer selalu berjumlah 8, dengan istilah 1 Byte/bita. Dalam istilah komputer, 1 byte = 8 bit. Kode-kode rancang bangun komputer, seperti ASCII, American Standard Code for Information Interchange menggunakan sistem peng-kode-an 1 Byte. 2. Beda prinsip televisi digital dan analog: Perbedaan prinsip televisi digital dan analog terdapat pada proses pengkodean data saat transmisi dan saat diterjemahkan dalam bentuk gambar dilayar televisi. Televisi digital menggunakan pengkodean berbasis digital sedangkan televisi analog menggunakan pengkodean berbasis non digital (penggunaan sinyal-sinyal listrik dan medan magnet). 3. Teknologi digital memang sangat bermanfaat bagi manusia. Bermanfaatnya teknologi ini tentu sangat berpengaruh terhadap kemudahan-kemudahan dalam melakukan aktivitas. Dengan teknologi, komunikasi, transportasi, akses informasi dan semua aktivitas manusia dapat dilakukan dengan lebih mudah. Namun, perlu diketahui bahwa penggunaan teknologi digital harus disertai dengan sistem dan aturan yang ketat serta jelas. Contohnya, sistem perbankan berbasis teknologi akan mempermudah manusia dalam melakukan transaksi keuangan bahkan dari ponsel mereka. Kemudahan ini harus diiringi oleh sistem keamanan dan aturan yang jelas. Jangan sampai kemudahan ini justru membawa kerugian terhadap manusia jika terjadi trouble dan error. Jadi, semakin tinggi penggunaan, harus ada regulasi yang setara dan terus updatable. Buku Guru Fisika Kelas XII



177



4.



Keunggulan flash disk sebagai penyimpan data sebagai berikut. a. Bentuknya kecil mudah dibawa. b. Tidak memerlukan arus listrik besar sehingga praktis. c. Harga sangat murah untuk kapasitas minimal. 5. Pengkodean lampu seven segmen menggunakan chip tertentu yang akan meneruskan perintah yang diberikan oleh operator. Pengkodean oleh chip ini menggunakan kode 1 dan 0 sehingga bersifat digital. 6. Teknologi digital memberikan manfaat pada kualitas gambar yang lebih baik pada siaran televisi. 7. Telepon rumah dan ponsel mempunyai perbedaan dasar dari sisi mobilitas kedua benda tersebut. Ponsel sangat mudah dibawa sedangkan telepon rumah tidak seperti itu. 8. Proses penyimpanan data di cloud mempunyai keunggulan dalam berbagai aspek yaitu penyimpanan, penyalinan, editing, dan penghapusan data. Semua hal-hal tersebut dapat dilakukan di mana pun dengan syarat ada jaringan internet. 9. Perpustakaan digital dapat dibangun jika manusia mengoptimalkan dua hal, pertama koneksi internet dan kedua adalah peralatan yang menunjang aktivitas tersebut. Dengan sebab inilah, dua senjata yang harus disiapkan adalah jaringan internet yang baik dan peralatan seperti komputer atau ponsel dan yang semisalnya. Dengan sebab inilah, langkah-langkah yang dilakukan untuk membangun sebuah perpustakaan digital yang dapat diakses dari berbagai tempat sebagai berikut. a. Sediakan jaringan internet dan peralatan yang dibutuhkan seperti komputer. b. Daftar diri Anda ke penyedia layanan komputasi awan (cloud computing). Anda bisa menyewa layanan berbayar jika diperlukan. c. Mulailah menyimpan data ke server yang telah disediakan. d. Jangan lupa menyiapkan sistem keamanan yang baik untuk menjaga semua data anda. 10. RAM komputer (Random Acces Memory) adalah memori utama di dalam sebuah komputer yang digunakan untuk media penyimpanan sementara saat komputer dalam keadaan hidup. RAM sering disebut sebagai memori utama komputer. Fungsi RAM adalah sebagai pendukung dan pelayan bagi prosesor dalam melakukan proses komputing. Salah satu hardware utama yang harus ada untuk kelengkapan suatu rangkaian hardware komputer. RAM (Random Access Memory) mempunyai fungsi sebagai penyimpan data sementara. Menyimpan data dari hard disk dan menyuplai data untuk prosessor yang akan diproses. Semakin besar kapasitas memori semakin cepat pula kerja suatu komputer.



H. Petunjuk Pengerjaan Proyek 1.



178



Isi Proyek Proyek ini bertujuan untuk memudahkan siswa untuk mengetahui konsep transmisi data. Siswa diminta untuk membuat laporan yang mencakup materi yang diteliti dengan menyertakan gambar dokumentasi.



Teknologi Digital



2.



Latar Belakang Transmisi menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia adalah pengiriman (penerusan) pesan dan sebagainya dari seseorang kapada orang (benda) lain. Adapun data yaitu keterangan atau informasi dalam pelbagai bentuk seperti tulisan, suara, gambar diam, gambar bergerak, dan tulisan. Jadi, transmisi data yaitu proses pengiriman data dari pengirim ke penerima.



3.



Hasil yang Akan Dicapai Hasil yang dicapai berupa rangkuman pengetahuan teknologi digital dalam bentuk poster menarik.



4.



Cara Mengerjakan Guru dapat memberikan pelbagai contoh poster edukasi atau kegiatan sosial sebagai contoh.



I. Program Remedial dan Pengayaan 1.



2.



Program Remedial Program remidiasi diperuntukkan bagi siswa yang nilainya kurang. Program remidiasi dilakukan dengan membuat kelompok belajar dengan bantuan tutor sebaya. Tutor sebaya adalah siswa dengan memiliki kepahaman tentang materi teknologi digital yang ditunjuk oleh guru. Tutor sebaya berguna untuk menjelaskan materi-materi yang telah diajarkan oleh guru. Setelah siswa belajar dengan tutor sebaya, siswa yang ikut program remedial diminta membuat rangkuman materi teknologi digital. a. Materi Pengayaan Teknologi Digital Multimedia Broadcasting Digital Multimedia Broadcasting (DMB) adalah teknologi transmisi radio digital yang dikembangkan di Korea Selatan. Teknologi ini merupkan proyek IT nasional yang bertujuan untuk mengirimkan konten multimedia seperti televisi, radio, dan data casting ke perangkat mobile seperti ponsel. Teknologi ini sering disebut sebagai televisi ponsel karena teknologi ini mendukung munculnya siaran televisi di telepon seluler. DMB dikembangkan di Korea Selatan sebagai teknologi digital untuk menggantikan radio FM. DMB dapat beroperasi melalui satelit (SDMB) dan melalui terestrial transmitter (TDMB). DMB memungkinkan pelanggan sistem komunikasi bergerak menerima siaran televisi, baik secara langsung dari satelit maupun dari sistem terestrial. Siaran ini dapat diterima menggunakan ponsel berbasis W-CDMA maupun CDMA 2000. Layanan DMB ini dapat diakses oleh pelanggan yang berada dalam kecepatan 150 km/jam, dibandingkan dengan layanan lainnya, seperti wireless LAN dan video on demand (VoD) yang melalui jaringan 3G. Layanan SDMB memiliki nilai kompetitif yang tinggi, terutama dalam hal mobilitas dan harga. Bahkan, dari sisi operator, layanan video melalui S-DMB ini akan lebih efisien dibandingkan layanan VoD melalui jaringan 3G. b.



Diolah dari berbagai sumber



Soal Pengayaan Subsidi yang salah sasaran menjadi salah satu alasan bagi pemerintah untuk menaikkan harga BBM. Bagaimana cara menanggulangi ketidaktepatan dalam penyaluran BBM menggunakan teknologi digital sehingga BBM bersubsidi tidak perlu dinaikkan? Jelaskan secara global teknis dan konsep solusi dari permasalahan ini. Buku Guru Fisika Kelas XII



179



Jawaban: Teknologi digital sebenarnya dapat diterapkan dalam cara pengalokasian BBM bersubsidi sehingga BBM bersubsidi benar-benar dipastikan sampai kepada mereka yang berhak untuk mendapatkan. Sistem pencatatan secara digital bagi semua warga negara -disertai kendaraan yang mereka miliki-, dapat menjadi acuan bagi pertamina untuk melakukan distribusi tanpa salah sasaran. Bagaimana teknis global digitalalisasi sistem pendistribusian BBM sehingga dapat terhindar dari kesalahan? Berikut konsep dan teknis secara global. Konsep: Membangun sebuah sistem digital mengenai identitas warga negara yang berhak dan tidak berhak menerima BBM bersubsidi. Pembangunan sistem ini dibarengi dengan pembuatan undang-undang yang akan menanggulangi dampak dari pemberlakuan sistem digital, seperti cara menanggulangi pembelian di penjual BBM eceran. Teknis Global: Pemerintah dapat memanfaatkan e-KTP sebagai penanda ketika warga negara ingin membeli BBM di SPBU. Dari data yang ditunjukkan oleh sensor e-KTP yang dimiliki oleh pertamina, petugas dapat mengetahui siapa yang boleh membeli. Diolah dari berbagai sumber



J. Penilaian Tabel 9.2 Penilaian Pembelajaran No.



Peruntukan



Teknik Penilaian



1.



Kompetensi Sikap Spiritual dan Sikap Sosial



Pengamatan Sikap



Penilaian Sikap



Format 1–5



2.



KD 3.9 dan KD 4.9



Tes Unjuk Kerja



Penilaian Tes Praktik dan Unjuk Kerja



Format 6–8



3.



KD 3.9



Tes Tertulis



Tes Pilihan Ganda dan Uraian



Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian



4.



Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan



Portofolio



Panduan Penyusunan Portofolio



Lembar Penilaian Portofolio



5.



Hasil Tugas Proyek



Proyek



Penilaian Proyek



Format 9



Bentuk Penilaian



Format Penilaian



K. Rangkuman 1. 2. 3. 4. 5.



180



Teknologi adalah keseluruhan sarana untuk menyediakan barang-barang yang diperlukan bagi kelangsungan dan kenyamanan hidup manusia. Digital yaitu sebuah sistem pengkodean data menggunakan angka 1 dan 0. Transmisi data adalah pengiriman (penerusan) pesan dan sebagainya dari seseorang kepada orang (benda) lain. Telepon seluler atau biasa disebut ponsel adalah sebuah alat yang mempunyai kemampuan untuk melakukan komunikasi secara dua arah. Diperlukan banyak sumber informasi baik dari buku, internet, maupun ensiklopedia untuk memperdalam materi ini.



Teknologi Digital



Materi yang Dipelajari • • •



Menyelidiki Karakteristik Inti Atom



• • • •



Menyelidiki struktur inti atom dan energi ikat inti. Mendiskusikan spektrum atom hidrogen. Menyelidiki reaksi inti. Menjelaskan reaksi inti pada bom atom dan bom hidrogen.



Karakteristik Inti Atom Radioaktivitas Iptek Nuklir



Menyelidiki Radioaktivitas



•



•



• •



Menyelidiki peluruhan unsur radioaktif dan sinar-sinar yang dihasilkan. Mendiskusikan sifatsifat sinar radioaktif dan interaksinya terhadap bahan. Mendiskusikan peluruhan radioaktif. Mendiskusikan deret radioaktif.



Mendiskusikan Iptek Nuklir



• • •



Mendiskusikan PLTN dan kecelakaan nuklir. Mendiskusikan hasil penelitian nuklir. Mendiskusikan bahaya senjata nuklir dan pengolahan limbah radioaktif.



Mendiskusikan Dampak dan Proteksi Radiasi



• • • •



Mendiskusikan Nilai Batas Dosis. Mendiskusikan asas proteksi radiasi. Mendiskusikan proteksi radiasi pada manusia. Mendiskusikan proteksi radiasi pada lingkungan.



Menjelaskan karakteristik inti atom, radioaktivitas, manfaat, dampak, dan proteksinya dalam kehidupan sehari-hari.



A. Pendahuluan Setelah pada bab sebelumnya mempelajari mengenai Teknologi Digital, pada bab ini akan dipelajari mengenai Inti Atom dan Iptek Nuklir. Materi tentang atom dan teknologi mempunyai kesamaan dalam hal perkembangan ilmu yang begitu pesat. Teknologi nuklir dapat memberikan manfaat yang besar, tetapi juga dapat menghancurkan umat manusia. Bom atom yang dijatuhkan di Nagasaki dan Hiroshima merupakan contoh penyalahgunaan iptek nuklir yang menghancurkan umat manusia. Terjadinya kecelakaan nuklir di Chernobyl dan Fukushima juga membuktikan bahaya nuklir bagi umat manusia. Perbedaan kecelakaan nuklir di Chernobyl dan Fukushima akan dibahas dengan tuntas pada bab ini. Meskipun demikian, iptek nuklir memberikan manfaat yang sangat besar. PLTN yang dioperasikan dengan baik sangat mendukung terpenuhinya energi listrik. Riset nuklir menghasilkan produk-produk yang sangat bermanfaat.



Buku Guru Fisika Kelas XII



181



Bab inti atom dan iptek nuklir membahas tentang karakteristik inti atom, radioaktivitas dan pemanfaatannya dalam teknologi, serta dampak radioaktivitas dalam kehidupan. Guru sebaiknya menggunakan metode pembelajaran discovery, problem based learning, dan project based learning. Energi ikat inti atom ditemukan siswa melalui metode discovery dengan menggunakan data SPU. Adapun radioaktivitas dan iptek nuklir dipelajari siswa melalui metode problem based learning. Tugas proyek yang diberikan yaitu pembuatan makalah pemanfaatan radioaktivitas dalam teknologi dan masyarakat. Siswa juga membuat kliping hasil riset nuklir melalui kegiatan inquiry. Dimensi sikap ilmiah yang diharapkan dimiliki siswa yaitu siswa dapat menerapkan perilaku ilmiah dalam aktivitas sehari-hari. Melalui kegiatan kelompok tersebut, siswa menghargai pendapat orang lain, berani dan santun dalam mengemukakan pendapat, dan selalu berpikir kritis dalam menyelesaikan permasalahan. Setelah mempelajari bab ini siswa mengetahui manfaat unsur-unsur radioaktif sehingga menambah keimanan dan ketakwaan terhadap Tuhan Yang Mahakuasa serta memanfaatkan iptek nuklir dalam hal kebaikan.



B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 10.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar



Kompetensi Dasar 3.10 Menganalisis karakteristik inti atom, radioaktivitas, pemanfaatan, dampak, dan proteksinya dalam kehidupan sehari-hari.



•



Dicapai melalui pembelajaran di dalam kelas maupun diluar kelas dalam bentuk kegiatan seperti Mari Bereksplorasi, Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif, dan Tugas Proyek.



Indikator Pencapaian • • • • • • •



4.10 Menyajikan laporan tentang sumber radioaktif, radioaktivitas, pemanfaatan, dampak, dan proteksinya bagi kehidupan.



•



Dicapai setelah melakukan pelbagai kegiatan seperti Mari Bereksplorasi, Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif, dan Tugas Proyek yang terkait dengan pembahasan mengenai Inti Atom dan Iptek Nuklir.



• • • • •



182



Inti Atom dan Iptek Nuklir



Menyelidiki struktur inti atom dan energi ikat inti. Menyelidiki reaksi inti dan energi yang dihasilkan. Menyelidiki sinar radioaktif dan interaksi sinar radioaktif terhadap bahan. Menyelidiki peluruhan radioaktif. Menjelaskan deret radioaktif. Menjelaskan pemanfaatan iptek nuklir dan bahaya yang ditimbulkan. Menjelaskan dampak dan proteksi terhadap bahaya nuklir. Menyajikan laporan hasil diskusi reaktor nuklir dan kecelakaan nuklir. Menyajikan laporan hasil diskusi pengolahan limbah radioaktif. Membuat kliping hasil riset nuklir. Membuat makalah pemanfaatan radioaktivitas dalam teknologi dan masyarakat. Membuat laporan efek radiasi bagi tubuh menusia.



C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini siswa mampu: 1. menjelaskan struktur inti atom, spektrum atom hidrogen, dan menghitung energi ikat melalui studi literatur, diskusi ilmiah, dan latihan soal; 2. menjelaskan reaksi inti dan menghitung energi yang dihasilkan melalui studi literatur, diskusi ilmiah, dan latihan soal; 3. menjelaskan sinar-sinar radioaktif dan interaksinya terhadap bahan dengan melakukan penyelidikan studi literatur dan diskusi ilmiah; 4. menjelaskan peluruhan radioaktif dan menentukan aktivitasnya melalui kegiatan diskusi dan latihan soal; 5. menjelaskan deret radioaktif melalui studi literatur dan diskusi ilmiah; 6. menjelaskan pemanfaatan iptek nuklir dan bahaya yang ditimbulkan melalui penyelidikan dan diskusi ilmiah tentang reaktor nuklir dan kecelakaan nuklir; 7. menjelaskan dampak dan proteksi radiasi bagi manusia dan lingkungan.



D. Materi Pembelajaran 1. 2. 3. 4.



Karakteristik Inti Atom Radioaktivitas Iptek Nuklir Dampak dan Proteksi Radiasi



E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.



2.



3.



Alat dan Bahan a. SPU b. Seperangkat media presentasi Media Pembelajaran a. Gambar b. Peristiwa-peristiwa di sekitar Sumber Belajar a. Fisika 2B, bab Spektrum Atom Hidorgen, oleh Tim Penyusun PT Intan Pariwara. b. Fisika Kelas XII untuk SMA/MA, bab Inti Atom dan Radioaktivitas, oleh Edi Istiyono. c. Buku Pintar Nuklir, Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN).



F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1. 2.



3.



Pendekatan Pembelajaran Scientific Approach Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Discovery c. Project Based Learning d. Inquiry Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Tanya Jawab c. Pemberian Tugas dan Resitasi



Buku Guru Fisika Kelas XII



183



G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.



Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pada pertemuan pertama bertujuan agar siswa dapat menjelaskan struktur inti atom dan energi ikat inti. b.



184



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Diskusi dan Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan apersepsi dengan membahas padi Mira-1 hasil iptek nuklir. Guru menanyakan manfaat dan bahaya nuklir bagi manusia. Guru menjelaskan tujuan pembelajaran yaitu menyelidiki struktur inti atom dan energi ikat inti. b)



Kegiatan Inti (1) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Inti Atom. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis dalam berdiskusi. Guru mengawasi proses diskusi kelompok dan melakukan penilaian sikap pada tiap-tiap siswa. (a) Mengamati Mengamati bentuk inti atom dan lintasan elektron serta nomor atom, nomor massa dan massa total intinya. Guru dapat menggunakan banyak media baik cetak maupun online untuk media pengamatan. (b) Menanya Menanyakan inti atom dan kestabilan suatu atom. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan mengenai inti atom dan poin yang terkait dengannya. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil pengamatan terhadap inti atom. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan serta mempresentasikan hasil kegiatan Mari Bereksplorasi. (2) Guru meminta siswa membuat laporan hasil diskusi, lalu membahasnya bersama siswa lainnya. Siswa menyimpulkan defek massa dan energi ikat inti.



c)



Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan menanyakan kembali persamaan defek massa dan energi ikat inti. Guru menjelaskan tugas proyek yang harus dikerjakan siswa dan dipresentasikan pada pertamuan terakhir bab ini.



Inti Atom dan Iptek Nuklir



c.



Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Inti Atom Proton Gambar inti atom dan lintasannya dapat Kulit diamati pada Gambar 10.1 di samping. Elektron Atom Karbon (C) dalam SPU memiliki nomor atom 6 dan massa atom 12,0107 sma. Dengan demikian, atom karbon memiliki 6 buah proton, 6 buah elektron, dan6 buah neutron. Massa total = 6mp + 6mn = 6(1,007825 sma) + 6(1,008665 sma) = 12,09894 sma Neutron Defek massa (Δm) = 12,09894 sma – 12,0107 sma Sumber: Dokumen Penerbit = 0,08824 sma Inti atom terdiri atas proton dan neutron. Gambar 10.1 Struktur atom Adapun elektron bergerak mengelilingi inti. Oleh karena massa elektron jauh lebih kecil daripada massa proton dan neutron, massa atom mendekati massa inti atom. Defek massa dikonversi menjadi energi ikat inti sehingga proton dan neutron tetap berada di dalam inti. Ditinjau dari nomor atom, nomor massa, dan jumlah neutronnya, atom dikelompokkan ke dalam tiga kelompok. 1) Isotop, yaitu unsur-unsur yang memiliki nomor atom sama, tetapi memiliki nomor massa berbeda. Contoh: 6C12, 6C13, dan 6C14 2) Isobar, yaitu unsur-unsur yang memiliki nomor massa sama, tetapi memiliki nomor atom berbeda. Contoh: 88Re288 dan 90Th288, 6C14 dan 7N14, 6C13 dan 13 18 18 24 24 7N , 8C dan 9F , 11Na dan 12Mg . 3)



Isoton, yaitu unsur-unsur yang memiliki jumlah neutron (A – Z) sama, tetapi memiliki nomor atom berbeda. Contoh: 6C13 dan 7N14, 38Sr88 dan 89 3 4 7 9 39Y , 1H dan 2He , 3Li dan 5B .



Tidak setiap gabungan proton dan neutron membentuk inti atom stabil (mantap). Stabilitas inti atom ditentukan oleh perbandingan antara jumlah proton dan neutron. 1) Inti Ringan (Z ≤ 20) Inti ringan stabil jika N = Z atau atau



N Z



N Z



= 1,00. Inti tidak stabil jika N ≠ Z



≠ 1,00. Contoh inti ringan yang stabil yaitu 5B10, 7N14, 10Ne20, dan



Mg24.



12



2)



Inti Berat (Z > 20) Inti berat stabil jika 1,00 < atau



N Z



N Z



< 1,60. Inti tidak stabil jika



N Z



> 1,60



< 1,00. Contoh inti berat yang stabil yaitu 45Rh103 dan 83Bi209.



Buku Guru Fisika Kelas XII



185



2.



Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pada pertemuan ini berupa diskusi kelas tentang spektrum atom hidrogen. Guru sebaiknya mencari informasi tentang percobaan Balmer yang menghasilkan spektrum atom hidrogen pada daerah cahaya tampak. Guru juga dapat menugaskan siswa untuk melakukan studi literatur terlebih dahulu tentang spektrum atom hidrogen tersebut. b.



3.



b)



Kegiatan Inti (1) Siswa melakukan diskusi kelompok tentang spektrum atom hidrogen yang meliputi deret Balmer, deret Lyman, deret Paschen, deret Brackett, dan deret Pfund. Guru melakukan penilaian sikap siswa meliputi keterlibatan siswa dalam diskusi kelompok dan kesopanan dalam mengemukakan pendapat. (2) Guru meminta beberapa siswa untuk menjelaskan spektrum atom hidrogen tersebut. (3) Guru melakukan tanya jawab tentang eksitasi elektron beserta tingkat energi atom hidrogen.



c)



Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari.



Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pada pertemuan ketiga bertujuan agar siswa dapat menjelaskan reaksi inti, yaitu reaksi fusi dan dan reaksi fisi. b.



186



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan apersepsi pembelajaran yaitu tentang spektrum atom hidrogen pada daerah cahaya tampak.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning dan Discovery 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan apersepsi dengan mendiskusikan sumber energi utama bagi bumi. Guru menanyakan reaksi di dalam matahari sehingga menghasilkan energi yang sangat besar.



Inti Atom dan Iptek Nuklir



c.



b)



Kegiatan Inti (1) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Reaksi Inti. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis dalam berdiskusi. Guru mengawasi proses diskusi kelompok dan melakukan penilaian sikap pada tiap-tiap siswa. (a) Mengamati Mengamati reaksi kimia yang terjadi dalam inti matahari. Guru dapat mengambil dari pelbagai infografis mengenai reaksi dalam matahari baik dari buku maupun internet. (b) Menanya Menanyakan jenis-jenis reaksi inti dan syarat reaksi fusi di matahari. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan mengenai reaksi inti dan reaksi fusi. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil pengamatan terhadap reaksi yang terjadi di inti matahari. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan serta mempresentasikan hasil kegiatan Mari Bereksplorasi. (2) Guru membahas hasil diskusi. (3) Guru menjelaskan reaksi fusi dan reaksi fisi.



c)



Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran kemudian memberikan Tugas Mandiri: Bom Atom dan Bom Hidrogen dan Review subbab A.



Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Reaksi Inti a. Reaksi Fisi Reaksi fisi adalah reaksi pembelahan inti atom berat menjadi inti atom baru yang lebih ringan dan disertai dengan pelepasan energi. Reaksi fisi dapat dilakukan dengan menembaki inti berat dengan partikel-partikel elementer, seperti neutron, partikel α, deutron, dan sinar γ. Neutron-neutron yang dihasilkan dalam reaksi fisi akan menumbuk inti induk lain sehingga terjadi reaksi fisi berikutnya. Reaksi ini berlangsung terus-menerus. Reaksi fisi yang terjadi secara beruntun disebut juga reaksi berantai sehingga menghasilkan energi besar. Pada reaktor nuklir, reaksi fisi yang terjadi dibuat dalam keadaan tertentu sehingga relatif tidak membahayakan atau dikenal juga sebagai reaksi fisi terkendali. Akan tetapi, pada bom atom termasuk reaksi fisi yang terjadi tidak terkendali sehingga sangat membahayakan. Perhatikan reaksi fisi 92U235 berikut.



Buku Guru Fisika Kelas XII



187



1



= 0n =



Beberapa kemungkinan reaksi fisi uranium yaitu:



235 92 U



1.



235 + n1 → U236* → Ba144 + Kr89 + 3 n1 + g 92U 0 92 56 36 0



2.



235 + n1 → U236* → Cs144 + Rb90 + 2 n1 + g 92U 0 92 55 37 0



3.



235 + n1 → U236* → Xe140 + Rb94 + 2 n1 + g 92U 0 92 54 38 0



Neutron-neutron yang terbentuk pada reaksi fisi pertama menumbuk inti 92U235 yang lain sehingga terjadi reaksi fisi yang kedua. Pada reaksi fisi kedua juga dihasilkan neutron. Neutron yang terbentuk pada reaksi fisi kedua akan menumbuk inti 92U235 yang lain pula sehingga terjadi reaksi fisi ketiga dan seterusnya.



Sumber: Dokumen Penerbit



Gambar 10.2 Reaksi berantai 92U235



b.



4.



Pertemuan IV (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pada pertemuan ketiga bertujuan agar siswa dapat menjelaskan reaksi inti pada bom atom dan bom hidrogen. b.



188



Reaksi Fusi Reaksi fusi adalah reaksi penggabungan beberapa inti ringan menjadi inti yang lebih berat yang disertai pemancaran energi. Reaksi fusi merupakan reaksi yang terjadi pada bintang (matahari) dan bom hidrogen. Reaksi fusi hanya dapat terjadi dalam keadaan suhu sangat tinggi, yaitu sekitar 108°C. Contoh reaksi fusi adalah penggabungan inti 1H 2 dengan H 2 yang menghasilkan 2He3 dan neutron. Reaksinya sebagai berikut. 1 H 2 + 1H 2 → 2He3 + 0n1 + energi 1



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning dan Discovery 2) Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Resitasi, Tanya Jawab, serta Latihan 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa mempersiapkan Tugas Mandiri: Bom Atom dan Bom Hirogen. b)



Kegiatan Inti (1) Diskusi informasi tentang reaksi inti pada bom atom dan bom hidrogen. (2) Guru memberikan pertanyaan-pertanyaan pada fitur Bertindak Kreatif. (3) Guru membahas soal-soal Review subbab A.



c)



Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran kemudian meminta siswa mempelajari subbab Radioaktivitas.



Inti Atom dan Iptek Nuklir



c.



5.



Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Bom Atom dan Bom Hidrogen Reaksi inti pada bom atom termasuk reaksi fisi tak terkendali seperti dijelaskan pada reaksi fisi uranium U-235. Adapun reaksi inti pada bom hidrogen berupa reaksi fusi tak terkendali. Bahan baku bom hidrogen yaitu deuterium (21H) dan tritium (31H) yang bergabung membentuk inti helium (42He). Reaksi inti pada bom hidrogen yaitu: 2 H + 31H → 42He + 10n + 17,6 MeV 1 Adapun inti tritium diperoleh dengan menembakkan neutron ke inti litium seperti reaksi berikut. 6 Li + 10n → 42He + 31H + energi 3 Reaksi fusi inti deuterium dan tritium hanya dapat berlangsung pada suhu yang sangat tinggi (108K). Oleh karena itu, diperlukan ledakan bom atom sebagai pemicu reaksi bom hidrogen yang menghasilkan reaksi lebih dahsyat. 2) Bertindak Kreatif Reaksi inti dapat dikendalikan di dalam reaktor nuklir. Bagian reaktor yang berfungsi mengendalikan reaksi inti disebut batang kendali. 3) Review subbab A 1. a. proton = 27, elektron = 27, neutron = 33. b. proton = 56, elektron = 56, neutron = 82. 3. 3,08 × 1015 Hz 5. 12,1095 MeV



Pertemuan V (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pada pertemuan kelima bertujuan agar siswa dapat menjelaskan peluruhan radioaktif dan sinar-sinar yang dihasilkan. Kegiatan pembelajaran berupa pengamatan peluruhan inti yang dilanjutkan dengan diskusi informasi di dalam kelas. b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning, Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menjelaskan sejarah ditemukannya radioaktivitas oleh Henri Becquerel. b) Kegiatan Inti (1) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Peluruhan Radioaktif dan Sinar-Sinar yang Dihasilkan. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis dalam berdiskusi. Guru mengawasi proses diskusi kelompok dan melakukan penilaian sikap pada tiap-tiap siswa.



Buku Guru Fisika Kelas XII



189



(a) Mengamati Mengamati proses peluruhan zat melalui media video. Guru dapat mengunduh terlebih dulu video jika jaringan internet kurang memadai untuk digunakan secara bersama-sama. (b) Menanya Menanyakan sinar-sinar yang dihasilkan dari hasil peluruhan serta sifat-sifat yang menyertai sinar-sinar tersebut. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan mengenai sifat-sifat sinar radioaktif. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan sifat-sifat sinar radioaktif. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan serta mempresentasikan hasil kegiatan Mari Bereksplorasi. (2) Guru menjelaskan radiasi alfa, beta, dan gamma, serta interaksi sinar radioaktif dengan bahan. c)



c.



Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran kemudian meminta siswa mengerjakan Tugas Mandiri: Detektor Nuklir dan Tugas Mandiri: Deret Radioaktif.



Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Peluruhan Radioaktif dan Sinar-Sinar yang Dihasilkan Peluruhan Beta pada 146C Reaksi di dalam inti: 0 14 14 1 C → Li + β n → 11p + –10β –1 6 7 0 Sifat-sifat sinar beta: 1) Sinar β merupakan elektron berenergi tinggi berasal dari inti atom bukan dari kulit atom dan bermuatan = 1,6 × 10–19 C. 2) Dapat membelok dalam medan magnet dan medan listrik. 3) Daya tembusnya lebih kuat dari daya tembus sinar α, tetapi daya ionisasinya lebih lemah dibanding sinar α. 4) Lajunya di udara ± 0,32c sampai 0,9c. 5) Jangkauan di udara dan logam lebih jauh dibanding sinar α. Peluruhan gamma pada 60 Co 27 60 60 0 Co* → 27Co + 0γ 27 Sifat-sifat sinar gamma: 1) Sinar γ tidak bermuatan listrik sehingga tidak membelok dalam medan listrik maupun dalam medan magnet. 2) Memiliki daya tembus paling kuat, tetapi daya ionisasinya paling lemah di antara sinar radioaktif yang lain. 3) Sinar γ merupakan radiasi gelombang elektromagnetik sehingga lajunya sama dengan laju cahaya. 4) Sinar γ yang mengenai bahan dapat mengakibatkan fotolistrik dan hamburan Compton.



190



Inti Atom dan Iptek Nuklir



Peluruhan alfa pada 222 Rn 86 222 218 4 Rn → Po + α 86 84 2 Sifat-sifat sinar alfa: 1) Sinar α merupakan inti atom helium (42He) yang bermuatan positif. Besar muatannya dua kali muatan elektron = 2 × 1,6 × 10–19 C dan massanya ± 4 sma. Sinar α memiliki 4 nukleon, 2 proton, dan 2 neutron. 2) Dapat menghitamkan film yang dilewatinya. 3) Dapat membelok di dalam medan listrik dan medan magnet. 4) Memiliki daya ionisasi paling kuat dibanding sinar radioaktif lainnya. 5) Memiliki daya tembus paling lemah di antara sinar radioaktif lainnya. 6) Berjangkauan beberapa cm di udara dan 10–2 mm di dalam logam. 7) Di udara lajunya ± 0,054c sampai dengan 0,07c. 6.



Pertemuan VI (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pada pertemuan keenam melanjutkan penjelasan peluruhan radioaktif. b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning dan Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi, serta Latihan 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru membahas Tugas Mandiri: Detektor Nuklir. b) Kegiatan Inti (1) Diskusi informasi tentang aktivitas radioaktif, peluruhan inti, waktu paruh, dan umur rata-rata unsur radioaktif. (2) Guru memberikan contoh soal dan pembahasannya. (3) Diskusi kelas membahas Tugas Mandiri: Deret Radioaktif, kemudian memberikan pertanyaan-pertanyaan pada fitur Bertindak Kreatif. c) Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran kemudian meminta siswa mengerjakan Review subbab B.



c.



Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Detektor Nuklir Partikel-partikel radioaktif tidak dapat dilihat oleh mata tetapi sangat berbahaya. Alat pendeteksi partikel-partikel radioaktif disebut detektor radiasi atau detektor nuklir. Beberapa di antaranya dijelaskan di bawah ini. a. Tabung Geiger-Muller Tabung Geiger-Muller (GM counter) dalam batas-batas tertentu dapat digunakan untuk mendeteksi radiasi alfa, beta, dan gamma tanpa memerlukan penguatan tinggi.



Buku Guru Fisika Kelas XII



191



2)



192



b.



Pencacah Kelipan (Scantillation Counter) Pencacah kelipan bekerja menggunakan kilatan cahaya yang dipancarkan oleh atom tereksitasi dan kembali ke keadaan dasarnya setelah dieksitasi oleh foton atau partikel yang melintas. Pencacah kelipan biasanya digunakan untuk mendeteksi sinar gamma.



c.



Kamar Kabut Willson (Willson Cloud Chamber) Kamar Kabut Willson merupakan alat yang dapat digunakan untuk melihat dan memotret lintasan partikel alfa.



d.



Kamar Gelembung Kamar gelembung yang digunakan dalam penelitian partikel elementer biasanya berisi hidrogen yang berinti proton. Kamar ini biasanya diisi hidrogen cair (titik didih pada 1 atm = –253° C).



e.



Emulsi Nuklir atau Emulsi Film Detektor emulsi film terbuat dari bahan dasar selulosa asetat yang dilapisi bahan sensitif radiasi pada salah satu atau kedua permukaannya. Lapisan sensitif radiasi terdiri dari gelatin dan komponenkomponen foto sensitif (peka cahaya) yang berupa kristal-kristal perak bromida (AgBr).



f.



Kamar Latu (Spark Chamber) Detektor kamar latu terdiri atas sejumlah keping logam sejajar yang berisi gas mulia dan diberi tegangan tinggi. Ketika partikel bermuatan masuk/melewati kamar latu akan terjadi pelatuan sepanjang lintasan ion yang diakibatkan naiknya konduktivitas gas. Hasil deretan pelatuan ini dapat dipotret dan jika kamar latu diletakkan dalam medan magnet, muatan dan momentum partikel dapat ditentukan dari lengkungan lintasan partikel tersebut.



Tugas Mandiri: Deret Radioaktif a. Deret Torium Unsur yang terbentuk pada peluruhan deret torium memiliki nomor massa dengan kelipatan A = 4n. Deret ini berasal dari nuklida induk 90Th232 dan berakhir pada 82Pb208. b.



Deret Neptunium Unsur yang terbentuk pada peluruhan deret neptunium memiliki nomor massa dengan kelipatan A = 4n + 1. Deret ini berasal dari nuklida induk 93Np237 dan berakhir pada 83Bi209.



c.



Deret Uranium Unsur yang terbentuk pada peluruhan deret uranium memiliki nomor massa dengan kelipatan A = 4n + 2. Deret ini berasal dari nuklida induk 92U238 dan berakhir pada 82Pb206.



d.



Deret Aktinium Unsur yang terbentuk pada peluruhan deret aktinium memiliki nomor massa dengan kelipatan A = 4n + 3. Deret ini berasal dari nuklida induk 235 Ac dan berakhir pada 82Pb207. 92



Inti Atom dan Iptek Nuklir



7.



3)



Bertindak Kreatif Ditemukannya tambang uranium maupun thorium di berbagai wilayah di Indonesia membuka kesempatan yang bagus untuk pengembangan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). Hal ini sangat mendukung ketersediaan listrik nasional. Selain itu, penelitian nuklir juga perlu dikembangkan untuk kemajuan iptek nuklir di Indonesia.



4)



Review subbab B 1. Sinar gamma tidak bermuatan listrik sehingga tidak membelok dalam medan listrik maupun medan magnet. 3. 16.800 tahun 5. 8,75 gram



Pertemuan VII (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pada pertemuan ketujuh bertujuan agar siswa dapat menjelaskan pemanfaatan iptek nuklir dan bahaya yang ditimbulkan. b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning, Inquiry, dan Discovery 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a)



Kegiatan Pendahuluan Diskusi informasi tentang kecelakaan nuklir di Chernobyl dan Fukushima. Guru menanyakan penyebab kecelakaan nuklir di Chernobyl dan Fukushima.



b)



Kegiatan Inti (1) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Reaktor Nuklir dan Akibat Kebocoran Reaktor. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis dalam berdiskusi. Guru mengawasi proses diskusi kelompok dan melakukan penilaian sikap pada tiap-tiap siswa. (a) Mengamati Mengamati kerja dari reaktor nuklir melalui animasi dalam video streaming. Guru dapat mengunduh terlebih dulu video jika jaringan internet kurang memadai untuk digunakan secara bersama-sama. (b) Menanya Menanyakan keamanan dan dampak kecelakaan reaktor nuklir. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan mengenai pembangkit listrik tenaga nuklir serta dampak bagi lingkungan sekitarnya. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil pengamatan reaktor nuklir dan dampak yang ditimbulkan.



Buku Guru Fisika Kelas XII



193



(e) Mengomunikasikan Membuat laporan serta mempresentasikan hasil kegiatan Mari Bereksplorasi. (2) Guru membahas hasil diskusi siswa. (3) Guru menjelaskan bagian-bagian reaktor nuklir dan PLTN. c)



c.



Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran kemudian meminta siswa mengerjakan Tugas Mandiri: Kliping Hasil Riset Nuklir.



Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Reaktor Nuklir dan Kecelakaan Nuklir 1. Reaktor Nuklir Berdasarkan fungsinya, reaktor atom dikelompokkan sebagai berikut. a. Reaktor penelitian, yaitu reaktor yang digunakan untuk penelitian di bidang material, fisika, kimia, biologi, kedokteran, pertanian, industri, dan bidang-bidang ilmu pengetahuan dan teknologi lainnya. b. Reaktor isotop, yaitu reaktor yang digunakan untuk memproduksi radioisotop. Radioisotop banyak digunakan dalam bidang kedokteran, farmasi, biologi, dan industri. c. Reaktor daya, yaitu reaktor yang dapat menghasilkan daya atau tenaga berupa kalor untuk dimanfaatkan lebih lanjut, misalnya untuk PLTN. Reaktor nuklir tersusun atas komponen-komponen berikut. a. Teras reaktor, berfungsi sebagai tempat berlangsungnya reaksi berantai. Bagian ini mengeluarkan energi fisi dalam bentuk kalor. Bahan bakar nuklir terdapat dalam teras reaktor. b. Reflektor, berfungsi untuk memantulkan neutron yang bocor agar tetap berada di dalam teras reaktor. c. Batang kendali, berfungsi mengendalikan jumlah neutron di dalam teras reaktor sehingga reaksi berantai dapat dipertahankan. Bahan yang digunakan sebagai batang kendali antara lain kadmium dan boron. d. Moderator, berfungsi menyerap energi neutron agar tidak terlalu tinggi. Moderator yang baik mempunyai kemampuan dapat mengakibatkan neutron kehilangan energi sangat besar, kemampuan menyerap neutron kecil, dan kemampuan menghamburkan neutron besar. Bahanbahan yang biasa digunakan adalah air ringan (H2O), air berat (D2O), dan grafit. e. Pendingin primer, berfungsi mengeluarkan panas akibat reaksi fisi. Bahan pendingin yang biasa digunakan antara lain gas He, gas CO2, serta logam cair seperti Na dan NaK. Banyak reaktor nuklir yang menggunakan moderator sekaligus sebagai pendingin primer. f. Sistem penukar panas, berfungsi mengalirkan panas dari pendingin primer ke pendingin sekunder. g. Pendingin sekunder, berupa air yang dialirkan keluar dari sistem reaktor dan didinginkan di luar reaktor.



194



Inti Atom dan Iptek Nuklir



h.



2.



Perisai, berfungsi menahan radiasi yang dihasilkan pada proses pembelahan inti maupun yang dipancarkan oleh nuklida-nuklida hasil pembelahan.



Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir PLTN merupakan suatu sistem yang mengonversikan panas hasil reaksi fisi di dalam reaktor nuklir menjadi energi listrik. a. Komponen-komponen umum PLTN sebagai berikut. 1. Reaktor nuklir, berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi nuklir terkendali yang menghasilkan energi dalam bentuk panas. 2. Steam generator, berfungsi mengubah air menjadi uap. Pada reaktor tipe PWR, steam generator dibuat terpisah dari reaktor. Adapun pada tipe BWR, reaktor sekaligus berfungsi sebagai steam generator. 3. Turbin uap, berfungsi mengubah energi kinetik uap menjadi putaran poros turbin. PLTN kapasitas besar biasanya memiliki 2–3 buah turbin, yaitu turbin tekanan tinggi, menengah, dan tekanan rendah. 4. Generator listrik, berfungsi mengonversi putaran turbin menjadi energi listrik. 5. Kondenser, berfungsi menerima input uap dari stage terakhir turbin tekanan rendah dan mengubah kembali menjadi air. 6. Ruang kontrol (control room), berfungsi sebagai tempat mengendalikan reaktor. Pada ruangan ini terdapat display (tampilan) kondisi operasi semua peralatan utama maupun pendukung. 7. Bangunan pengungkung reaktor, berfungsi melindungi lingkungan dari kemungkinan keluarnya radiasi dan material radioaktif. Bangunan ini juga berfungsi melindungi reaktor dari kerusakan akibat faktor-faktor dari luar. b.



Kecelakaan Nuklir Kecelakaan nuklir yaitu kecelakaan yang berhubungan dengan reaksi nuklir di luar kendali dan kerusakan yang berhubungan langsung dengan material radioaktif. Kecelakaan nuklir terbesar terjadi di Chernobyl pada tanggal 26 April 1986. Adapun, kecelakaan nuklir terkini terjadi di Jepang pada tanggal 11 Maret 2011. 1. Kecelakaan Reaktor Nuklir di Chernobyl Kecelakaan nuklir di Chernobyl disebabkan oleh desain reaktor yang tidak aman, serta dioperasikan oleh operator yang kurang terlatih dan kurang mengutamakan keselamatan. PLTN Chernobyl tidak memiliki gedung pengungkung sehingga material radioaktif tidak bisa dikungkung dan lepas ke lingkungan setelah keluar dari reaktor. 2.



Kecelakaan Reaktor di Jepang Gempa Laut Sendai yang terjadi pada tanggal 11 Maret 2011 memicu sistem Safe Shutdown Earthquake dari tiga PLTN yang



Buku Guru Fisika Kelas XII



195



sedang beroperasi di kawasan Fukushima Daiichi untuk memadam reaktor secara otomatis. Tsunami menyebabkan diesel genset yang tersedia tersapu oleh air tsunami. Kegagalan ini melumpuhkan semua sistem pendinginan PLTN yang mengakibatkan terjadinya kecelakaan nuklir. Hikmah terjadinya kecelakaan nuklir yaitu perbaikan desain dan peningkatan keselamatan nuklir. Reaktor-reaktor generasi baru telah didesain lebih aman dan ekonomis. Reaktor menggunakan keamanan pasif yang tidak banyak memerlukan bantuan operator ataupun peralatan mekanis untuk menghidupkannya. Dengan demikian keamanan akan lebih terjamin. 8.



Pertemuan VIII (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pada pertemuan kedelapan melanjutkan pembahasan tentang iptek nuklir. Kegiatan pembelajaran berupa diskusi informasi di dalam kelas. b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning dan Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Diskusi informasi tentang reaktor-reaktor penelitian di Indonesia. b)



196



Kegiatan Inti (1) Guru membahas Tugas Mandiri: Kliping Hasil Iptek Nuklir. (2) Diskusi informasi tentang larangan penggunaan senjata nuklir. (3) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Pengolahan Limbah Radioaktif. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis dalam berdiskusi. Guru mengawasi proses diskusi kelompok dan melakukan penilaian sikap pada tiap-tiap siswa. (a) Mengamati Mengamati aktivitas yang terkait dengan limbah radioaktif di tempat-tempat yang terhubung langsung dengan bahanbahan radioaktif. Jika sulit untuk mencari tempat pengamatan, guru dapat membimbing siswa dengan mencari bahan pengamatan melalui internet. (b) Menanya Menanyakan mengenai penanganan terhadap limbah radioaktif. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan pengolahan limbah radioaktif. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil pengamatan terkait pengelolaan limbah radioaktif.



Inti Atom dan Iptek Nuklir



(e) Mengomunikasikan Membuat laporan serta mempresentasikan hasil kegiatan Mari Bereksplorasi. (5) Guru membahas hasil diskusi siswa dan menjelaskan jenis-jenis limbah radioaktif dan pengolahannya. (6) Guru memberikan pertanyaan pada fitur Bertindak Kreatif dan membahasnya. c)



c.



9.



Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran. Guru meminta siswa mengerjakan soal Review subbab C.



Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Pengolahan Limbah Radioaktif Penanganan material radioaktif memperhatikan tiga prinsip, yaitu membiarkan material meluruh sampai aktivitasnya turun, memperjauh, dan menggunakan perisai. Prinsip pengolahan limbah radioaktif yaitu meminimalkan volume limbah dan mengurangi potensi bahaya limbah. Volume limbah dapat diminimalkan dengan kompaksi (untuk limbah padat) dan pembakaran (untuk limbah padat dan cair). Adapun potensi bahaya limbah dapat dikurangi dengan sementasi (limbah padat dan endapan) dan vitrifikasi (limbah cair) menjadi bentuk padatan yang mudah dipindahkan, disimpan sementara, maupun penyimpanan tetap. Limbah radioaktif dapat dikelompokkan menjadi empat macam. 1. Limbah tingkat sangat rendah (Low Level Waste/LLW) LLW mengandung radioaktivitas sangat kecil dan volume yang sangat kecil pula sehingga dapat dibuang sebagai limbah biasa. Limbah kategori ini berasal dari daur bahan bakar nuklir seperti kertas, kain, perkakas, dan filter. Limbah ini tidak memerlukan perisai selama penanganan dan transportasi, serta dapat dikubur tidak terlalu dalam. 2. Limbah tingkat menengah (Intermediate Level Waste/ILW) ILW memerlukan perisai selama penanganannya. Perisai dapat berupa tameng timah hitam, beton, atau air untuk memberikan perlindungan dari radiasi yang memiliki daya tembus tinggi seperti sinar gamma. ILW terdiri dari resin, bahan kimia, dan kelongsong bahan bakar dari reaktor nuklir. 3. Limbah tingkat tinggi (High Level Waste/HLW) HLW berupa produk fisi dan unsur-unsur transuranik dengan waktu paruh panjang yang dihasilkan di dalam reaktor nuklir. Limbah ini memerlukan perisai dan pendingin selama penanganannya.



Pertemuan IX (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pada pertemuan ini berupa diskusi tentang dampak dari proteksi radiasi. Guru meminta siswa untuk melakukan Tugas Mandiri berupa studi literatur tentang bahaya radiasi bagi tubuh..



Buku Guru Fisika Kelas XII



197



Materi untuk Guru: Bahaya Radiasi Manusia dalam kehidupannya tidak akan pernah bisa lepas dari paparan radiasi pengion baik secara eksternal maupun internal. Paparan radiasi eksternal adalah paparan yang berasal dari sumber radiasi yang ada di luar tubuh dan terdapat jarak antara sumber radiasi dengan tubuh. Adapun paparan radiasi internal terjadi bila sumber radiasi berada dalam tubuh dan juga berada atau menempel pada permukaan luar tubuh. Kontaminasi dapat dibedakan atas eksternal dan internal. Kontaminasi eksternal terjadi jika materi radioaktif menempel pada permukaan kulit. Adapun kontaminasi internal terjadi jika bahan radionuklida masuk ke dalam tubuh baik melalui jalur pernapasan (inhalasi), penelanan (ingesi), maupun melalui kulit terbuka/luka atau penyerapan kulit yang utuh (khusus tritium). Tingkat kerusakan akibat radiasi yang ditimbulkan pada tubuh sangat bergantung antara lain pada jenis atau kualitas radiasi karena mempunyai daya tembus dan tingkat ionisasi yang berbeda pada materi biologi. Partikel alfa tidak dapat menembus lapisan sel basal kulit sehat. Kisaran lintasan partikel alfa (4 – 7 MeV) di udara sekitar 1 – 10 cm sedangkan pada jaringan tubuh tidak lebih dari 0,1 mm. Partikel beta (0 – 7 MeV) dapat melintas di udara sampai sekitar 10 m dan pada jaringan sampai 2 cm sehingga mampu menembus lapisan kulit lebih dalam. Adapun lintasan sinar X (0 – 10 MeV) dan sinar γ (0–5 MeV) di udara mencapai 100 m dan pada jaringan tubuh sampai 30 cm. Pada paparan radiasi internal, radiasi yang paling berbahaya adalah dengan tingkat ionisasi yang tinggi pada jaringan tubuh, yaitu partikel alfa. Perhatikan tabel berikut! Tabel 10.2 Ambang Efek Deterministik Akibat Paparan Radiasi Pengion pada Tubuh Target Paparan



Efek



Seluruh tubuh



Kematian Sindroma sistem hematopoietik Sindroma sistem pencernaan Sindroma sistem saraf pusat



Sumsum tulang



Penurunan jumlah sel darah



Kulit



Eritema (kulit memerah) Epilasi (rontok rambut) Pengelupasan (deskuamasi) Pelepuhan (ulceration) Nekrosis



200–300 300 500 1.500 25.000–50.000



Lensa mata



Kekeruhan Katarak



650 2.000–10.000



Testis



Sterilitas sementara Sterlitas permanen



150 3.500



Ovarium



Sterilitas sementara Sterilitas permanen



650 2.500–6.000



Sumber: Buku Pintar Nuklir, BATAN



198



Dosisi Ambang (mSv)



Inti Atom dan Iptek Nuklir



2.000 1.000 5.000 20.000 500



Efek radiasi dapat dibedakan menjadi dua yaitu efek genetik dan efek somatik. Efek genetik adalah efek radiasi yang terjadi berupa mutasi pada sel telur atau sperma. Adapun efek somatik adalah efek radiasi diderita oleh individu yang terpapar radiasi. Waktu yang dibutuhkan sampai terlihatnya gejala efek somatik sangat bervariasi sehingga dapat dibedakan atas efek segera atau akut dan efek tertunda (late effect). Efek segera adalah efek radiasi yang secara klinik sudah dapat teramati pada individu terpajan dalam waktu beberapa jam, harian sampai mingguan bergantung pada dosis yang diterima. Paparan radiasi dosis tinggi (lebih besar dari 1.000 mSv) pada seluruh tubuh yang sehat dalam waktu singkat akan menimbulkan efek antara lain diawali dengan penurunan jumlah sel darah, mual, muntah, dan diare. Adapun efek tertunda merupakan efek radiasi yang baru timbul dalam waktu yang lama (bulanan-tahunan) setelah terkena paparan radiasi, seperti katarak dan kanker. Beberapa jenis kanker yang sudah terbukti timbul akibat paparan radiasi pada populasi tertentu adalah kanker leukemia pada korban bom atom Hiroshima dan Nagasaki, kanker tulang pada pekerja pabrik jam yang menggunakan larutan radium sulfat untuk menandai angka pada jam agar bersinar dalam ruang gelap, kanker paru pada para penambang uranium, dan kanker kulit pada para dokter radiologi yang menggunakan sinar X tanpa proteksi saat pertama kali pesawat sinar X diciptakan. b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Siswa mempersiapkan makalah tentang efek radiasi bagi tubuh manusia. Guru mengarahkan siswa agar selalu terlibat aktif dalam kegiatan diskusi, mau menerima pendapat orang lain dalam berdiskusi, dan sopan dalam menyampaikan gagasan saat berdiskusi. b)



Kegiatan Inti (1) Siswa melakukan diskusi kelas tentang bahaya/dampak radiasi bagi tubuh manusia. Selama kegiatan pembelajaran berlangsung, guru melakukan penilaian sikap terhadap siswa. (2) Guru memimpin tanya jawab tentang proteksi radiasi bagi manusia dan lingkungan. (3) Siswa bersama guru menyimpulkan hasildiskusi tentang dampak dan proteksi radiasi.



c)



Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari. Guru meminta siswa mengerjakan soalsoal Review subbab D dan soal Evaluasi sebagai latihan di rumah.



Buku Guru Fisika Kelas XII



199



c.



200



Kunci Jawaban 1)



Review Subbab D 1. Efek radiasi dapat dibedakan menjadi atas efek genetik dan efek somatik. Efek genetik adalah efek radiasi yang terjadi berupa mutasi pada sel telur atau sperma. Adapun efek somatik adalah efek radiasi diderita oleh individu yang terpapar radiasi. Paparan radiasi dosis tinggi (lebih besar dari 1.000 mSv) pada seluruh tubuh yang sehat dalam waktu singkat akan menimbulkan efek antara lain diawali dengan penurunan jumlah sel darah, mual, muntah, dan diare. Adapun efek tertunda setelah terkena paparan radiasi antara lain katarak dan kanker. 3. Proteksi radiasi terhadap manusia dapat dilakukan dengan pemantauan dosis radiasi dan proteksi terhadap sumber radiasi eksterna. Dengan program pemantauan dosis pekerja secara ketat, penerimaan dosis oleh para pekerja radiasi akan tetap terkontrol dan dapat diambil tindakan proteksi secepat mungkin apabila jumlah penerimaan dosis akumulasinya melampaui nilai batas dosis yang telah ditetapkan. Adapun proteksi terhadap sumber radiasi eksternal dilakukan dengan pengaturan waktu, pengaturan jarak, dan penggunaan perisai radiasi.



2)



Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. e 6. e 2. e 7. b 3. c 8. a 4. b 9. e 5. d 10. a B. Uraian 1. n = 10 3. 2,46 × 1015 Hz 5. Senjata nuklir memang telah terbukti menghancurkan kehidupan manusia ketika digunakan dalam perang dunia II. Bom atom yang dijatuhkan di Hiroshima dan Nagasaki menghancurkan manusia dan semua yang ada di sekitar mereka saat itu. Namun, hal ini tidak berarti bahwa senjata nuklir tidak mempunyai manfaat sama sekali. Bayangkan jika suatu saat ada komet atau asteroid yang mendekati dan jatuh ke bumi, apa solusinya? Salah satu solusi yaitu menembakkan senjata nuklir sebelum mencapai bumi. Inilah salah satu manfaat dari senjata nuklir. Jadi, senjata nuklir dapat juga bermanfaat bagi manusia. 7. Langkah-langkah dalam membangun sebuah pembangkit listrik tenaga nuklir sebagai berikut. a. Menyiapkan sumber daya manusia yang mampu dan berdedikasi tinggi terhadap ilmu pengetahuan dan kesejahteraan manusia.



Inti Atom dan Iptek Nuklir



b.



9.



Menyiapkan tempat yang pas ditinjau dari efektivitas dan keamanan. c. Menyiapkan sosialisasi yang menyeluruh terhadap masyarakat terutama yang dekat dengan tempat dibangunnya PLTN. d. Menyiapkan dana untuk segera dapat membangun PLTN. Iradiasi pada hama jantan dapat mengakibatkan hama menjadi mandul. Perkawinan antara hama betina dengan hama jantan mandul tidak menghasilkan keturunan sehingga populasinya menjadi berkurang.



H. Program Remedial dan Pengayaan Berdasarkan analisis hasil tes, siswa yang belum memenuhi KKM diberi program remedial dengan mempelajari kembali materi yang belum dikuasai siswa. Adapun siswa yang telah mencapai KKM diberi program pengayaan. Program remedial dan pengayaan diberikan bersama di luar jam pelajaran. Soal Pengayaan Harga BBM terus naik sedangkan ketergantungan terhadap teknologi ini masih juga belum berakhir. Apa solusi yang bisa dilakukan terkait dengan teknologi atom inti dan iptek nuklir? Jawaban: Teknologi inti atom dan juga reaktor nuklir merupakan teknologi pembangkit energi yang sangat potensial dimasa mendatang. Dengan modifikasi iptek nuklir dalam hal pembangunan reaktor, teknologi transportasi yang selama ini sangat tergantung dengan BBM dapat diberi solusi yang tepat. Suatu saat, sebuah kereta api dapat digerakkan menggunakan reaktor nuklir mini di dalam lokomotifnya, demikian juga sebuah bus dan bahkan mobil pribadi. Dengan menggunakan teknlogi nuklir, ketergantungan terhadap BBM bisa dikurangi dan bahkan dihilangkan.



I.



Penilaian Tabel 10.3 Penilaian Pembelajaran No.



Peruntukan



Teknik Penilaian



Bentuk Penilaian



Format Penilaian



1.



Kompetensi Sikap Spiritual dan Sikap Sosial



Pengamatan Sikap



Penilaian Sikap



Format 1–5



2.



KD 3.10, KD 4.10



Tes Unjuk Kerja



Penilaian Tes Praktik dan Tes Unjuk Kerja



Format 6–8



3.



KD 3.10



Tes Tertulis



Tes Pilihan Ganda dan Uraian



Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian



4.



Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan



Portofolio



Panduan Penyusunan Portofolio



Lembar Penilaian Portofolio



Buku Guru Fisika Kelas XII



201



J.



Rangkuman 1. 2. 3.



202



Bab inti atom dan iptek nuklir membahas tentang karakteristik inti atom, radioaktivitas dan pemanfaatannya dalam teknologi, serta dampak radioaktivitas dalam kehidupan. Model pembelajaran yang digunakan sebaiknya discovery, problem based learning, project based learning, dan inquiry. Setelah mempelajari bab ini diharapkan siswa mengetahui manfaat, dampak, dan proteksi radiasi sehingga dapat memanfaatkannya dengan bijak.



Inti Atom dan Iptek Nuklir



Materi yang Dipelajari • Sumber Energi dan Penggunaannya • Solusi terhadap Keterbatasan Energi



Mencari Solusi terhadap Keterbatasan Energi



Mengidentifikasi Penggunaan Sumber Energi dan Dampaknya



• • • • • • •



Mengamati penggunaan sumber energi dan dampaknya. Mengelompokkan energi berdasarkan kelestariannya. Mengamati grafik penggunaan sumber energi. Melakukan kegiatan untuk mengetahui hasil dari pembangkit listrik. Mencari informasi cara kerja pembangkit listrik. Mengamati grafik untuk menganalisis dampak penggunaan bahan bakar fosil. Mencari informasi tentang dampak eksplorasi dan eksploitasi sumber energi.



•



• • • •



Melakukan pengamatan terhadap kegiatan penggunaan energi di rumah dan lingkungan sekitar dan memberi solusi penghematan. Merancang kegiatan nyata untuk menghemat energi di rumah. Mengamati penggunaan sumber energi alternatif di Indonesia. Mencari informasi tentang sel surya. Mengidentifikasi penggunaan energi alternatif di daerah sekitar.



Menjelaskan keterbatasan energi dan dampaknya bagi kehidupan sehingga dapat memberikan ide dan gagasan untuk mengatasi masalah tersebut.



A. Pendahuluan Indonesia memiliki kekayaan alam yang melimpah baik berupa sumber energi terbarukan maupun sumber energi tak terbarukan. Saat ini, energi listrik adalah energi yang paling berperan dalam kegiatan manusia. Sumber energi listrik diperoleh dengan peran energi fosil sebagai bahan bakar. Masalah yang timbul saat ini adalah ketersediaan bahan bakar fosil yang sudah menipis serta dampak yang ditimbulkan memengaruhi lingkungan dan kesehatan.



Buku Guru Fisika Kelas XII



203



Energi yang banyak digunakan dalam kehidupan adalah energi listrik. Di bab rangkaian arus searah telah dibahas tentang cara menghitung energi yang digunakan suatu alat. Dari situ kita dapat memperkirakan kebutuhan energi kita dan cara menghematnya. Selain itu, bab Induksi Faraday di bab IV menjelaskan tentang penggunaan generator pada pembangkitan energi listrik. Masalah pembangkitan listrik akan dibahas lebih jauh di bab ini. Bab ini membahas tentang sumber energi, penggunaan energi, pembangkit listrik di Indonesia, dampak penggunaan energi, cara menghemat energi, dan energi alternatif yang potensial. Guru memberikan motivasi dan arahan sehingga siswa mensyukuri anugerah Tuhan terhadap kekayaan alam di Indonesia. Ada banyak cara untuk menunjukkan rasa syukur atas anugerah ini. Dengan mempelajari bab ini siswa diharapkan dapat menyadari kondisi sumber energi yang menipis. Selanjutnya, siswa diharapkan dapat memberi ide dan gagasan untuk menghemat energi dan memulai meneliti serta mengaplikasikan penggunaan energi alternatif.



B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 11.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar



Kompetensi Dasar 3.11 Menganalisis keterbatasan sumber daya energi dan dampaknya bagi kehidupan.



•



Dicapai melalui pembelajaran di kelas dan di luar kelas melalui kegiatan Tugas Mandiri, Mari Bereksplorasi, Bertindak Kreatif, Refleksi, dan Review sehingga siswa mampu memahami tentang keterbatasan energi dan dampaknya bagi kehidupan.



Indikator Pencapaian • •



• • •



•



4.11 Menyajikan ide/gagasan penyelesaian masalah keterbatasan sumber energi, energi alternatif, dan dampaknya bagi kehidupan.



204



•



Dicapai melalui Tugas Proyek.



Keterbatasan Energi dan Dampaknya bagi Kehidupan



• •



Menjelaskan manfaat sumber energi bagi kehidupan. Menjelaskan perbedaan sumber energi terbarukan dan sumber energi tak terbarukan. Menjelaskan cara kerja berbagai pembangkit listrik yang ada di Indonesia. Menjelaskan hubungan penggunaan energi terhadap ketersediaan energi. Menjelaskan penggunaan, eksplorasi, dan eksploitasi serta dampaknya bagi kehidupan. Menjelaskan jenis-jenis energi alternatif dan manfaatnya dalam kehidupan. Merancang kegiatan yang dapat dilakukan di rumah untuk menghemat energi. Mengusulkan penggunaan energi alternatif di daerah setempat.



C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. menjelaskan manfaat sumber energi bagi kehidupan dengan melakukan pengamatan tentang penggunaan energi dalam kehidupan; 2. menjelaskan perbedaan sumber energi terbarukan dan sumber energi tak terbarukan dengan mengumpulkan informasi dari berbagai sumber; 3. menjelaskan cara kerja berbagai pembangkit listrik dengan melakukan studi literatur; 4. menjelaskan hubungan penggunaan energi terhadap ketersediaan energi dengan melihat data dan menyimpulkan hasilnya; 5. menjelaskan penggunaan, eksplorasi, dan eksploitasi serta dampaknya bagi kehidupan mencari berbagai informasi kemudian mengasosiasikannya; 6. menjelaskan jenis-jenis energi alternatif dan manfaatnya dalam kehidupan dengan mengamati lingkungan sekitar dan mengumpulkan informasi dari berbagi sumber.



D. Materi Pembelajaran 1. 2.



Sumber Energi dan Penggunaannya Solusi terhadap Keterbatasan Energi



E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.



2.



3.



Alat dan Bahan a. Gambar b. Alat dan media presentasi Media Pembelajaran a. Gambar b. Peristiwa di sekitar Sumber Belajar a. Data tentang kapasitas terpasang PLN menurut jenis pembangkit listrik, Badan Pusat Statistik. b. Kajian Indonesia Energy Outlook, Pusat Data dan Informasi Energi dan Sumber Daya Mineral Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral 2012. c. Outlook Energi Indonesia 2014, BPPT.



F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1.



Pendekatan Pembelajaran Scientific Approach



2.



Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Project Based Learning



3.



Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Tanya Jawab c. Pemberian Tugas dan Resitasi



c. d.



Discovery Inquiry



d. e.



Proyek Latihan



Buku Guru Fisika Kelas XII



205



G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.



Pertemuan I (2 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini akan dibahas tentang sumber energi berdasarkan kelestariannya dan penggunaan energi di berbagai sektor. Guru menyiapkan gambar yang diperlukan untuk pembelajaran. Siapkan materi berupa referensi bacaan atau media pembelajaran yang memudahkan siswa untuk menyerap materi ini. Materi untuk Guru: PDB Produk Domestik Bruto (PDB) yaitu jumlah nilai tambah yang dihasilkan oleh seluruh unit usaha dalam suatu negara atau merupakan jumlah nilai barang dan jasa akhir yang dihasilkan oleh seluruh unit ekonomi. PDB atas dasar harga berlaku menggambarkan nilai tambah barang dan jasa yang dihitung menggunakan harga yang berlaku pada setiap tahun. Adapun PDB atas dasar harga konstan menunjukkan nilai tambah barang dan jasa tersebut yang dihitung menggunakan harga yang berlaku pada satu tahun tertentu sebagai dasar. PDB atas dasar harga berlaku dapat digunakan untuk melihat pergeseran dan struktur ekonomi, sedangkan harga konstan digunakan untuk mengetahui pertumbuhan ekonomi dari tahun ke tahun. Referensi: Data tentang Produk Domestik Bruto (PDB), BPS b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery dan Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengajak siswa melihat gambar apersepsi untuk membuka wawasan tentang penggunaan sumber energi pada pembangkit listrik. Hal ini dapat dihubungkan dengan sumber energi yang digunakan dan jumlah penggunaannya. b)



206



Kegiatan Inti (1) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Penggunaan Sumber Energi dan Dampaknya. Setelah melakukan kegiatan ini siswa diharapkan dapat mengetahui dampak penggunaan energi di lingkungan sekitar. (a) Mengamati Mengamati gambar kegiatan penggunaan energi di dalam kehidupan dengan cermat dan teliti. Media alternatif: jika media gambar dirasa kurang baik, dapat diganti dengan video yang diunduh di internet. (b) Menanya Secara kritis menanyakan dampak dari penggunaan energi yang berlebihan dalam tiap-tiap kegiatan.



Keterbatasan Energi dan Dampaknya bagi Kehidupan



(c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi dari peristiwa yang terjadi di lingkungan sekitar dan juga dari berita atau artikel di internet. (d) Mengasosiasi Menyusun semua informasi menjadi kesimpulan tentang dampak penggunaan energi pada suatu kegiatan. (e) Mengomunikasikan Menyampaikan hasilnya ke depan kelas. (2) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Pengelompokan Energi Berdasarkan Kelestariannya. Tujuan dari kegiatan ini adalah siswa dapat mengelompokkan energi menjadi energi terbarukan dan energi tak terbarukan. (a) Mengamati Membaca pengertian tentang pengelompokan energi berdasarkan kelestariannya. (b) Menanya Menanya energi yang biasa digunakan dalam kehidupan. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi tentang pengelompokan energi berdasarkan kelestariannya dari berbagai sumber. (d) Mengasosiasi Menyimpulkan dan mendefinisikan yang dimaksud dengan sumber energi terbarukan dan sumber energi tak terbarukan. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasilnya ke depan kelas dengan bahasa yang santun dan mudah dipahami. (3) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Bagaimana Penggunaan Energi dalam Kehidupan? Tujuan dari kegiatan ini adalah agar siswa mengetahui penggunaan energi menurut jenis dan sektor. (a) Mengamati Mengamati grafik konsumsi energi menurut jenis dan menurut sektor penggunaan. (b) Menanyakan Menanyakan jenis energi yang paling banyak digunakan dan sektor yang menggunakan energi paling banyak. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan data yang mendukung untuk melengkapi hipotesis yang dibuat siswa. (d) Mengasosiasi Mendiskusikan pertanyaan-pertanyaan dengan anggota kelompok, lalu menyimpulkan penggunaan energi menurut jenis dan sektor penggunaan. (e) Mengomunikasikan Menyampaikan hasil diskusi kelompok ke depan kelas.



Buku Guru Fisika Kelas XII



207



c)



c.



Catatan: Sikap yang harus dinilai dari pertemuan ini adalah cermat saat membaca data, kritis dalam mengajukan pertanyaan, dan ketepatan hipotesis siswa. Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dan simpulkan kegiatan yang telah dilakukan dalam pertemuan ini. Berikan Tugas Mandiri: Hubungan Antara Penggunaan Energi dengan Ketersediaan Energi sebagai pekerjaan rumah untuk dibahas minggu depan. Berikan Tugas Proyek untuk dibahas pada pertemuan kelima.



Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Penggunaan Sumber Energi dan Dampaknya Pada gambar ada empat kegiatan yaitu, mengisi bensin di SPBU, mengeringkan padi dengan sinar matahari, kapal layar dibantu tenaga angin, dan menonton siaran di televisi. Kegiatan-kegiatan tersebut tentu berbeda di berbagai tempat. Penggunaan bahan bakar bensin secara berlebihan akan semakin mempercepat habisnya cadangan BBM. Televisi dapat hidup jika ada energi listrik. Penggunaan energi listrik harus dihemat karena berhubungan juga dengan penggunaan bahan bakar fosil yang semakin menipis. Angin dan sinar matahari adalah sumber energi terbarukan. Penggunaan energi angin dan matahari sebaiknya semakin sering dilakukan karena kedua sumber energi tersebut dapat menghemat penggunaaan sumber energi tak terbarukan. 2)



Mari Bereksplorasi: Pengelompokan Energi Berdasarkan Kelestariannya Sumber Energi



3)



208



Sumber Energi Terbarukan Sumber Energi Tak Terbarukan



Minyak bumi



–



✔



Air



✔



–



Angin



✔



–



Bensin



–



✔



Panas bumi



✔



–



Batu bara



–



✔



Nuklir



–



✔



Biomassa



✔



–



Mari Bereksplorasi: Bagaimana Penggunaan Sumber Energi dalam Kehidupan? Sumber energi yang paling banyak digunakan adalah minyak, sedangkan yang paling sedikit digunakan adalah LPG. Penggunaan sumber energi terdapat pada berbagai sektor seperti sektor industri, transportasi, rumah tangga, dan komersial. Sumber energi paling banyak digunakan pada sektor industri, sedangkan paling sedikit digunakan pada sektor komersial.



Keterbatasan Energi dan Dampaknya bagi Kehidupan



2.



Pertemuan II (2 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kedua diawali dengan membahas tugas mandiri yang diberikan pada pertemuan sebelumnya. Pada pertemuan ini dibahas tentang pembangkit listrik yang digunakan di Indonesia untuk memasok listrik dan mencari tahu dampak penggunaan sumber energi dalam kehidupan. Siapkan referensi yang mendukung pembelajaran. Materi untuk Guru: 1) BAU dan KEN Business as Usual (BAU) atau disebut juga skenario dasar adalah skenario perkiraan energi yang merupakan kelanjutan dari perkembangan historis atau tanpa adanya intervensi kebijakan pemerintah yang dapat mengubah perilaku historis. Selain skenario BAU, suatu skenario alternatif juga dibuat untuk mendapatkan gambaran atau prediksi yang lain dari outlook energi Indonesia dengan menerapkan parameter, teknologi atau kebijakan energi yang sedang atau akan diterapkan. Skenario alternatif tersebut adalah skenario KEN (Kebijakan Energi Nasional). Skenario KEN adalah skenario perkiraan energi dengan intervensi rancangan kebijakan KEN yang baru yang mencakup konservasi dan diversifikasi energi dan pengembangan energi terbarukan yang mempertimbangkan pengurangan emisi gas-gas rumah kaca dari sektor energi. (Pusat Data dan Informasi Energi dan Sumber Daya Mineral Kementerian ESDM, 2012) 2)



b.



Satuan Energi Minyak mentah dihitung dengan barrel, sedangkan minyak siap pakai (BBM) dihitung dengan liter. Konversi energi dituliskan sebagai berikut. 1 barrel = 1 drum. Untuk minyak mentah 1 barrel = 158,9873 liter. 1 kiloliter = 6,2893 barrel. Gas alam (Liquid Natural Gas) diukur dengan Kaki Kubic (Cubic Feet/CF), atau Triliun Standar Kaki Cubic (TSCF). Satu CF adalah 28,3168 liter atau 0,1781 barrel. Oleh karena kandungan energi gas berbeda dari minyak, maka untuk mudahnya digunakan satuan Setara Barrel Minyak (SBM) atau Barrel Oil Equivalent (BOE).



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery, Inquiry, dan Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru membahas Tugas Mandiri: Hubungan Antara Penggunaan Energi dengan Ketersediaan Energi di awal pertemuan. Mintalah beberapa siswa untuk mempresentasikan tugasnya ke depan kelas.



Buku Guru Fisika Kelas XII



209



b)



210



Kegiatan Inti (1) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Listrik yang Dihasilkan Pembangkit Listrik. Tujuan dari kegiatan ini adalah siswa dapat mengetahui pembangkit listrik yang digunakan di Indonesia dan daya yang dihasilkan dari tiap-tiap jenis pembangkit listrik. Dengan pengetahuan ini siswa diharapkan dapat memberi saran tentang pembangkit listrik apa yang dapat dikembangkan lebih lagi untuk mengatasi keterbatasan energi. (a) Mengamati Mengamati tabel daya listrik yang dihasilkan beberapa pembangkit listrik di Indonesia dari tahun 2007–2011. (b) Menanya Menanya pembangkit listrik yang menjadi penghasil listrik terbesar dan letak-letaknya. (c) Mengumpulkan informasi Menggali informasi tentang pembangkit listrik dan potensi energi yang dapat digunakan sebagai pembangkit listrik yang ada di Indonesia dari berbagai sumber. (d) Mengasosiasi Mendiskusikan dan menyimpulkan informasi dari berbagai sumber yang digunakan sebagai acuan. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasilnya ke depan kelas. (2) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Dampak Penggunaan Bahan Bakar Fosil. Tujuan kegiatan ini yaitu siswa dapat menemukan hubungan penggunaan energi terhadap emisi CO2. Selain itu, siswa dapat menyikapi agar dapat menurunkan emisi CO2 dari penggunaan energi. (a) Mengamati Mengamati grafik CO2 dari tahun ke tahun dan hubungannya dengan konsumsi energi. (b) Menanya i. Menanyakan hubungan antara penggunaan energi terhadap emisi CO2. ii. Menanyakan perbedaan skenario BAU dan KEN. (c) Mengumpulkan informasi Melengkapi data yang mendukung grafik yang sedang diamati dari sumber yang valid. (d) Mengasosiasi Mendiskusikan dampak penggunaan bahan bakar fosil terhadap emisi CO2 dari tahun ke tahun, lalu menyimpulkan hasilnya bersama anggota kelompoknya. (e) Mengomunikasikan Menyampaikan hasilnya ke depan kelas dengan bahasa yang santun dan sikap percaya diri.



Keterbatasan Energi dan Dampaknya bagi Kehidupan



(3) Guru meminta siswa membuka website yang berisi tentang solusi kebutuhan energi dan pengaruhnya terhadap keuangan negara. Setelah itu, siswa diajak memecahkan masalah di fitur Bertindak Kreatif. Kegiatan ini menggunakan model problem based learning. Catatan: Sikap yang harus dinilai dalam pertemuan ini yaitu kemampuan siswa membaca data dan mengalisisnya, kemampuan siswa menganalisis grafik, dan kemampuan siswa menyelesaikan permasalahan yang disodorkan. c)



c.



Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan menjawab soal-soal Review subbab A. Berikan pekerjaan rumah kepada siswa untuk mengerjakan Tugas Mandiri: Dampak Eksplorasi dan Eksploitasi Sumber Energi dan Tugas Mandiri: Prinsip Kerja Pembangkit Listrik. Tugas dikumpulkan pada pertemuan ketiga.



Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Hubungan Antara Penggunaan Energi dengan Ketersediaan Energi Guru dapat mencari artikel yang berhubungan dengan tugas ini. Ada dua artikel yang cukup mewakili jawaban yang terdapat pada tugas. Artikel yang pertama berjudul Ketahanan Energi: Konsep, Kebijakan, dan Tantangan bagi Indonesia yang ditulis oleh: Riza Azmi dan Hidayat Amir. Artikel yang kedua adalah Kajian 8 Indonesia Energy Outlook yang diterbitkan oleh Pusat Data dan Informasi Energi dan Sumber Daya Mineral Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral. 2)



Mari Bereksplorasi: Listrik yang Dihasilkan Pembangkit Listrik Pembangkit listrik yang ada di Indonesia menggunakan tenaga air, tenaga uap, tenaga gas, tenaga gas uap, tenaga panas bumi, dan tenaga diesel. Pembangkit listrik yang menggunakan tenaga uap paling banyak menghasilkan energi listrik. Adapun pembangkit listrik yang menggunakan tenaga panas bumi paling sedikit menghasilkan energi listrik. Dari tahun ke tahun selalu ada peningkatan penggunaan energi yang dihasilkan dari tiap-tiap pembangkit listrik.



3)



Mari Bereksplorasi: Dampak Penggunaan Bahan Bakar Fosil Berdasarkan BAU ataupun KEN, emisi CO2 dari tahun ke tahun semakin tinggi. Data berdasarkan BAU dan KEN berbeda. Hal ini karena BAU adalah skenario tanpa tindakan pencegahan, sedangkan KEN adalah skenario dengan tindakan dan kebijakan pemerintah. Jumlah emisi CO2 dipengaruhi oleh penggunaan bahan bakar fosil. Semakin besar pemakaian bahan bakar fosil, emisi CO2 juga akan semakin meningkat. Dari grafik terlihat bahwa energi minyak bumi menempati posisi pertama dalam pemakaian dan produksi sebagai bahan bakar. Namun, sebelum tahun 2005 konsumsinya lebih tinggi dibanding produksinya. Di sisi lain, batu bara dan gas alam produksinya walau masih kecil tetapi bisa mengurangi konsumsi berlebihan terhadap minyak bumi.



Buku Guru Fisika Kelas XII



211



3.



4)



Bertindak Kreatif Pada fitur ini menuntut sikap kritis dan kreativitas siswa. Kegiatan ini menggunakan metode problem based learning. Ada banyak cara untuk melakukan penghematan energi. Baik dengan menghemat penggunaan energi listrik juga dengan menggunakan sumber energi alternatif untuk membangkitkan energi listrik.



5)



Review 1. Sumber energi terbarukan membutuhkan waktu yang singkat untuk tersedia kembali, sedangkan sumber energi tak terbarukan membutuhkan waktu yang sangat lama untuk tersedia kembali. Contoh sumber energi terbarukan adalah matahari sedangkan contoh sumber energi tak terbarukan adalah minyak bumi. 3. Pembangkit listrik yag paling banyak menghasilkan daya listrik adalah pembangkit listrik yang menggunakan tenaga uap. 5. Penggunaan energi berdampak pada kesehatan, lingkungan, dan ekonomi.



Pertemuan III (2 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Di pertemuan ini dibahas tentang solusi terhadap keterbatasan energi. Solusi yang dibahas berupa penghematan penggunaan energi di lingkungan rumah maupun lingkungan sekolah dan mencari sumber energi alternatif. b.



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery, Inquiry, dan Problem based learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Ajak siswa membahas tugas-tugas yang diberikan pada pertemuan selanjutnya. Mintalah beberapa siswa untuk menyampaikan tugas mereka di depan kelas. b)



212



Kegiatan Inti (1) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Bagaimana Menghemat Energi di Lingkungan Kita? Tujuan dari kegiatan ini adalah agar siswa dapat memberikan solusi cara penghematan penggunaan energi di rumah dan sekolah. (a) Mengamati Mengamati kegiatan penggunaan energi di rumah dan sekolah. (b) Menanya Menanyakan energi yang paling banyak digunakan dalam semua kegiatan di rumah dan di sekolah.



Keterbatasan Energi dan Dampaknya bagi Kehidupan



(c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi cara menghemat penggunaan energi. (d) Mengasosiasi Mendiskusikan cara penghematan yang mungkin dilakukan, lalu menyimpulkannya. (e) Mengomunikasikan Menyampaikan hasilnya ke depan kelas. (2) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Peran Sumber Energi Elternatif (a) Mengamati Membaca dari berbagai literatur untuk melakukan pengamatan tentang penggunaan energi alternatif di seluruh wilayah Indonesia. (b) Menanya Menanyakan energi alternatif yang sudah sering digunakan serta kegiatan yang menggunakan energi alternatif tersebut. (c) Mengumpulkan informasi Menggali informasi lebih dalam tentang seberapa efisien penggunaan energi alternatif di suatu daerah serta respon masyarakat terhadap energi alternatif. (d) Mengasosiasi Mendiskusikan peran energi alternatif di Indonesia, lalu menyimpulkan hasil diskusi. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasilnya ke depan kelas dengan percaya diri dan menggunakan bahasa yang mudah dipahami. (3) Guru meminta siswa melakukan studi literatur baik dari buku pengayaan, ensiklopedia, maupun internet tentang beberapa cara menghemat energi. Catatan: Sikap yang perlu dinilai dari kegiatan ini adalah kecermatan siswa saat mengamati lingkungan sekitar mereka, kepedulian siswa terhadap lingkungan dapat diamati dengan solusi yang siswa berikan. c)



Kegiatan Penutup Berikan pekerjaan rumah kepada siswa yaitu Tugas Mandiri: Penghematan Energi di Rumah, Tugas Mandiri: Sel Surya, dan Tugas Mandiri: Mengidentifikasi Penggunaan Energi Alternatif. Tugas di kumpulkan dan dibahas pada pertemuan selanjutnya.



Buku Guru Fisika Kelas XII



213



c.



Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Bagaimana Menghemat Energi di Lingkungan Kita? Penggunaan Energi



2)



Cara Menghemat



Penerangan rumah di malam hari



Menggunakan lampu hemat energi.



Mengeringkan pakaian



Dijemur dengan sinar matahari.



Transportasi



Menggunakan sepeda atau angkutan umum.



Memasak



Memasak sekaligus beberapa makanan tanpa mematikan kompor.



Menggunakan air bersih



Menggunakan air bersih seperlunya.



Mencuci piring



Menghidupkan keran air jika piring sudah siap dibilas.



Menyetrika



Menyetrika jika jumlah pakaian yang perlu disetrika sudah banyak.



Pendingin kamar



Membuat ventilasi rumah yang baik.



Penerangan rumah di siang hari



Buka jendela dan pasang genteng kaca.



Mari Bereksplorasi: Peran Sumber Energi Alternatif Beberapa contoh penggunaan sumber energi alternatif seperti tabel di bawah ini. Sinar Matahari



4.



Angin



Tenaga tambahan pada kapal layar



Air



Pembangkit listrik



Panas bumi



Pembangkit listrik



Biogas



Memasak



Biodiesel



Bahan bakar pada traktor



Pertemuan IV (2 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Siapkan materi yang berhubungan dengan tugas-tugas siswa sebagai bahan diskusi. Siapkan juga media presentasi yang dibutuhkan siswa. b.



214



Penggunaan



Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning, Discovery, dan Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, dan Latihan 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Minta siswa menyiapkan tugas yang diberikan pada pertemuan selanjutnya. Pilihlah tugas terbaik dan berikan apresiasi kepada siswa tersebut.



Keterbatasan Energi dan Dampaknya bagi Kehidupan



c.



5.



b)



Kegiatan Inti (1) Bahas tugas yang diberikan pada pertemuan sebelumnya. Minta beberapa siswa untuk presentasi ke depan kelas menyampaikan tugas yang telah mereka kerjakan di rumah. (2) Adakan diskusi untuk membahas tugas yang diberikan. Berikan kesempatan kepada siswa untuk bertanya dan mengungkapkan pendapat. (3) Ajak siswa menjawab permasalahan pada fitur Bertindak Kreatif subbab B. (4) Siswa diminta menjawab soal-soal pada Review subbab B.



c)



Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dan ambil kesimpulan pada pembelajaran di pertemuan ini. Ingatkan siswa minggu depan digunakan untuk membahas Tugas Proyek.



Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Penghematan Energi di Rumah Hasil tugas ini disesuaikan dengan pemakaian sumber energi di rumah tiap-tiap siswa. 2)



Tugas Mandiri: Mengidentifikasi Penggunaan Energi Alternatif Hasil tugas ini disesuaikan dengan kondisi daerah tiap-tiap siswa. Guru menghargai perbedaan hasil dari tugas semua siswa.



3)



Bertindak Kreatif Penggunaan air sebagai pembangkit listrik perlu dikaji ulang karena beberapa wilayah di Indonesia sudah mengalami kekurangan air. Namun, jika dimanfaatkan dengan baik dan diolah dengan benar maka energi air ini dapat dipakai untuk mengurangi pemakaian bahan bakar fosil.



4)



Review 1. Keterbatasan sumber energi dapat diatasi dengan menghemat penggunaan dan beralih ke sumber energi alternatif. 3. Sumber energi alternatif adalah sumber energi yang bukan merupakan sumber energi tradisional (yaitu bahan bakar fosil seperti batubara, minyak dan gas alam). Beberapa kamus misalnya kamus Oxford menempatkan sumber energi alternatif berkorelasi dengan lingkungan dan menyatakan bahwa istilah sumber energi alternatif mengacu pada sumber energi yang tidak merugikan lingkungan. 5. Sumber energi alternatif yang dapat digunakan sebagai bahan bakar pembangkit listrik contohnya panas bumi, angin, air, dan nuklir.



Pertemuan V (2 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Guru sebaiknya menyiapkan juga data yang berkaitan dengan penggunaan energi di daerah.



Buku Guru Fisika Kelas XII



215



b.



c.



Proses Belajar Mengajar 1 ModelPembelajaran: Project Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi dan Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Siswa mengumpulkan hasil dari tugas yang mereka lakukan. b)



Kegiatan Inti (1) Siswa menyampaikan hasil pengerjaan Tugas Proyek. (2) Guru memberi kesempatan siswa lain untuk bertanya dan memberi tambahan kepada tiap-tiap kelompok.



c)



Kegiatan Penutup Guru mengingatkan minggu depan akan diadakan ulangan harian. Minta siswa mengerjakan soal-soal Evaluasi untuk persiapan menghadapi ulangan harian.



Kunci Jawaban Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. e 6. 2. e 7. 3. c 8. 4. e 9. 5. c 10. B.



Uraian 1.



3.



5.



7.



216



c a a a d



Beberapa contoh bijaksana adalah menggunakan lampu hemat energi, membuat ventilasi rumah agar sirkulasi udara baik, dan mencoba mengalihkan energi konvensional ke energi alternatif. Hal ini karena nuklir mampu menyediakan energi yang banyak dalam jumlah yang sedikit dan juga dapat digunakan dalam jangka waktu yang lama (tergantung dari waktu paruhnya). Lingkungan menjadi rusak dan kesehatan menjadi terganggu. Eksploitasi daerah tambang akan merusak ekosistem sekitar pertambangan. Kesehatan orang-orang di sekitar daerah pertambangan juga akan terpengaruh. Solusi yang diberikan sudah tepat karena masalah limbah terselesaikan sekaligus biogas hasil olahan juga memberikan manfaat bagi kehidupan warga Gondang. Manfaat yang dihasilkan adanya biogas sebagai berikut. a. Biogas dapat dipergunakan untuk keperluan memasak keperluan rumah tangga. b. Biogas manfaatnya juga untuk membantu industri berskala rumah tangga.



Keterbatasan Energi dan Dampaknya bagi Kehidupan



c.



9.



Biogas juga untuk mengurangi subsidi yang dibebankan sepenuhnya kepada pemerintah. d. Biogas membantu perekonomian di Kabupaten Nganjuk Kecamatan Gondang. Satu meter kubik menghasilkan 1,25 kWh. Jika energi yang dibutuhkan 60 kWh, dibutuhkan 48 meter kubik biogas. Jika satu meter kubik dihasilkan oleh 2 ekor kerbau, maka diperlukan 96 kerbau atau sapi untuk mencukupi kebutuhan tersebut.



H. Petunjuk Pengerjaan Proyek 1.



Isi Proyek Proyek ini bertujuan untuk mengetahui penggunaan energi baik dari segi jenis maupun dari sektor penggunaan di daerah yang diteliti siswa. Siswa diminta untuk memberi ide dan gagasan untuk melakukan penghematan di daerah tersebut.



2.



Latar Belakang Penggunaan energi dari segi jenis dan sektor bisa berbeda di tiap-tiap daerah sehingga langkah penghematannya pun juga berbeda. Dengan data yang diperoleh siswa, diharapkan siswa dapat memberikan solusi yang tepat untuk melakukan penghematan energi.



3.



Hasil yang Akan Dicapai Hasil yang akan dicapai adalah sebuah ide dan gagasan yang dapat digunakan untuk menghemat energi yang digunakan.



4.



Cara Mengerjakan Siswa mendatangi daerah yang ingin diteliti penggunaan energinya. Pihak sekolah sebaiknya memberikan surat pengantar sehingga penelitian siswa lancar. Berikan juga surat pemberitahuan ke orang tua sehingga orang tua ikut mengawasi kegiatan anak mereka.



I. Program Remedial dan Pengayaan Setelah ulangan harian, guru menganalis hasil tes siswa untuk mengetahui ketercapaian KKM. Setelah itu, lihat indikator yang belum tercapai dan materi yang belum dikuasai oleh siswa. Siswa yang belum mencapai KKM diberi remidial dengan membuat makalah tentang prospek penggunaan energi alternatif di daerah Anda. Siswa yang sudah memenuhi KKM diberi pengayaan. Program pengayaan diberikan dalam waktu yang bersamaan dengan program remidiasi. Siswa yang mengikuti program pengayaan diminta mengunduh berkas tentang potensi energi alternatif panas bumi dan tanaman sagu. Siswa diminta menganalisis artikel tersebut dan menyimpulkannya.



Buku Guru Fisika Kelas XII



217



J. Penilaian Tabel 11.2 Penilaian Pembelajaran No.



Peruntukan



Teknik Penilaian



Bentuk Penilaian



Format Penilaian



1.



Kompetensi Sikap Spiritual dan Sikap Sosial



Pengamatan Sikap



Penilaian Sikap



Format 1–5



2.



KD 3.11, KD 4.11



Tes Unjuk Kerja



Penilaian Tes Praktik dan Tes Unjuk Kerja



Format 6–8



3.



KD 3.11



Tes Tertulis



Tes Pilihan Ganda dan Uraian



Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian



4.



Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan



Portofolio



Panduan Penyusunan Portofolio



Lembar Penilaian Portofolio



5.



Hasil Tugas Proyek



Proyek



Penilaian Proyek



Format 9



K. Rangkuman 1. 2. 3.



218



Materi ini membutuhkan banyak referensi baik dari buku, artikel internet, maupun ensiklopedia. Guru sebaiknya menyediakan media pembelajaran yang tidak monoton sehingga materi dapat diserap dengan baik. Media yang dapat digunakan berupa gambar ataupun video yang menunjang. Semua kegiatan yang dilakukan siswa diharapkan dapat membentuk kepribadian siswa yang peduli terhadap keterbatasan energi di Indonesia sehingga siswa bisa memberikan ide dan gagasan terkait permasalahan ini.



Keterbatasan Energi dan Dampaknya bagi Kehidupan



A. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.



Pilihan Ganda e 11. a 12. c 13. e 14. a 15. d 16. b 17. b 18. b 19. c 20.



Jadi, total pancaran radiasi benda badalah 1,16 × 104 W/m2



a a e c d e b c c e



B. Uraian 1. Diketahui: vA = –0,75 c vB = 0,85 c vB



5.



Wireless adalah teknologi nir kabel atau tanpa kabel. Teknologi ini dimanfaatkan dalam teknologi telepon seluler dalam hal transmisi data. Teknologi wireless tidak membutuhkan media kabel untuk menghantarkan data-data analog, namun memanfaatkan udara sebagai media transmisi gelombang elektomagnetik. Hal ini sangat cocok untuk telepon seluler yang praktis dan dapat dibawa kemana-mana.



7.



Diketahui:



vB



Kita tetapkan arah ke kanan positif dan arah ke kiri negatif sehingga kecepatan relatif pesawat B terhadap pesawat A yaitu vBA. Nilai vBA = vB – vA sehingga berdasarkan relativitas Einstein, kecepatan pesawat B relatif terhadap pesawat A adalah: vBA = vBA = 3.



vB − vA 1−



vB vA c2



1,60 c 1,6375



Diketahui:



=



E=



v=



(0,85 c )( −0,75 c ) c2



mv2 1 2



9,1 × 10–31v2



1,78 × 1011



= 4,2 × 105 m/s Jadi, kecepatan elektron setelah lepas dari logam sebesar 4,2 × 105 m/s.



= 0,98 c



e = 0,5 T = 800 K Ditanyakan: total pancaran radiasi (l) Jawab: l = eσT4 = 0,5 · 5,67 × 10–8 W/m2 K4 (800 K)4 = 11,6 × 103 W/m2 = 1,16 × 104 W/m2



1 2



8,004 × 10–20 =



(0, 85 c ) − ( −0,75 c ) 1−



Natrium → f = 4,4 × 1014 Hz ffoton = 6 × 1014 Hz me = 9,1 × 10–31 kg Ditanyakan: v Jawab: Em = h(f – f0) = 6,67 × 10–34 (6 × 1014 – 4,4 × 1014) = 8,004 × 10–20 J



9.



Diketahui:



1H = 1 4He= 2 0 + 1e =



1,007825 sma 4,002603 sma 0,000537 sma 1 sma = 931 MeV Ditanyakan: Reaksi, E Jawab: 4 11H → 42He + 01e+ + E



Buku Guru Fisika Kelas XII



219



Mula-mula hitung massa perekasi dan massa produk Massa perekasi mawal = 4(1,007825 sma) = 4,0313 sma Massa produk makhir = 4,002603 sma + 0,000537 sma = 4,00314 sma



220



Ulangan Akhir Semester 2



Kemudian hitung massa yang diubah menjadi energi mE = 4,0313 sma – 4,00314 sma = 0,02816 sma E = 0,02816 × 931 MeV = 26,217 MeV Jadi, energi yang dihasilkan reaksi tersebut sebesar 26,217 MeV.