LKPD KAPASITOR Listrik Statis-Rafael [PDF]

Citation preview

Nama Siswa Kelas Mata Pelajaran Materi Sub Materi Alokasiwaktu



: : : : :



Rafael Raditya P (26) XII MIPA 5 Fisika LISTRIK STATIS KAPASITOR : menit



APETUNJUK BELAJAR TujuanPembelajaran 1. 2. 3. 4. 5. B



Bacalah materi yang berkaitan dengan LISTRIK STATIS Lakukan percobaan sesuai dengan petunjuk langkah kerja yang terdapat di LKPD! Diskusikan jawaban pertanyaan evaluasi yang ada sesuai dengan hasil percobaan (simulasi) dengan tepat! Simpulkan hasil diskusi dengan tepat! Presentasikan hasil diskusi di webiner



KOMPETENSI YANG AKAN DICAPAI



A



1. KD. 3.2. Menganalisis muatan listrik, gaya listrik, kuat medan listrik, fluks, potensial listrik,



energi potensial listrik serta penerapannya padaberbagai kasus 4.2 Melakukan percobaan berikut presentasi hasil percobaan kelistrikan (misalnya pengisian dan pengosongan kapasitor) dan manfaatnya dalam kehidupan sehari INDIKATOR Merancang dan melakukan percobaan pengisian dan pengosongan kapasitor Menentukan factor factor yang mempengaruhi kapasitas kapasitor Menganalisis data hasil praktik, membuat grafik, menuliskan persamaan grafik dan gradiennya. Membuat dan menyajikan hasil percobaan tentang kapasitor baik lisan maupun tulisan secara sistematis



2.



TUJUAN KEGIATAN Pembelajaran dilakukan dengan menerapkan model Inkuiri Terbimbing dipadu pendekatan saintifik dan metode diskusi, jawab, demonstrasi, percobaan dan ceramah diharapkan:  Melalui percobaan (simulasi) peserta didik dapat menemukan hubungan tegangan dan muatan yang tersimpan dalam kapasitor, menggambarkan grafiknya, , menentukan factor yang mempengaruhi kapasitas kapasitor



C



LKPD : KAPASITOR



A. Tujuan Percobaan :



1. Menjelaskan hubungan tegangan dan muatan listrik yang tersimpan pada pengisian kapasitor. 2. Menentukan faktor yang mempengaruhi nilai kapasitas kapasitor. B. Alat dan Bahan



 1 buah voltmeter  Batu baterei  Keping kapasitor  Sakelar  Kabel-kabel penghubung  Lampu C. Prosedur Kegiatan: 1. Pergunakan laptop dalam melakukan percobaan virtual berikut 2. Buka link berikut atau buka alamat web berikut! https://phet.colorado.edu/sims/html/capacitor-lab-basics/latest/capacitor-labbasics_en.html 3. Buat rangkaian seperti gambar di bawah. 4. Atur luas keeping dengan menggeser tanda panah area, dan atur jarak antara 2 keping dengan menggeser tanda panah separation.catat hasilnya. Masukkan dalam table 1. 5. Atur tegangan baterei dengan menggeser tombol pada baterei, kemudian ukur tegangan baterei menggunakan voltmeter. Catat hasilnya dan masukkan dalam table 1. 6. Amati nilai muatan yang tersimpan dan kapasitas kapasitor serta energy yang muncul. Masukkan hasilnya dalam table 1 7. Ulangi kegiatan 5 dan 6 sebanyak 3 kali.Masukkan hasilnya dalam table 1 8. Atur kembali luas keeping dengan menggeser tanda panah area, tetapi jarak antara dua keping tetap. 9. Amati nilai kapasitas kapasitor yang muncul, catat hasilnya di table 2 10. Ulagi kegiatan 8 dan 9 sebanyak 4 kali.



11. Atur kembali jarak antara dua keeping dengan menngeser tanda panah separation tetapi luas keping dibuat tetap. 12. Amati nilai kapasitas kapasitor yang muncul, catat hasilnya di table 3



D. Data Pengamatan Dan Analisa Data Tabel 1. Luas keping (A) = 100 mm2, Jarak dua keeping (d) = 5 mm Tegangan Muatan yang Kapasitas kapasitor baterei(V) tersimpan (q) NO (C) Dalam (pF) dalam (V) dalam (pC) 0,500 0,09 0,18 1 2 3 4 5



Energi yang tersimpan ( E ) dalam (pJ) 0,02



0,700



0,12



0,18



0,04



0,900



0,16



0,18



0,07



1,100



0,19



0,18



0,11



1,200



0,21



0,18



0,13



Tabel 2. Tegangan baterei = 0,500 Volt. Jarak antara dua keping tetap



1



Luas keping(A) (mm2) 100



2



150



5



0,27



200



5



0,35



250



5



0,44



300



5



0,53



NO



3 4 5



Jarak antara 2 keping (d) Kapasitas kapasitor ( C ) (mm) (pF) 5 0,18



Tabel 3. Tegangan baterei = 0,500 Volt. Luas keping tetap. Luas keeping(A) Jarak antara 2 keping (d) Kapasitas kapasitor ( C ) NO (mm2) (mm) (pF) 100 2 0,44 1 2 3 4 5



100



3



0,30



100



4



0,22



100



5



0,18



100



6



0,15



E. Pertanyaan. 1. Berdasarkan hasil pada tabel 1, gambarkan grafik hubungan antara tegangan dan muatan yang tersimpan dalam kapasitor dan berikan penjelasan grafik tersebut. Jawab:



Grafik Hubungan V dan Q Muatan Yang Tersimpan (pC)



0.25 0.21



0.2



0.19 0.16



0.15 0.12 0.1



0.09



0.05 0 0.4



0.5



0.6



0.7



0.8



0.9



1



1.1



1.2



1.3



Tegangan Baterai (V)



Dari grafik diatas dapat kita lihat bahwa tegangan (V) berbanding lurus dengan besar muatan yang tersimpan dalam kapasitor (q), sehingga semakin besar



tegangan yang digunakan maka akan semakin besar pula muatan yang tersimpan, begitu juga sebaliknya.



2. Berdasarkan hasil pada tabel 1 bagaimana nilai kapasitas kapasitor. Jelaskan! Jawab: Nilai kapasitas kapasitornya tetap, hal ini menunjukkan nilai kapasitas kapasitor (C) tidak dipengaruhi oleh perubahan besar tegangan (V) dan muatan yang tersimpan dalam kapasitor (q). Nilai kapasitasnya tetap (konstan) karena adanya hubungan kesebandingan antara tegangan dengan besarnya muatan yang tersimpan, sehingga ketika tegangannya diperbesar maka muatan yang tersimpan juga semakin besar, begitu juga sebaliknya.  C= 0,18 pF ketika V= 0,500 V  C= 0,18 pF ketika V= 0,700 V  C= 0,18 pF ketika V= 0,900 V  C= 0,18 pF ketika V= 1,100 V  C= 0,18 pF ketika V= 1,200 V 3. Berdasarkan hasil pada tabel 1 bagaimana nilai energi yang tersimpan dalam kapasitor. Jelaskan! Jawab: Energi yang tersimpan dalam kapasitor berubah-ubah, dimana perubahan energi yang tersimpan berbanding lurus dengan perubahan tegangan baterai dan muatan yang tersimpan, sehingga semakin besar tegangan dan muatan yang tersimpan maka akan semakin besar pula energi yang tersimpan dalam baterai, begitu juga sebaliknya.  E= 0,02 pJ ketika V= 0,500 V  E= 0,04 pJ ketika V= 0,700 V  E= 0,07 pJ ketika V= 0,900 V  E= 0,11 PJ ketika V= 1,100 V  E= 0,13 pJ ketika V= 1,200 V 4. Berdasarkan hasil pada tabel 1 tuliskan persamaan untuk menentukan kapasitas kapasitor. Jawab: q C= V Ket: C= Kapasitansi (F) q= Muatan pada kapasitor (C) V= Tegangan (V) Uji Hasil dari persamaan: V= 0,500 V & q= 0,09 pC → C= Data pada Tabel



: 0,18 pF



q 0,09 = =0,18 pF V 0,500



5. Berdasarkan hasil pada tabel 1 tuliskan persamaan untuk menentukan energi yang tersimpan pada kapasitor. Jawab: 1 q2 1 1 2 W¿ = C V = qV 2C 2 2 Ket: W= Energi yang tersimpan (J) q= Muatan pada kapasitor (C) C= Kapasitansi (F) V= Tegangan (V) Uji Hasil dari persamaan:V= 0,500 V & q= 0,09 pC→ W=



1 1 qV = 0,09 ×0,500 = 0,02 2 2



pJ



Data pada Tabel



: 0,02 pJ



6. Berdasarkan hasil pada tabel 2 bagaimana hubungan antara luas keping dengan kapasitas kapasitor. Jelaskan.! Jawab: Hubungan antara luas keping (A) dengan kapasitas kapasitor (C) adalah berbanding lurus, dimana ketika luas keping diperbesar kapasitas kapasitornya juga semakin besar, begitu juga sebaliknya.  C= 0,18 pF ketika A= 100 mm2  C= 0,27 pF ketika A= 150 mm2  C= 0,35 pF ketika A= 200 mm2  C= 0,44 pF ketika A= 250 mm2  C= 0,53 pF ketika A= 300 mm2 7. Berdasarkan hasil pada tabel 3 bagaimana hubungan antara jarak antara kedua keping dengan kapasitas kapasitor. Jelaskan.! Jawab: Hubungan antara jarak antara kedua keping (d) dengan kapasitas kapasitor (C) berbanding terbalik, dimana ketika jarak antar keping diperbesar maka kapasitas kapasitornya akan semakin kecil, begitu juga sebaliknya.  C= 0,44 pF ketika d= 2 mm  C= 0,30 pF ketika d= 3 mm  C= 0,22 pF ketika d= 4 mm  C= 0,18 pF ketika d= 5 mm  C= 0,15 pF ketika d= 6 mm



8. Berdasarkan hasil pada tabel 2 dan 3 tuliskan persamaan untuk menentukan kapasitas kapasitor. 𝐴 Jawab: Persamaan kapasitas kapasitor 𝐶 = 𝜀𝑜 C: kapasitas kapasitor (pF) 𝜀o: permitivitas ruang hampa = 8,85 x 10-12 C2/Nm2 A: luas keping (m2) d: jarak antara dua keping (m)



𝑑



9. Sebutkan faktor- faktor yang mempengaruhi kapasitas kapasitor. Jawab: a. Luas keping, semakin luas keping yang digunakan maka makin besar kapasitasnya. b. Jarak antara kedua keping, semakin besar jarak antara kedua keping atau semakin tebal bahan dielektrik maka makin kecil kapasitansinya. c. Jenis bahan dielektrik. 10. Berdasarkan gambar di atas, jelaskan bagaimana cara mengisi / memuati kapasitor. Setelah kapasitor dimuati keping mana yang positif dan negatif. Jawab: Cara mengisi/memuati kapasitor yaitu dengan menghubungkan kapastor



ke baterai. Apabila sebuah kapasitor dihubungkan dengan sumber arus searah maka kapasitor akan dialiri arus listrik. Kondisi ini disebut proses pengisian kapasitor. Apabila muatan listrik di dalam kapasitor sudah penuh, maka aliran arus listrik akan berhenti. Setelah kapasitor diisi, keping yang lebih dahulu dialiri arus listrik akan berisi muatan positif dan keping lainnya berisi muatan negatif. Hal ini karena arus listrik mengalir dari kutub positif ke negatif, sehingga yang terlebih dahulu terkena arus akan menjadi kutub positif. 11. Pada gambar di atas , amati apa yang terjadi jika saklar dihubungkan ke lampu, Jelaskan! Jawab: Jika saklar dihubungkan ke lampu maka lampu akan menyala karena



muatan yang tersimpan pada kapasitor akan bergerak dari dan menghasilkan arus listrik sehingga lampu akan menyala. F. Kesimpulan 1. Kapasitas kapasitor (C) tidak bergantung pada muatan (Q) dan tegangan (V). 2. Faktor yang mempengaruhi kapasitas kapasitor adalah luas keping (A), jarak antara kedua keping (d) dan jenis bahan dielektrik (𝜀). 3. Kapasitor dapat diisi dengan menghubungkan kapasitor dengan sumber arus listrik searah seperti baterai. 4. Pelat yang tersambung ke kutub positif baterai akan menyimpan muatan



positif dan sebaliknya. .



SELESAI