![Up 6 Listrik Dinamis [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/up-6-listrik-dinamis.jpg)
6 0 2 MB
i
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
Unit Pembelajaran 06
LISTRIK DINAMIS MATA PELAJARAN FISIKA MADRASAH ALIYAH Penanggung Jawab Direktorat GTK Madrasah Direktorat Pendidikan Islam Kementerian Agama Republik Indonesia Penyusun Nuryanto Gunawan Miftahul Fallah Alfianri Intan Irawati Reviewer Hadi Susanto
Copyright © 2020 Direktorat Guru dan Tenaga Kependidikan Madrasah Hak Cipta Dilindungi Undang-undang Dilarang mengcopy sebagian atau keseluruhan isi buku ini untuk kepentingan komersial tanpa izin tertulis dari Kementerian Agama Republik Indonesia
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
ii
KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Undang – undang Nomor 14 Tahun 2005 tentang Guru dan Dosen Pasal 1 ayat 1 menyatakan bahwa Guru adalah pendidik profesional dengan tugas utama mendidik,
mengajar,
membimbing,
mengarahkan,
melatih,
menilai,
dan
mengevaluasi peserta didik pada Pendidikan Anak Usia Dini jalur Pendidikan Formal, Pendidikan Dasar, dan Pendidikan Menengah. Agar dapat melaksanakan tugas utamanya dengan baik, seorang guru perlu meningkatkan kompetensi dan kinerjanya
secara
bertahap,
berjenjang,
dan
berkelanjutan
melalui
Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan (PKB) guru. Untuk itu saya menyambut baik terbitnya modul ini sebagai panduan semua pihak dalam melaksanakan program PKB. Peningkatan Kompetensi Pembelajaran merupakan salah satu fokus upaya Kementerian Agama, Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan (GTK) dalam meningkatkan kualitas madrasah melalui pembelajaran berorientasi keterampilan berpikir tingkat tinggi, kontekstual, dan terintegrasi dengan nilai-nilai keislaman. Program PKB dilakukan mengingat luasnya wilayah Indonesia dan kualitas pendidikan yang belum merata, sehingga peningkatan pendidikan dapat berjalan secara masif, merata, dan tepat sasaran. Modul ini dikembangkan mengikuti arah kebijakan Kementerian Agama yang menekankan pada pembelajaran berorientasi pada keterampilan berpikir tingkat tinggi atau higher order thinking skills (HOTS) dan terintegrasi dengan nilai-nilai keislaman. Keterampilan berpikir tingkat tinggi adalah proses berpikir kompleks dalam menguraikan materi, membuat kesimpulan, membangun representasi, menganalisis, dan membangun hubungan dengan melibatkan aktivitas mental yang paling dasar. Sementara, nilai-nilai keislaman diintegrasikan dalam pembelajaran sebagai hidden curriculum sehingga tercipta generasi unggul sekaligus beriman dan bertakwa serta berakhlak mulia.
iii
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
Sasaran Program PKB ini adalah seluruh guru di wilayah NKRI yang tergabung dalam komunitas guru sesuai bidang tugas yang diampu di wilayahnya masing-masing. Komunitas guru dimaksud meliputi kelompok kerja guru (KKG), Musyawarah Guru Mata Pelajaran (MGMP), dan Musyawarah Guru Bimbingan Konseling (MGBK). Model pembelajaran yang digunakan dalam modul ini adalah melalui moda Tatap Muka In-On-In sehingga guru tidak harus meninggalkan tugas utamanya di madrasah sebagai pendidik. Semoga modul ini dapat digunakan dengan baik sebagaimana mestinya sehingga dapat menginspirasi guru dalam materi dan melaksanakan proses pembelajaran. Kami ucapkan terima kasih atas kerja keras dan kerja cerdas para penulis dan semua pihak terkait yang dapat mewujudkan Modul ini. Semoga Allah SWT senantiasa meridhai dan memudahkan upaya yang kita lakukan. Aamiin. Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Jakarta, Oktober 2020 An. Direktur Jenderal, Direktur Guru dan Tenaga Kependidikan Madrasah,
Muhammad Zain
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
iv
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ................................................................................................................ iii DAFTAR ISI .............................................................................................................................. v DAFTAR TABEL ....................................................................................................................viii DAFTAR GAMBAR................................................................................................................. ix 01 PENDAHULAN .................................................................................................................... 1 A. Latar Belakang ................................................................................................................ 1 B. Tujuan ............................................................................................................................... 2 C. Manfaat ............................................................................................................................ 2 D. Sasaran ............................................................................................................................ 3 E. Petunjuk Penggunaan .................................................................................................. 3 1. Perangkat Pembelajaran, alat dan bahan yang harus disiapkan oleh guru: 5 2. Alat dan Bahan yang harus disiapkan oleh peserta didik ................................ 6 02 TARGET KOMPETENSI ................................................................................................... 7 A. Target Kompetensi Guru ............................................................................................. 7 1. Target Kompetensi Guru ........................................................................................... 7 2. Indikator Pencapaian Kompetensi Guru .............................................................. 7 B. Target Kompetensi Peserta Didik .............................................................................. 8 1. Kompetensi Dasar ...................................................................................................... 9 2. Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK) ............................................................... 9 03 MATERI DAN ORGANISASI PEMBELAJARAN..........................................................12 A. Ruang Lingkup Materi .................................................................................................12
v
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
B. Organisasi Pembelajaran............................................................................................12 04 KEGIATAN PEMBELAJARAN ........................................................................................ 13 A. Pengantar ....................................................................................................................... 13 B. Aplikasi Dalam Dunia Nyata ....................................................................................... 14 C. Integrasi Keislaman ......................................................................................................16 D. Bahan Bacaan ...............................................................................................................18 1. Kuat arus listrik, hambatan, dan hukum Ohm .....................................................18 2. Rangkaian Resistor .................................................................................................. 23 3. Hukum Kirchhoff.......................................................................................................26 4. Energi dan Daya Listrik ...........................................................................................30 E. Aktivitas Pembelajaran ...............................................................................................36 1. Aktivitas Pembelajaran Topik 1: Kuat arus listrik, hambatan, dan Hukum Ohm .................................................................................................................................36 2. Aktivitas Pembelajaran Topik 2: Rangkaian resistor ........................................ 41 3. Aktivitas Pembelajaran Topik 3: Hukum Kirchhoff ...........................................45 4. Aktivitas Pembelajaran Topik 4: Energi dan Daya listrik ................................49 F. Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) .........................................................................53 1.
LKPD 1......................................................................................................................53
2.
LKPD 2.....................................................................................................................54
3.
LKPD 3.....................................................................................................................58
G. Pengembangan Soal Hots .........................................................................................61 05 PENILAIAN .......................................................................................................................63 A. Tes Formatif ..................................................................................................................63 B. Penilaian ......................................................................................................................... 71
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
vi
1. Penilaian untuk Guru ................................................................................................. 71 2. Penilaian untuk Peserta Didik ............................................................................... 75 06 PENUTUP ......................................................................................................................... 79 KUNCI JAWABAN TES FORMATIF.................................................................................. 80 GLOSARIUM ...........................................................................................................................81 DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................................................82 LAMPIRAN-LAMPIRAN ........................................................................................................ 83
vii
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
DAFTAR TABEL Tabel 1 Target Kompetensi Guru ........................................................................................ 7 Tabel 2 Indikator Pencapaian Kompetensi ...................................................................... 7 Tabel 3 Target Kompetensi Dasar Peserta didik ............................................................ 9 Tabel 4 Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi .......................... 9 Tabel 5 Organisasi Pembelajaran .....................................................................................12 Tabel 6 Bahan Dan Nilai Hambatan Jenis...................................................................... 23 Tabel 9 Desain Pembelajaran Topik 1 Pertemuan 1 ..................................................... 38 Tabel 10 Refleksi Pelaksanaan Pembelajaran On Job Training Topik 1 .................. 41 Tabel 11 Desain Pembelajaran topik 2 pertemuan 2.................................................... 42 Tabel 12 Refleksi Pelaksanaan Pembelajaran On Job Training Topik 2.................45 Tabel 13 Desain Pembelajaran Topik 3 Pertemuan 3..................................................46 Tabel 14 Refleksi Pelaksanaan Pembelajaran On Job Training Topik 2 .................49 Tabel 15 Desain Pembelajaran Topik 4 Pertemuan 4 ................................................ 50 Tabel 16 Refleksi Pelaksanaan Pembelajaran On Job Training Topik 2.................52 Tabel 17 Kisi-Kisi Pengembangan Soal HOTS ................................................................61 Tabel 18 Instrumen Penilaian Diri Bagi Guru .................................................................. 71 Tabel 19 Instrumen Penilaian Guru Oleh Asesor/Fasilitator....................................... 73 Tabel 20 Instrumen Penilaian Diri Bagi Peserta Didik (Pengetahuan) .................... 75 Tabel 21 Instrumen Penilaian Diri Bagi Peserta Didik (Keterampilan)...................... 76 Tabel 22 Instrumen Penilaian Peserta Didik Oleh Guru (Pengetahuan) ................. 77 Tabel 23 Instrumen Penilaian Peserta Didik Oleh Guru (Keterampilan) ................. 78 Tabel 24 Kisi-Kisi Penulisan Soal ...................................................................................... 83 Tabel 25 Kartu soal .............................................................................................................. 84 Tabel 26 Instrumen Telaah Soal HOT Tes Pilihan Ganda ..........................................85 Tabel 27 Instrumen Telaah Soal HOT Tes Uraian ........................................................88
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1 Alur In-On-In .......................................................................................................... 5 Gambar 2 Rangkaian / diagram kelistrikan pada ikan ................................................. 14 Gambar 3 Bagian-bagian tubuh ikan yang berlistrik .................................................... 14 Gambar 4 Arah arus listrik ...................................................................................................19 Gambar 5 Rangkaian Tertutup (Loop) ..............................................................................19 Gambar 6 Rangkaian hambatan (a) rangkaian seri, (b) rangkaian paralel, (c) rangkaian seri-paralel .......................................................................................................... 23 Gambar 7 Hukum I Kirchhoff ............................................................................................. 27
ix
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
01 PENDAHULAN A. Latar Belakang Guru mempunyai kewajiban untuk selalu memperbaharui dan meningkatkan kompetensinya melalui kegiatan pengembangan keprofesian berkelanjutan sebagai
esensi
pembelajar
seumur
hidup.
Dalam
rangka
mendukung
pengembangan pengetahuan dan keterampilannya, dikembangkan modul untuk pembinaan karier guru yang berisi topik-topik penting. Dengan adanya modul ini, memberikan kesempatan kepada guru untuk belajar lebih mandiri dan aktif. Modul ini dapat digunakan oleh guru sebagai bahan ajar dalam kegiatan diklat tatap muka langsung atau tatap muka kombinasi (in-on-in). Topik listrik arus searah di SMA merupakan salah satu materi prioritas yang harus dilaksanakan dalam pembelajaran mengingat materi ini selalu diujikan dalam Ujian Nasional (UN) dari tahun ke tahun. Unit ini diharapkan dapat menjadi alternatif sumber bahan ajar bagi guru dalam pembelajaran listrik arus searah. Melalui pembahasan materi yang terdapat pada unit ini, guru dapat memiliki dasar pengetahuan untuk mengajarkan materi yang sama ke peserta didik yang disesuaikan dengan indikator yang telah disusun. Selain itu pembelajaran yang telah disusun diharapkan dapat memfasilitasi kemampuan bernalar peserta didik dan mampu menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari. Sebagai panduan dalam melaksanakan pembelajaran, unit ini dilengkapi dengan kompetensi dasar terkait yang memuat target kompetensi dan indikator pencapaian kompetensi, bahan bacaan tentang aplikasi dalam kehidupan seharihari, aktivitas pembelajaran, Lembar Kegiatan Peserta Didik (LKPD), bahan bacaan materi, dan pengembangan soal HOTS . Komponen-komponen di dalam unit ini dikembangkan dengan tujuan agar guru dapat dengan mudah memfasilitasi peserta didik untuk memahami konsep-konsep listrik arus searah, menganalisis
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
1
dan memecahkan masalah rangkaian listrik, serta menganalisis prinsip kerja peralatan listrik arus searah (DC) dalam kehidupan sehari-hari. Topik listrik arus searah dikembangkan pada bahan bacaan terdiri atas subtopik arus listrik, hukum ohm dan resistansi, rangkaian seri-paralel, hukum kirchoff, energi dan daya listrik serta aplikasi listrik arus searah dalam kehidupan sehari-hari. Selain itu, unit ini juga dilengkapi dengan empat Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD), yaitu: 1) Arus Listrik, Hambatan, dan Hukum Ohm 2) Rangkaian Resistor; 3) Hukum Kirchoff; 4) Energi dan Daya Listrik; LKPD dikembangkan secara aplikatif guna membantu/mempermudah guru dalam mengimplementasikannya dalam pembelajaran. Pada bagian akhir unit ini, juga dilengkapi dengan contoh soal HOTS sebagai salah satu upaya pengembangan keterampilan berpikir tingkat tinggi peserta didik sekaligus pengembangan penilaian pada level kognitif. B. Tujuan Tujuan unit pembelajaran ini adalah: 1.
Meningkatkan kompetensi pedagogis dan kompetensi profesional guru melalui kegiatan PKB.
2. Meningkatkan hasil Asesmen Kompetensi Guru (AKG). 3. Menfasilitasi sumber belajar guru dan peserta didik dalam mengembangkan kurikulum, mempersiapkan dan melaksanaan pembelajaran yang mendidik. C. Manfaat Manfaat yang ingin dicapai sebagai berikut: 1. Sebagai sumber belajar bagi guru dalam melaksanakan PKB untuk mencapai target kompetensi pedagogis dan kompetensi profesional tertentu.
2
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
2. Sebagai sumber bagi guru dalam mengembangkan kurikulum, persiapan dan pelaksanaan pembelajaran yang mendidik. 3. Sebagai bahan malakukan asesmen mandiri guru dalam rangka peningkatan keprofesionalan. 4. Sebagai sumber dalam merencanakan dan melaksanakan penilaian dan evaluasi proses dan hasil belajar peserta didik. 5. Sebagai sumber belajar bagi peserta didik untuk mencapai target kompetensi dasar. D. Sasaran Adapun sasaran unit pembelajaran ini adalah: 1. Fasilitator nasional, provinsi, dan kabupaten/kota 2. Pengawas Madrasah 3. Kepala Madrasah 4. Ketua KKG/MGMP/MGBK 5. Guru 6. Peserta didik E. Petunjuk Penggunaan Agar Anda berhasil dengan baik dalam mempelajari dan mempraktikkan modul ini, ikutilah petunjuk belajar sebagai berikut: 1. Bacalah dengan cermat bagian pendahuluan sampai Anda memahami benar
tujuan mempelajari Unit Pembelajaran ini. 2. Pelajarilah dengan seksama bagian target kompetensi sehingga Anda
benar-benar memahami target kompetensi yang harus dicapai baik oleh diri Anda sendiri maupun oleh peserta didik. 3. Kegiatan Pembelajaran untuk menyelesaikan setiap Unit Pembelajaran
dilakukan melalui model Tatap Muka In-On-In sebagai berikut: a. Kegiatan In Servive Learning 1. Kegiatan ini dilakukan secara tatap muka bersama fasilitator dan teman sejawat untuk mengkaji materi dan melakukan kegiatan pembelajaran, meliputi: mempelajari konten materi
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
3
ajar dan mendiskusikan materi ajar yang sulit atau berpeluang terjadi miskonsepsi, mendesain pembelajaran yang sesuai dengan daya dukung madrasah dan karakteristik peserta didik, mempelajari dan melengkapi LKPD, serta mempersiapkan intrumen penilaian proses dan hasil belajar. b. Kegiatan On Service Learning. Pada tahap ini, Anda dapat mengkaji kembali uraian materi secara mandiri dan melakukan aktivitas belajar di madrasah berdasarkan rancangan pembelajaran dan LKPD yang telah dipersiapkan. Buatlah catatan-catatan peluang dan hambatan yang ditemui selama pelaksanaan pembelajaran. Hasil kegiatan on baik berupa tugas lembar kerja maupun tugas lainnya dilampirkan sebagai bukti fisik bahwa Anda telah menyelesaikan seluruh tugas on yang ada pada Unit Pembelajaran. c. Kegiatan In Servive Learning 2. Tahap ini dilakukan secara tatap muka bersama
fasilitator
dan
teman
sejawat
untuk
melaporkan
dan
mendiskusikan hasil kegiatan on. Arahkan diskusi pada refleksi untuk perbaikan dan pengembangan pembelajaran. 4.
Ujilah pemahaman konsep Anda dengan mengerjakan latihan soal penilaian, kemudian cocokkan jawaban Anda dengan kunci jawaban yang tersedia di bagian akhir masing- masing Unit Pembelajaran.
5.
Lakukan penilaian mandiri sebagai refleksi ketercapaian target kompetensi. Dalam melaksanakan setiap kegiatan pada unit pembelajaran ini, Anda harus
mempertimbangkan prinsip kesetaraan dan inklusi sosial tanpa membedakan suku, ras, golongan, jenis kelamin, status sosial ekonomi, dan yang berkebutuhan khusus. Kesetaraan dan inklusi sosial ini juga diberlakukan bagi pendidik, tenaga kependidikan dan peserta didik. Dalam proses diskusi kelompok yang diikuti lakilaki dan perempuan, perlu mempertimbangkan kapan diskusi harus dilakukan secara terpisah baik laki-laki maupun perempuan dan kapan harus dilakukan bersama. Anda juga harus memperhatikan partisipasi setiap peserta didik dengan seksama, sehingga tidak mengukuhkan relasi yang tidak setara.
4
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
Gambar 1 Alur In-On-In
Sebelum mempelajari atau mempraktikkan unit pembelajaran ini, ada beberapa perangkat pembelajaran, alat dan bahan yang harus disiapkan oleh guru dan peserta didik agar proses pembelajaran berjalan dengan baik. 1. Perangkat Pembelajaran, alat dan bahan yang harus disiapkan oleh guru: 1) Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP) 2) Bahan ajar 3) Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) 4) Media pembelajaran 5) Instrumen penilaian
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
5
2. Alat dan Bahan yang harus disiapkan oleh peserta didik a. Alat tulis lengkap b. Buku paket/buku referensi Unit Pembelajaran dalam modul ini dibagi dalam empat topik, dengan total alokasi waktu yang digunakan diperkirakan 26 Jam Pembelajaran: 1.
In Servive Learning 1
: 6 JP
2. On Service Learning
: 8 JP
3.
6
In Servive Learning 2 : 4 JP
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
02 TARGET KOMPETENSI A. Target Kompetensi Guru Target kompetensi guru didasarkan pada Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Republik Indonesia Nomor 16 Tahun 2007 Tentang Standar Kualifikasi Akademik dan Kompetensi Guru. Dalam Unit Pembelajaran ini, target kompetensi yang dituangkan hanya yang terkait kompetensi pedagogis dan kompetensi profesional sebagai berikut: 1. Target Kompetensi Guru Tabel 1 Target Kompetensi Guru
Ranah Kompetensi
Target Kompetensi Guru 1. Menyusun rencana pembelajaran yang lengkap. 2. Melaksanakan pembelajaran listrik dinamis yang
Kompetensi Pedagogis
mendidik. 3. Mengevaluasi pelaksanaan pembelajaran dan hasil belajar peserta didik untuk berbagai tujuan. 4. Memahami konsep-konsep, hukum-hukum, dan teori-
Kompetensi Profesional
teori fisika serta penerapannya secara fleksibel
2. Indikator Pencapaian Kompetensi Guru Tabel 2 Indikator Pencapaian Kompetensi
Target Kompetensi Menyusun rencana pembelajaran yang lengkap
Indikator Pencapaian Kompetensi Guru 1. Menjelaskan tujuan pembelajaran listrik dinamis. 2. Merancang sintak pembelajaran untuk memberi pengalaman belajar yang sesuai untuk mencapai tujuan pembelajaran.
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
7
3. Membuat indikator dan instrumen penilaian dan evaluasi proses dan hasil belajar peserta didik. 1. Melakukan Melaksanakan pembelajaran relativitas yang mendidik
pembelajaran
listrik
dinamis
yang
mendidik di kelas. 2. Menggunakan media pembelajaran dan sumber belajar yang relevan dengan karakteristik materi pembelajaran dan peserta didik untuk mencapai tujuan pembelajaran secara utuh.
Mengevaluasi pelaksanaan
1. Menganalisis hasil belajar peserta didik untuk perbaikan pembelajaran dan/atau pengayaan.
pembelajaran dan hasil
2. Melakukan refleksi terhadap pembelajaran yang telah
belajar peserta didik
dilaksanakan dan memanfaatkannya untuk perbaikan
untuk berbagai tujuan
dan pengembangan pembelajaran.
Memahami konsepkonsep, hukum-hukum, dan teori-teori fisika serta penerapannya secara
1. Menganalisis besaran fisis pada materi listrik dinamis, yaitu hukum Ohm, rangkaian hambatan, hukum kirchoff energi dan daya. 2. Melakukan percobaan terkait materi listrik dinamis.
fleksibel
B. Target Kompetensi Peserta Didik Target
kompetensi
peserta
didik
dalam
Unit
Pembelajaran
ini
dikembangkan berdasarkan Kompetensi Dasar kelas XII semester 1 sesuai dengan permendikbud nomor 37 tahun 2018 Tentang Kompetensi Inti dan Kompetensi Dasar Pelajaran Kurikulum 2013 Pada Pendidikan Dasar dan Pendidikan Menengah sebagai berikut:
8
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
1. Kompetensi Dasar Tabel 3 Target Kompetensi Dasar Peserta didik
No.
Kompetensi Dasar
Target Kompetensi Dasar 1. Menganalisis prinsip kerja peralatan
Menganalisis peralatan 3.1
prinsip
listrik
searah
kerja
listrik searah (DC) dalam kehidupan
(DC)
sehari-hari.
berikut keselamatannya dalam 2. Menganalisis kehidupan sehari-hari.
prinsip
keselamatan
yang digunakan pada rangkaian listrik kehidupan sehari-hari. 1. Melakukan percobaan prinsip kerja
Melakukan
percobaan
prinsip
kerja rangkaian listrik searah (DC) 4.1
dengan metode ilmiah berikut presentasi hasil percobaan.
rangkaian listrik searah (DC) dengan metode ilmiah. 2. Mempresentasikan hasil percobaan prinsip kerja rangkaian listrik searah (DC).
2. Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK) Kompetensi dasar dikembangkan menjadi beberapa indikator pencapaian kompetensi sebagai acuan bagi guru untuk mengukur pencapaian kompetensi dasar. Tabel 4 Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi
Kompetensi Dasar (Kd)
Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK)
1.1 Menganalisis prinsip Indikator Pendukung kerja peralatan listrik searah (DC) dalam kehidupan sehari-hari
1.1.1 Menjelaskan konsep arus listrik 1.1.2 Menentukan nilai kuat arus yang terukur pada ampere meter
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
9
1.1.3 Menentukan nilai beda potensial listrik yang terukur pada voltmeter 1.1.4 Menjelaskan hubungan antara beda potensial listrik dengan kuat arus listrik pada resistor (hukum Ohm) 1.1.5 Menjelaskan hukum Kirchhoff I 1.1.6 Menjelaskan hukum Kirchhoff II 1.1.7 Menentukan besaran fisis rangkaian seri dan paralel resistor pada rangkaian arus searah 1.1.8 Menerapkan hukum Ohm pada rangkaian listrik arus searah 1.1.9 Menerapkan hukum Kirchhoff pada rangkaian listrik arus searah 1.1.10 Menentukan besar daya listrik yang dipakai pada suatu peralatan listrik Indikator Kunci 1.1.11
Menganalisis prinsip kerja peralatan listrik searah (DC) dalam kehidupan sehari-hari
1.1.12 Menganalisis prinsip keselamatan yang digunakan pada rangkaian listrik dalam kehidupan sehari-hari Indikator Pengayaan 3.1.13 Mengevaluasi dimensi kawat yang dapat digunakan sebagai pengaman arus dalam peralatan listrik sesuai dengan sumber daya listriknya. 4.1 Melakukan
Indikator Pendukung
percobaan prinsip kerja rangkaian listrik
4.1.1
dan potensial listrik (voltmeter)
searah (DC) dengan 4.1.2
10
Menggunakan alat ukur arus listrik (amperemeter) Mengkalibrasi skala amper meter dan voltmeter
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
metode ilmiah berikut
4.1.3
Membuat rangkaian listrik tertutup arus searah (DC)
presentasi hasil
Indikator Inti
percobaan. 4.1.4
Melakukan percobaan rangkaian seri paralel resistor pada rangkaian listrik arus searah (DC)
4.1.5
Melakukan percobaan rangkaian seri paralel resistor pada rangkaian listrik arus searah (DC)
4.1.6
Mengumpulkan data hasil percobaan rangkaian listrik searah (DC)
4.1.7
Mengolah data hasil percobaan rangkaian listrik searah (DC)
4.1.8
Menyajikan data hasil percobaan rangkaian listrik searah (DC)
4.1.9
Mempresentasikan
laporan
hasil
percobaan
rangkaian listrik searah (DC)
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
11
03 MATERI DAN ORGANISASI PEMBELAJARAN A. Ruang Lingkup Materi Modul ini mencakup ruang lingkup materi listrik dinamis sebagai berikut: 1. Kuat arus listrik, hambatan listrik, dan hukum Ohm 2. Rangkaian resistor 3. Hukum Kirchoff 4. Energi dan daya listrik B. Organisasi Pembelajaran Guna memudahkan guru dalam mempelajari modul ini, kita akan membaginya menjadi dua topik bahasan dengan alokasi waktu sebagai berikut: Tabel 5 Organisasi Pembelajaran
Jumlah JP No.
Materi In - 1
On
In - 2
1
Kuat arus listrik, hambatan, dan hukum Ohm
1
2
1
2
Rangkaian resistor
1
2
1
3.
Hukum Kirchhoff
2
2
1
4.
Energi dan daya listrik
2
2
1
6
8
4
Total Jam Pembelajaran PKB
12
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
04 KEGIATAN PEMBELAJARAN A. Pengantar Unit Pembelajaran ini disusun sebagai salah satu aLternatif sumber belajar bagi guru maupun peserta didik untuk memahami materi relativitas. Melalui pembahasan materi pada Unit Pembelajaran ini dan guru dapat memiliki dasar pengetahuan untuk mengajarkan materi tersebut kepada peserta didik. Sementara bagi peserta didik, dapat digunakan sebagai sumber belajar untuk mencapai kompetensi dasar yang ditetapkan. Unit Pembelajaran ini dilengkapi dengan target kompetensi guru maupun peserta didik agar terjadi sinkronisasi antara kompetensi yang harus dimiliki guru dengan kompetensi dasar yang harus dikuasai peserta didik. Bahan bacaan sengaja disusun secara singkat dan padat sehingga diharapkan memudahkan guru dan peserta didik dalam memahami konten dan menghindarkan dari kesalahan konsep. Aplikasi titrasi asam basa dalam dunia nyata serta integrasi nilai-nilai keislaman akan mendorong pembelajaran yang kontekstual sekaligus menanamkan nilai-nilai karakter peserta didik. Unit Pembelajaran juga dilengkapi contoh alternatif aktivitas pembelajaran, lembar kegiatan peserta didik (LKPD), dan contoh kisi-kisi pengembangan intrumen penilaian HOTS guna memudahkan guru dalam merancang pembelajaran yang sesuai dengan daya dukung madrasah dan karakteristik peserta didik. Di akhir Unit Pembelajaran terdapat latihan tes formatif yang dapat dijadikan intrumen penilaian diri bagi guru sebelum melaksanakan Asesmen Kompetensi Guru (AKG) maupun peserta didik dalam hal penguasaan materi.
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
13
B. Aplikasi Dalam Dunia Nyata Bagaimana Ikan atau Belut Listrik Menghasilkan Listrik?
Gambar 2 Rangkaian / diagram kelistrikan pada ikan
Secara umum, beberapa ratus spesies ikan memiliki organ penghasil listrik, namun hanya sedikit yang dapat menghasilkan daya listrik yang kuat. Organ penghasil listrik yang dimiliki oleh kebanyakan ikan tersusun dari sel saraf dan sel otot yang telah mengalami perubahan penting. Bentuk organ listrik seperti piringan kecil yang memproduksi lendir disebut elektrosit, tersusun dan menyatu di bagian atas dari susunan lain yang sejajar. Pada umumnya, semua piringan menghadap arah yang sama yang memuat 150 atau 200 piringan setiap susunannya.
Gambar 3 Bagian-bagian tubuh ikan yang berlistrik
14
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
Misalnya, pada ikan torpedo terdapat 140 sampai 1000 piringan listrik pada setiap kolom. Pada ikan torpedo yang sangat besar, jumlah seluruh piringan sampai setengah juta. Prinsip kerja piringan listrik ini mirip dengan cara kerja baterai. Ketika ikan beristirahat, otot-otot yang tidak berhubungan belum aktif. Namun jika menerima pesan dari saraf, akan segera bekerja secara serentak untuk mengeluarkan daya listrik. Pada saat itu, voltase semua piringan listrik atau elektrosit menyatu, sehingga mampu menghasilkan daya listrik sampai 220 volt pada ikan torpedo atau sampai 650 volt pada belut listrik. Pada umumnya semua spesies ikan tawar hanya menghasilkan listrik ringan, kecuali sembilang listrik dan belut listrik. Ikan listrik yang hidup di laut memiliki tenaga listrik yang lebih kuat dan berbahaya, karena air laut mengandung garam yang membuat dirinya lebih tahan terhadap arus listrik. Posisi dan bentuk organ listrik ini bervariasi tergantung pada spesiesnya. Selain ikan yang dipersenjatai dengan muatan listrik potensial, ada jenis ikan lain pula yang menghasilkan sinyal bertegangan rendah 2 hingga 3 volt. Jika ikan-ikan ini tidak menggunakan sinyal listrik lemah semacam ini untuk berburu atau mempertahankan diri, lalu digunakan untuk apa? Ikan ini memanfaatkan sinyal lemah ini sebagai alat indera. Sistem indera dalam tubuh ikan ini, yang menghantarkan dan menerima sinyal-sinyal tersebut. Ikan ini menghasilkan pancaran listrik dalam suatu alat khusus di ekornya. Listrik ini dipancarkan melalui ribuan pori-pori di punggung makhluk ini dalam bentuk sinyal yang untuk sementara menciptakan medan listrik di sekitarnya. Benda apapun dalam medan ini membiaskannya, sehingga ikan ini mengetahui ukuran, daya alir dan gerak dari benda tersebut. Pada tubuh ikan ini, ada pengindera listrik yang terus menentukan medan ini seperti halnya radar.
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
15
Pendeknya, ikan ini memiliki radar yang memancarkan sinyal listrik dan menerjemahkan perubahan pada medan yang disebabkan oleh benda yang menghambat sinyal-sinyal di sekitar tubuhnya. Ketika kerumitan radar yang digunakan oleh manusia masih kita kembangkan, penciptaan mengagumkan dalam tubuh ikan seperti ini akan menjadi jelas. Bentuk tubuh belut listrik unik, hampir 7/8 bagian tubuhnya berupa ekor. Di bagian ekor inilah terdapat baterai-baterai kecil berupa lempengan-lempengan kecil yang horizontal dan vertikal. Jumlahnya sangat banyak, lebih dari 5.000 buah.T egangan listrik tiap baterai kecil ini tidak besar, tetapi kalau semua baterai dihubungkan secara berderet (seri), akan diperoleh tegangan listrik sekitar 600 volt (bandingkan dengan batu baterai yang hanya 1,5 volt). Ujung ekor bertindak sebagai kutub positif baterai dan ujung kepala bertindak sebagai kutub negatif. Belut listrik dapat mengatur hubungan antara baterai kecil dalam tubuhnya itu untuk mendapat tegangan listrik kecil dan tegangan listrik besar. Untuk navigasi, belut listrik hanya membutuhkan tegangan listrik yang kecil. Tetapi ketika berhadapan dengan musuh atau mangsanya, belut listrik akan memberikan tegangan semaksimal mungkin melalui kepala dan ekornya yang ditempelkan pada tubuh musuh atau mangsanya itu. Arus listrik sekitar 1 ampere yang ditimbulkan oleh tegangan listrik yang tinggi ini akan mengalir dan membunuh mereka. Namun hewan lain tidak terganggu karena mereka tidak bersentuhan langsung dengan ekor dan kepala belut. C. Integrasi Keislaman Allah (pemberi) cahaya (kepada) langit dan bumi. Perumpamaan cahaya Allah adalah seperti sebuah lubang yang tidak tembus, yang di dalamnya ada pelita besar. Pelita itu di dalam kaca, kaca itu seakan-akan bintang (yang bercahaya) seperti mutiara, yang dinyalakan dengan minyak dari pohon yang banyak berkahnya (yaitu) pohon zaitun yang tumbuh tidak di sebelah timur dan tidak pula
16
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
di sebelah barat, yang minyaknya saja hampir-hampir menerangi walaupun tidak di sentuh api, cahaya di atas cahaya, Allah membimbing kepada Cahaya-Nya siapa yang dia kehendaki dan Allah memperbuat perumpamaan-perumpamaan bagi manusia dan Allah Maha Mengetahui segala sesuatu.' (Al-Qur'an surat An Nur : 35)
ٌۖ َور ِهۦ َك ِم أشك ََٰو ٖة فِي َها ِمصأ ب ُٱلز َجا َجة ُّ ح فِي ُز َجا َج ٌۖة ه ِۚ ِ ت َو أٱۡل َ أر ِ س َٰ َم َٰ َو ور ٱل ه ُ اح أٱل ِمصأ بَا ُ ُ۞ٱَّللُ ن ِ ُض َمثَ ُل ن َ ي يُوقَدُ ِمنٞ َب د ُِرٞ َكأَنه َها ك أَوك ي ُء َو َل أو َل أم ِ ش َج َر ٖة ُّم َٰبَ َرك َٖة زَ أيتُونَ ٖة هَّل ش أَرقِي ٖهة َو ََّل غ أَربِي ٖهة يَكَادُ زَ أيت ُ َها ي ٓ ُض شا ٓ ِۚ ُء َويَ أ ب ه اس َو ه ور يَهأ دِي ه ِۚ ٖ ُع َل َٰى ن َ َور ِهۦ َمن ي ِۗ ِ ٱَّللُ أٱۡل َ أم َٰثَ َل ِللنه يمٞ ع ِل ُ ض ِر َ َِۚار نُّورٞ س أسهُ ن َ ٱَّللُ بِ ُك ِل ش أَيء َ ت أَم ِ ُٱَّللُ ِلن Artinya: “Allah (Pemberi) cahaya (kepada) langit dan bumi. Perumpamaan cahaya Allah, adalah seperti sebuah lubang yang tak tembus, yang di dalamnya ada pelita besar. Pelita itu di dalam kaca (dan) kaca itu seakan-akan bintang (yang bercahaya) seperti mutiara, yang dinyalakan dengan minyak dari pohon yang berkahnya, (yaitu) pohon zaitun yang tumbuh tidak di sebelah timur (sesuatu) dan tidak pula di sebelah barat(nya), yang minyaknya (saja) hampir-hampir menerangi, walaupun tidak disentuh api. Cahaya di atas cahaya (berlapis-lapis), Allah membimbing kepada cahaya-Nya siapa yang dia kehendaki, dan Allah memperbuat perumpamaan-perumpamaan bagi manusia, dan Allah Maha Mengetahui segala sesuatu.” [QS. An-Nur:35] Sekilas Tentang Listrik Di abad modern ini, listrik sangatlah penting dalam kehidupan sehari-hari. Begitu pentingnya hampir tidak ada teknologi tanpa menggunakan listrik, dengan kata lain listrik sudah menjadi bagian penting dalam kehidupan sehari-hari. Di Pusat Pembangkit Listrik, energi primer (seperti minyak, batubara, gas, panas bumi dan lain-lain) di ubah menjadi energi listrik, alat pengubah energi tersebut adalah generator, generator mengubah energi mekanis (gerak) menjadi energi listrik. Adanya perpindahan energi dalam sutu rangkaian akan membangkitkan medan listrik (elektro magnetik) sehingga timbullah apa yang disebut dengan arus listrik.
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
17
Berbicara tentang listrik tidak terlepas dengan bola lampu, berbicara tentang bola lampu tidak terlepas dari seorang ilmuwan yang bernama Thomas Alva Edison (lahir tahun 1847 M) yang telah berhasil menciptakan dan mengembangkan penggunaan listrik sebagai alat penerang. Meskipun Thomas Alva Edison dianggap sebagai penemu bola lampu namun beberapa tahun sebelumnya di Paris, lampu sudah digunakan sebagai alat penerangan. Begitupun jauh sebelum para ilmuwan tersebut berhasil dengan temuannya Al-Qur'an yang diturunkan kepada Rasulullah Muhammad SAW telah menulis tentang Prinsip Dasar Listrik, yaitu dalam Surat An Nur ayat 35. D. Bahan Bacaan 1. Kuat arus listrik, hambatan, dan hukum Ohm a. Kuat arus listrik Kuat arus listrik merupakan pergerakan partikel-partikel bermuatan yang melalui suatu titik pada suatu rangkaian listrik. Menggunakan istilah arus dalam konteks ini merupakan penyederhanaan untuk mengatakan sesuatu yang terjadi di dalam kawat, yaitu aliran muatan. Partikel bermuatan yang bergerak dalam penghantar disebut sebagai pembawa muatan. Tidak semua muatan yang bergerak menimbulkan arus. Elektron yang bergerak secara acak dalam penghantar tidak akan menimbulkan arus listrik, harus ada pergerakan muatan dalam satu arah supaya terjadi arus listrik. Arah arus listrik disepakati sesuai dengan arah pergerakan pembawa muatan positif, istilah arus ini disebut sebagai arus konvensional. Namun kenyataannya, pembawa muatan yang bergerak adalah partikel-partikel elektron bermuatan negatif yang berlawanan arah dengan arus konvensional. Meskipun demikian sampai saat ini tetap berlaku bahwa arah arus listrik sesuai dengan pembawa muatan positif dengan asumsi bahwa pergerakan pembawa muatan positif memiliki efek yang sama dengan pergerakan pembawa muatan negatif.
18
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
Gambar 4 Arah arus listrik
Syarat-syarat arus listrik dapat mengalir dalam penghantar kawat, yaitu: rangkaian harus tertutup dan harus ada beda potensial antara dua titik dalam rangkaian listrik. Misalkan pada rangkaian listrik tertutup dengan sebuah baterai, arus listrik mengalir dari kutub positif ke kutub negatif baterai seperti ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar 5 Rangkaian Tertutup (Loop)
Kuat arus ( i ) di definisikan sebagai : Jumlah muatan yang mengalir melalui suatu penampang persatuan waktu. Karena arah arus adalah searah dengan arah muatan positif, maka jumlah muatan yang lewat adalah jumlah muatan positif.
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
19
i=
dq dt
dq = jumlah muatan (Coulomb) dt = selisih waktu (detik) i = kuat arus Satuan dari kuat arus adalah Coulomb/detik yang tidak lain adalah : Ampere. Ditinjau dari suatu konduktor dengan luas penampang A dalam suatu interval dt; maka jumlah muatan yang lewat penampang tersebut adalah jumlah muatan yang terdapat dalam suatu silinder dengan luas penampang A, yang panjangnya V dt.
Bila n adalah partikel persatuan volume dan e muatan tiap partikel, maka dq = n.e.V.A.dt sehingga diperoleh besarnya :
i=
dq = n. e.V . A dt
Ampere
Rapat arus J didefinisikan sebagai kuat arus persatuan luas.
J=
i = n. e.V A
Ampere/m2
b. Hambatan dan Hukum Ohm Hubungan antara tegangan, kuat arus dan hambatan dari suatu konduktor dapat diterangkan berdasarkan hukum OHM.
20
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
Dalam suatu rantai aliran listrik, kuat arus berbanding lurus dengan beda potensial antara kedua ujung-ujungnya dan berbanding terbalik dengan besarnya hambatan kawat konduktor tersebut. Hambatan kawat konduktor biasanya dituliskan sebagai “R”.
i=
V A − VB R
I = kuat arus VA - VB = beda potensial titik A dan titik B R = hambatan Besarnya hambatan dari suatu konduktor dinyatakan dalam R = .
L A
R = hambatan
satuan = ohm
L = panjang konduktor
satuan = meter
A = luas penampang
satuan = m2
= hambat resistivitas
jenis
atau satuan = ohm meter
Dari hubungan diatas dapat disimpulkan bahwa : 1. Hambatan berbanding lurus dengan panjang konduktor. 2. Hambatan berbanding terbalik dengan luas penampang konduktor. 3. Hambatan berbanding lurus dengan resistivitas atau hambat jenis dari konduktor tersebut.
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
21
Harga dari hambat jenis/resistivitas antara nol sampai tak terhingga.
= 0 disebut sebagai penghantar sempurna (konduktor ideal). = ~ disebut penghantar jelek (isolator ideal). Hambatan suatu konduktor selain tergantung pada karakteristik dan geometrik benda juga tergantung pada temperatur. Sebenarnya lebih tepat dikatakan harga resistivitas suatu konduktor adalah tergantung pada temperatur.
Grafik hambat jenis lawan temperatur untuk suatu konduktor memenuhi hubungan :
(t) = 0 + at + bt 2 + ... (t) = hambat jenis pada suhu t 0 C 0 = hambat jenis pada suhu 0 0 C a, b = konstanta. Untuk suhu yang tidak terlampau tinggi, maka suhu t 2 dan pangkat yang lebih tinggi dapat diabaikan sehingga diperoleh :
22
(t )
(t )
= + a. t . = 0
= (1 + . t ) 0
0
+
a. t .
0
0
= koefisien suhu hambat jenis
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
Karena hambatan berbanding lurus dengan hambat jenis, maka diperoleh : R(t) = R0 ( 1 + .t ) Berikut ini tabel bahan dan nilai hambatan jenis : Tabel 6 Bahan Dan Nilai Hambatan Jenis
2. Rangkaian Resistor Hambatan dapat dirangkai seri atau paralel, atau kombinasi seri-paralel, Setiap rangkaian hambatan dapat digantikan dengan sebuah hambatan pengganti (Rp).
Gambar 6 Rangkaian hambatan (a) rangkaian seri, (b) rangkaian paralel, (c) rangkaian seriparalel
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
23
Susunan Seri
Bila tahanan-tahanan : R1, R2, R3, ... disusun secara seri, maka : Kuat arus (I) yang lewat masing-masing tahanan sama besar : ⎯→ i = i1 = i2 = i3 = .... ⎯→ VS = Vad = Vab + Vbc + Vcd + ... ⎯→ RS = R1 + R2 + R3 + ... Susunan Paralel
Bila disusun secar paralel, maka : ⎯→ Beda potensial pada masing-masing ujung tahanan besar ( VA = VB ). ⎯→ i + i1 + i2 + i3 + .... ⎯→
1 1 1 1 = + + +... R p R1 R2 R3
Alat Ukur Kuat Arus, Beda Tegangan Dan Tahanan
Jembatan wheatstone
24
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
Dipakai untuk mengukur besar tahanan suatu penghantar.
Jembatan wheatstone terdiri dari empat tahanan disusun segi empat dan Galvanometer. •
R1 dan R2 biasanya diketahui besarnya.
•
R3 tahanan yang dapat diatur besarnya sehingga tidak ada arus yang mengalir lewat rangkaian B-C-G (Galvanometer).
•
RX tahanan yang akan diukur besarnya. Bila arus yang lewat G = 0, maka : RX . R2 = R1 . R3
RX =
R1 . R3 R2
Amperemeter/Galvanometer . Alat ini : •
Dipakai untuk mengukur kuat arus.
•
Mempunyai hambatan yang sangat kecil.
•
Dipasang seri dengan alat yang akan diukur.
Untuk mengukur kuat arus yang sangat besar (melebihi batas ukurnya) dipasang tahanan SHUNT paralel dengan Amperemeter (alat Amperemeter dengan tahanan Shunt disebut AMMETER)
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
25
Sebuah Amperemeter yang mempunyai batas ukur maksimum I Ampere dan tahanan dalam Rd Ohm, supaya dapat dipakai untuk mengukur arus yang kuat arusnya n x i Ampere harus dipasang Shunt sebesar :
RS =
1 Rd Ohm n −1
* Voltmeter. Alat ini : •
Dipakai untuk mengukur beda potensial.
•
Mempunyai tahanan dalam yang sangat besar.
•
Dipasang paralel dengan alat (kawat) yang hendak diukur potensialnya.
Untuk mengukur beda potensial yang melebihi batas ukurnya, dipasang tahanan depan seri dengan Voltmeter.
Untuk mengukur beda potensial n x batas ukur maksimumnya, harus dipasang tahanan depan (RV): Rv = ( n - 1 ) Rd
Ohm
3. Hukum Kirchhoff Rangkaian listrik yang diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari tidak sebatas rangkaian seri dan rangkaian paralel saja, ada juga rangkaian majemuk kompleks. Rangkaian majemuk kompleks pada umumnya tidak dapat diselesaikan
26
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
dengan mudah dengan prinsip rangkaian seri paralel. Rangkaian majemuk pada umumnya dapat diselesaikan dengan hukum Kirchhoff I dan hukum Kirchhoff II. a. Hukum Kirchhoff 1 menyatakan: “Arus Total yang masuk melalui suatu titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan arus total yang keluar dari titik percabangan tersebut.” Secara matematis, ∑ 𝐼𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 = ∑ 𝐼𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟
Gambar 7 Hukum I Kirchhoff
Dari gambar diatas, ∑ 𝐼𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 = ∑ 𝐼𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 I1 = I2 + I3 + I4 = I5 b. Hukum Kirchhoff II Hukum II kirchoff menjelaskan mengenai beda potensial pada suatu rangkaian tertutup. berbunyi: “Pada setiap rangkaian tertutup, jumlah aljabar dari beda potensial harus sama dengan nol”. Secara matematis, Hukum II Kirchoff ini dirumuskan dengan persamaan, ∑𝜀 + ∑𝑉 = 0 Jumlah aljabar gaya gerak listrik ( GGL ) dalam satu rangkaian tertutup ( Loop ) sama dengan jumlah aljabar hasil kali i x R dalam rangkaian tertutup itu.
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
27
= i.R Untuk menuliskan persamaan diatas, perlu diperhatikan tanda dari pada GGL, yaitu sebagai berikut :
: positif
: negatif Dimana : arah i adalah arah acuan dalam loop itu Sebagai contoh daripada pemakaian Hukum Kirchoff misalnya dari rangkaian listrik di bawah ini :
Misalkan hendak menghitung besarnya arus yang mengalir pada masing-masing tahanan, maka dengan cara: − Tentukan masing-masing arus yang mengalir pada R1, R2, R3, R4, R5 dan Rd adalah i1, i2, i3, i4, i5 dan I − Arah referensi pada masing-masing I loop adalah : arah searah dengan jarum jam.
28
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
Hukum kirchoff II.
Pada lopp I : i1 R1 + I3 R3 - I2 R2 = 0.....................( 1 ) Pada loop II : i4 R4 - i3 R3 - i5 R5 = 0.....................( 2 ) Pada loop III ; i2 R2 + i5 R5 + i.rd = ....................( 3 )
Hukum Kirchoff I . Pada titik A : I = I1 + i2...........................................( 4 ) Pada titik D : I4 + I5 = i...........................................( 5 ) Pada titik C : I2 + I3 = i5......................................( 6 ) Dengan 6 buah persamaan di atas, dapat dihitung i 1 ; i2 ; i3 ; i4 ; i5 dan i .
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
29
4. Energi dan Daya Listrik Energi listrik dalam sebuah penghantar yang mengalirkan arus listrik secara kuantitatif merupakan besar muatan (dalam coulomb) dikalikan beda potensial kedua ujung penghantar. Satuan energi listrik dalam sistem SI adalah joule (J). Karena gerakan muatan-muatan bebas yang menumbuk partikel yang tetap dalam penghantar, maka terjadi perpindahan energi kinetik menjadi energi kalor, sehingga penghantar menjadi panas. Hubungan antara gerakan muatan yang disebabkan oleh kuat medan dengan panas yang ditimbulkan, berdasarkan JOULE, sebanding : 1. Tahanan kawat penghantar. 2. Pangkat dua kuat arus dalam kawat penghantar. 3. Waktu selama arus mengalir.
W = i 2 . R. t = V . i . t
Joule
Dengan : W = Jumlah Kalor (Joule). i = Kuat arus yang mengalir (Ampere). R = Tahanan kawat penghantar (Ohm). t = Waktu (detik). V = Beda potensial antara dua titik A dan B (Volt). Karena : 1 kalori = 4,2 Joule dan 1 Joule = 0,24 Kalori W = 0,24 i 2 . r . t = 0,24 V . i . t
30
Kalori
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
Daya (Efek Arus Listrik) Daya adalah banyaknya usaha listrik (energi listrik) yang dapat dihasilkan tiap detik.
DAYA =
DAYA ( P) =
atau P =
V . i. t = V .i t
dw = V .i dt
USAHA WAKTU
joule/detik
(Volt -Ampere = Watt)
Contoh soal dan pembahasan 1. Dua buah kawat tembaga dengan panjang yang sama memiliki diameter 1 mm dan 2 mm. Kedua kawat dihubungkan dengan sumber tegangan yang sama besar. Rasio antara arus listrik yang mengalir pada kawat berdiameter 1 mm dan kawat berdiameter 2 mm adalah ... A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. 1 : 4
D. 2 : 1
E. 4 : 1
Pembahasan : D1 = 1 mm D2 = 2 mm 𝑉 𝐼1 𝑅2 𝑅1 = = 𝑉 𝐼2 𝑅1 𝑅2 𝐼1 𝐼2
𝑅
𝐷
2
1 2
1
= 𝑅2 = (𝐷1 ) = (2) = 4 1
2
Sehingga I1 : I2 = 1 : 4
2. Sebuah kawat penghantar yang dihubungkan dengan baterai 6V mengalir arus listrik sebesar 0,5 A. Jika kawat dipotong menjadi dua bagian sama
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
31
panjang dan dihubungkan pararel satu sama lain ke baterai maka arus yang mengalir sekarang adalah… Pembahasan: Pada saat kawat dipotong menjadi dua bagian maka nilai hambatannya adalah 𝑅1 𝑅2
=
𝑙 𝜌 1 𝐴
𝑙 𝜌 2
=
𝐴
𝑙1 𝑙2
𝑙1
=
1
0.5 𝑙1
= 2, 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝑅2 = 2 𝑅1
Apabila kedua hambatan tersebut dipararel menghasilkan nilai: 1 𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
=
1 0,5𝑅1
+
1
=
0,5𝑅1
2 𝑅1
+
2 𝑅1
=
4 𝑅1
→ 𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =
𝑅1 4
Menurut persamaan V = IR2, maka antara arus dan hambatan berbanding terbalik menghasilkan: 𝐼𝑏𝑎𝑟𝑢 𝐼𝑙𝑎𝑚𝑎
=
𝑅𝑙𝑎𝑚𝑎 𝑅𝑏𝑎𝑟𝑢
=
𝑅1 𝑅1 4
= 4, →
𝐼𝑏𝑎𝑟𝑢 0,5
=4
𝐼𝑏𝑎𝑟𝑢 = 2 𝑎𝑚𝑝𝑒𝑟 3. Sebuah kabel dengan memilki Panjang l, luas penampang A dan hambatan R. Jika kabel lain memiliki panjang setengah Panjang pertama dan luas penampang 3A maka setelah diukur didapati konduktifitas kabel kedua adalah 4 kali konduktifitas kabel pertama. Hambatan kabel kedua adalah …. R A. 3
B. 3/2
C. 3/8
D. 2/3
E. 4/3
Penyelesaian 𝑅=𝑝
𝑙 𝐴
𝑅2 = 4𝑝. 0,5
𝑙 3𝐴
2 𝑙 𝑝 3 𝐴 2 𝑅₂ = 𝑅 3 𝑅₂ =
32
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
4. Perhatikan rangkaian listrik berikut ini
Baterai 12 V dihubungkan pada tiga buah resistor R₁, R₂ dan R₃ yang masing – masing adalah 3 ohm, 6 ohm dan 4 ohm. Arus yang mengalir pada R₂ adalah … amper A. 2
B. 2/3
C. 4/3
D. ¾
E. 1
Pembahasan: R1 dan R2 disusun parallel dengan hambatan total 𝑅𝑝 =
R₁.R₂ R₁+R₂
=
3.6 3+6
= 2 𝑜ℎ𝑚 kemudian dirangkai seri dengan R3,
maka hambatan total: Rtotal = Rp + R₃ , Rtotal = 2 + 4 = 6 ohm 𝐼 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =
𝑉 2 = = 2𝐴 𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 6
Kuat arus yang mengalir pada R₂ adalah .... 𝑅1 𝐼 = 1 𝐼 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙, 𝑅 + 𝑅3 2
𝐼₂ =
3 6 2 2= = 𝐴 3+6 9 3
Jawaban : B 5. Tiga buah hambatan masing-masing bernilai 1 ohm, 2 ohm, 2 ohm dan sebuah sumber tegangan 8 volt dirangkai seperti pada gambar. Tegangan pada hambatan 𝑅1 adalah…. A. 2 V
B. 4 V
C. 6 V
D. 8 V
E. 9 V
Pembahasan : Tentukan R total
1 𝑅𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙
= 1+
1 2
3
2
= 2 → 𝑅𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙 = 3 2
𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑅𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙 + 𝑅𝑠𝑒𝑟𝑖 = 3 + 2 =
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
8 3
33
Tentukan I total , maka 𝐼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =
𝑉 𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
→
8 8 3
=3
Maka V pada 𝑅1 = 𝐼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 . 𝑅1 = 3 . 2 = 6 𝑉 6. Tiga buah hambatan masing-masing R1 = 3 ohm, R2 = 4 ohm, dan R3 = 5 ohm disusun seperti pada gambar di bawah ini.
Tegangan pada titik 1 adalah 24 Volt dan tegangan pada titik 2 adalah 10 Volt. Arus listrik yang mengalir pada R1 dan R2 adalah 2 ampere. Tegangan dititik 3 adalah... A. 10 Volt
B. 12 Volt
C. 16 Volt
D. 18 Volt
E. 24 Volt
Pembahasan : Besaran yang diketahui. Dari hukum II Kirchhoff beda potensial antara titik 1 dan 0 dapat dituliskan di titik 0, gunakan hukum I Kirchhoff untuk menentukan arus pada hambatan R3 Gunakan kembali Hukum II Kirchoff pada titik 0 dan 3 untuk menentukan tegangan dititik 3
34
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
7. Sebuah pesantren membangun 8 (delapan) ruang kelas dengan ukuran yang hampir sama untuk kegiatan pembelajaran (ta’lim). Untuk memenuhi penerangan setiap ruangan, seorang guru memesan berlangganan PLN dengan daya 2200 Watt; 220 volt. Jika pada setiap ruangan akan dipasang lampu dengan nilai hambatan masing-masing 528 Ω, maka jumlah lampu maksimal yang dapat dipasang pada setiap ruangan agar iluminasi merata di setiap ruangan adalah .... A. 2 buah B. 3 buah
C. 4 buah
D. 5 buah
E. 10 buah
Pembahasan Diketahui: P = 2200 Watt V = 220 Volt banyaknya ruangan = 8 R = 528 Ω 𝑃=
𝑉2 , 𝑅𝑝
𝑅𝑝 =
𝑉2 , 𝑃
𝑅𝑝 =
2202 = 22 2200
Sehingga, banyaknya lampu adalah 𝑛. 𝑅𝑝 =
528 , 8
𝑛. 22 = 66 𝑠𝑒ℎ𝑖𝑛𝑔𝑔𝑎 𝑛 = 3
8. Sebuah pemanas air dengan spesifikasi 1.000 watt 220 volt digunakan untuk memanaskan air sampai mendidih selama 15 menit. Apabila pemanas ini dipasang pada tegangan listrik 110 volt, waktu yang diperlukan sampai air mendidih adalah …. A. 15 menit B. 30 menit
C. 45 menit
D. 60 menit
E. 90 menit
Pembahasan : Dari soal diperoleh: 𝑃1 = 1000 𝑤𝑎𝑡𝑡 𝑉1 = 220 𝑣𝑜𝑙𝑡
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
35
𝑉2 = 110 𝑣𝑜𝑙𝑡 , 𝑡1 = 15 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡,
𝑅1 = 𝑅2
Daya listrik dirumuskan : 𝑃= 𝑃=
𝑉2
→
𝑅 𝑊 𝑡
𝑃1 𝑃2
=
𝑉1 2 𝑉2
2
1000
→
𝑃2
2202
= 1102 → 𝑃2 =
1000 4
= 25 𝑤𝑎𝑡𝑡
𝑚𝑎𝑘𝑎 𝑊 = 𝑃. 𝑡
𝑊1 = 𝑊2 sehingga 𝑃1 . 𝑡1 = 𝑃2 . 𝑡2 maka diperoleh 𝑡2 =
𝑃1 .𝑡1 𝑃2
→
1000 .15 25
→ 60 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
9. Dua buah resistor sama besar terhubung secara seri dengan sebuah baterai sehingga daya total yang terdisipasi adalah 20 watt. Bila kedua resistor tadi dihubungkan secara paralel, maka besar daya total yang terdisipasi (dalam watt) adalah .... A. 80
B. 60
C. 40
D. 20
E. 10
Pembahasan : di seri : 𝑅1 = 𝑅 + 𝑅 = 2𝑅 𝑅.𝑅
1
di paralel : 𝑅2 = 𝑅+𝑅 = 2 𝑅 𝑑𝑎𝑟𝑖 𝑃 =
𝑣2 → 𝑣 2 = 𝑃. 𝑅, 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝑃1 = 𝑅2 𝑃2 𝑅
𝑅
1
2𝑅. 𝑃1 = 2 𝑃2 → 2𝑃1 = 2 𝑃2 , sehingga 4𝑃1 = 𝑃2 = 4(20) → 𝑃2 = 80 𝑤 E. Aktivitas Pembelajaran 1. Aktivitas Pembelajaran Topik 1: Kuat arus listrik, hambatan, dan Hukum Ohm a. Kegiatan In Learning Service-1 (2 JP) Aktivitas ini dilakukan secara tatap muka bersama fasilitator dan teman sejawat untuk mengkaji materi dan melakukan kegiatan pembelajaran. Langkah-langkah kegiatan:
36
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
1)
Membaca
bagian
pendahuluan
modul
untuk
memahami
tujuan
pembelajaran dan target kompetensi guru dan peserta didik. 2) Peserta dibagi menjadi beberapa kelompok. 3) Setiap kelompok diberikan tanggungjawab untuk menelaah contoh aktivitas peserta didik dalam pembelajaran yang akan dilakukan dalam aktivitas on disesuaikan dengan daya dukung dan karakteristik peserta didik, menelaah LKPD, dan membuat instrumen penilaian HOTS. 4) Peserta
dapat
melakukan
simulasi
pembelajaran
atau
mengerjakan/mempraktikkan LKPD. 5) Setiap kelompok mempresentasikan hasil telaahnya.
b. Kegiatan On Job Training (2 JP) Pada kegiatan ini, setiap guru mempraktikkan pembelajaran terhadap peserta didik di madrasah masing-masing sesuai dengan perangkat pembelajaran yang telah disempurnakan pada kegiatan in-1. Contoh model pembelajaran yang dapat digunakan adalah model Inkuiri terbimbing dengan sintak: 1) Pembukaan(Introduction) 2) Menanya(Questioning) 3) Merencanakan(Planning) 4) Mengimplementasikan(Implementing) 5) Menyimpulkan(Concluding) 6) Melaporkan(Reporting)
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
37
Kegiatan Pembelajaran Pertemuan 1 ( 2 x 45 menit) Materi: Kuat arus listrik, hambatan, dan hukum Ohm(Praktikum) Tabel 7 Desain Pembelajaran Topik 1 Pertemuan 1
No.
Aktivitas Peserta Didik
1
Menyimak dan merespon
Melakukan aktivitas
guru.
pendahuluan:
(Introduction and
- Menginformasikan tujuan
Questioning)
Aktivitas Guru
Waktu 15 menit
pembelajaran. - Menginformasikan garis besar aktivitas pembelajaran yang akan dilakukan. - Menginformasikan cakupan materi secara umum. - Menyampaikan apersepsi dan motivasi, dengan memberikan pertanyaan yang membangkitkan minat peserta didik, misalnya menyampaikan manfaat listrik dalam berbagai bidang kehidupan.
2
38
Membentuk kelompok
Membagi peserta didik
masing-masing 3-4
menjadi beberapa kelompok
orang.
heterogen terdiri dari 3-4
(Planning)
orang.
5 menit
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
3
Membaca LKPD secara
Membagikan LKPD.
5 menit
Melakukan percobaan
Menginstruksikan peserta
30 menit
dan mencatat data hasil
didik untuk melakukan
percobaan sesuai
percobaan sesuai dengan
dengan LKPD.
LKPD 1 serta mengingatkan
(Implementing)
etika bekerja di
cermat. 4
laboratorium. 5
Berdiskusi di dalam
- Memfasilitasi peserta
kelompok untuk
didik untuk melakukan
mengolah data dan
praktikum secara
menentukan tegangan
berkelompok.
dan arus listrik serta
- Mendorong peserta didik
kaitannya dalam
untuk aktif bekerjasama
rangkaian listrik sesuai
dan berdiskusi.
LKPD.
- Mendorong peserta didik untuk bersikap hati-hati
6
Membandingkan hasil
dan objektif (menuliskan
percobaan dengan
data sesuai fakta) dalam
literatur, atau hasil
melakukan percobaan.
kelompok lain. Jika
- Melakukan penilaian
terjadi perbedaan yang
proses pembelajaran
signifikan menganalisis
terhadap peserta didik.
sebab-sebab ralatnya. 7
Menyusun simpulan percobaan yang dilakukan. Simpulan dapat dituliskan dalam kertas karton untuk
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
39
dipresentasikan dalam forum kelas. (Concluding) 8
Perwakilan kelompok
Memfasilitasi presentasi dan
mempresentasikan hasil
terjadinya dan diskusi kelas.
20 menit
diskusinya, kesimpulan hasil percobaan. (reporting) 9
Menyimak dan merespon
Melakukan aktivitas
guru.
penutup: -
Melakukan verifikasi
-
Melakukan umpan baik
-
Menyampaikan
15 menit
sistematika laporan praktikum dan penugasan untuk pertemuan berikutnya
c. Kegiatan In Learning Service-2 (2 JP) Kegiatan ini dilakukan secara tatap muka bersama fasilitator dan teman sejawat untuk melaporkan dan mendiskusikan hasil kegiatan on. Agar hambatan selama pembelajaran terekam dengan baik, lakukan refleksi pelaksanaan pembelajaran dan tuliskan ke dalam lembar berikut:
40
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
Tabel 8 Refleksi Pelaksanaan Pembelajaran On Job Training Topik 1
No.
Refleksi Aktivitas Peserta
Refleksi Aktivitas
Hambatan
Didik
Guru
Lain
1 2 3 dst
Diskusikan hambatan pelaksanaan pembelajaran Anda dengan teman sejawat untuk mendapatkan pemecahan masalah guna perbaikan pembelajaran yang akan datang. 2. Aktivitas Pembelajaran Topik 2: Rangkaian resistor a. Kegiatan In Learning Service-1 (2 JP) Dalam aktivitas topik 2 ini, kegiatan In Learning Service-1 sama dengan aktivitas pembelajaran topik 1. Kegiatan dilakukan secara tatap muka bersama fasilitator dan teman sejawat untuk mengkaji materi dan melakukan kegiatan pembelajaran meliputi membaca modul, mendiskusikan materi ajar yang sulit atau
berpeluang
terjadi
miskonsepsi,
menyempurnaan
rancangan
pembelajaran, LKPD, dan menyusun instrumen penilaian proses dan hasil belajar. b. Kegiatan On Job Training (2 JP) Pada kegiatan ini, setiap guru mempraktikkan pembelajaran terhadap peserta didik di madrasah masing-masing sesuai dengan perangkat pembelajaran yang telah disempurnakan pada kegiatan in-1. Model pembelajaran yang digunakan adalah model Inkuiri terbimbing dengan sintak: 1. Pembukaan(Introduction) 2. Menanya(Questioning)
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
41
3. Merencanakan(Planning) 4. Mengimplementasikan(Implementing) 5. Menyimpulkan(Concluding) 6. Melaporkan(Reporting) Kegiatan Pembelajaran Pertemuan 2 ( 2 x 45 menit) Materi: Rangkaian resistor Tabel 9 Desain Pembelajaran topik 2 pertemuan 2
No.
Aktivitas Peserta Didik
1
Menyimak dan merespon
Melakukan aktivitas
guru.
pendahuluan:
(Introduction and
- Menginformasikan tujuan
Questioning)
Aktivitas Guru
Waktu 15 menit
pembelajaran. - Menginformasikan garis besar aktivitas pembelajaran yang akan dilakukan. - Menginformasikan cakupan materi secara umum. - Menyampaikan apersepsi dan motivasi, dengan memberikan pertanyaan yang membangkitkan minat peserta didik, misalnya menyampaikan model rangkaian listrik
42
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
dalam kehidupan seharihari. 2
3
Membentuk kelompok
Membagi peserta didik
5 menit
masing-masing 3-4
menjadi beberapa kelompok
orang.
heterogen terdiri dari 3-4
(Planning)
orang.
Membaca LKPD secara
Membagikan LKPD.
5 menit
Melakukan percobaan
Menginstruksikan peserta
30 menit
dan mencatat data hasil
didik untuk melakukan
percobaan sesuai
percobaan sesuai dengan
dengan LKPD.
LKPD 2 serta mengingatkan
(Implementing)
etika bekerja di
cermat. 4
laboratorium. 5
6
Berdiskusi di dalam
- Memfasilitasi peserta
kelompok untuk
didik untuk melakukan
mengolah data dan
praktikum secara
menentukan tegangan
berkelompok.
serta arus listrik pada tiap
- Mendorong peserta didik
rangkaian resistor sesuai
untuk aktif bekerjasama
LKPD.
dan berdiskusi.
Membandingkan hasil
- Mendorong peserta didik
percobaan dengan
untuk bersikap hati-hati
literatur, atau hasil
dan objektif (menuliskan
kelompok lain. Jika
data sesuai fakta) dalam
terjadi perbedaan yang
melakukan percobaan.
signifikan menganalisis sebab-sebab ralatnya.
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
43
7
Menyusun simpulan
- Melakukan penilaian
percobaan yang
proses pembelajaran
dilakukan. Simpulan
terhadap peserta didik.
dapat dituliskan dalam kertas karton untuk dipresentasikan dalam forum kelas. (Concluding) 8
Perwakilan kelompok
Memfasilitasi presentasi dan
mempresentasikan hasil
terjadinya dan diskusi kelas.
20 menit
diskusinya, kesimpulan hasil percobaan. (reporting) 9
Menyimak dan merespon
Melakukan aktivitas
guru.
penutup: -
Melakukan verifikasi
-
Melakukan umpan baik
-
Menyampaikan sistematika laporan praktikum dan penugasan untuk pertemuan berikutnya
44
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
c. Kegiatan In Learning Service-2 (2 JP) Kegiatan ini dilakukan secara tatap muka bersama fasilitator dan teman sejawat untuk melaporkan dan mendiskusikan hasil kegiatan on. Agar hambatan selama pembelajaran terekam dengan baik, isikan ke dalam lembar berikut: Tabel 10 Refleksi Pelaksanaan Pembelajaran On Job Training Topik 2
No.
Refleksi Aktivitas Peserta Didik
Refleksi Aktivitas Guru
Hambatan Lain
1 2 3 dst Diskusikan hambatan pelaksanaan pembelajaran Anda dengan teman sejawat untuk mendapatkan pemecahan masalah guna perbaikan pembelajaran yang akan datang. 3. Aktivitas Pembelajaran Topik 3: Hukum Kirchhoff a. Kegiatan In Learning Service-1 (2 JP) Dalam aktivitas topik 3 ini, kegiatan In Learning Service-1 sama dengan aktivitas pembelajaran topik 2. Kegiatan dilakukan secara tatap muka bersama fasilitator dan teman sejawat untuk mengkaji materi dan melakukan kegiatan pembelajaran meliputi membaca modul, mendiskusikan materi ajar yang sulit atau berpeluang terjadi miskonsepsi, menyempurnaan rancangan pembelajaran, LKPD, dan menyusun instrumen penilaian proses dan hasil belajar.
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
45
b. Kegiatan On Job Training (2 JP) Pada kegiatan ini, setiap guru mempraktikkan pembelajaran terhadap peserta
didik
pembelajaran
di
madrasah
yang
telah
masing-masing
disempurnakan
sesuai pada
dengan
kegiatan
perangkat
in-1.
Model
pembelajaran yang digunakan adalah model Inkuiri terbimbing dengan sintak: 1. Pembukaan(Introduction) 2. Menanya(Questioning) 3. Merencanakan(Planning) 4. Mengimplementasikan(Implementing) 5. Menyimpulkan(Concluding) 6. Melaporkan(Reporting) Kegiatan Pembelajaran Pertemuan 3 ( 4 x 45 menit) Materi: Hukum Kirchhoff Tabel 11 Desain Pembelajaran Topik 3 Pertemuan 3
No. 1
Aktivitas Peserta Didik
Aktivitas Guru
Menyimak dan
Melakukan aktivitas
merespon guru.
pendahuluan:
(Introduction and
- Menginformasikan tujuan
Questioning)
Waktu 20 menit
pembelajaran. - Menginformasikan garis besar aktivitas pembelajaran yang akan dilakukan. - Menginformasikan cakupan materi secara umum.
46
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
- Menyampaikan apersepsi dan motivasi, dengan memberikan pertanyaan yang membangkitkan minat peserta didik, misalnya menyampaikan aplikasi Hukum Kirchhoff dalam kehidupan seharihari. 2
3
Membentuk kelompok
Membagi peserta didik
5 menit
masing-masing 3-4
menjadi beberapa kelompok
orang.
heterogen terdiri dari 3-4
(Planning)
orang.
Membaca LKPD secara
Membagikan LKPD.
5 menit
Melakukan percobaan
Menginstruksikan peserta
100 menit
dan mencatat data hasil
didik untuk melakukan
percobaan sesuai
percobaan sesuai dengan
dengan LKPD.
LKPD 3 serta mengingatkan
(Implementing)
etika bekerja di laboratorium.
Berdiskusi di dalam
- Memfasilitasi peserta didik
cermat. 4
5
kelompok untuk
untuk melakukan
mengolah data dan
praktikum secara
menentukan arus listrik
berkelompok.
pada tiap rangkaian dua
6
- Mendorong peserta didik
loop sesuai LKPD.
untuk aktif bekerjasama
Membandingkan hasil
dan berdiskusi.
percobaan dengan literatur, atau hasil
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
47
kelompok lain. Jika
7
- Mendorong peserta didik
terjadi perbedaan yang
untuk bersikap hati-hati
signifikan menganalisis
dan objektif (menuliskan
sebab-sebab ralatnya.
data sesuai fakta) dalam
Menyusun simpulan
melakukan percobaan.
percobaan yang
- Melakukan penilaian
dilakukan. Simpulan
proses pembelajaran
dapat dituliskan dalam
terhadap peserta didik.
kertas karton untuk dipresentasikan dalam forum kelas. (Concluding) 8
Perwakilan kelompok
Memfasilitasi presentasi dan
mempresentasikan hasil
terjadinya dan diskusi kelas.
20 menit
diskusinya, kesimpulan hasil percobaan. (reporting) 9
Setiap siswa
Mengecek kerja siswa dan
mengerjakan tugas
memberikan penguatan pada
akhir pada percobaan
aspek-aspek yang sudah
20 menit
benar 10
Menyimak dan
Melakukan aktivitas penutup:
merespon guru.
-
Melakukan verifikasi
-
Melakukan umpan baik
-
Menyampaikan sistematika
10 menit
laporan praktikum dan penugasan untuk pertemuan berikutnya
48
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
c. Kegiatan In Learning Service-2 (1 JP) Kegiatan ini dilakukan secara tatap muka bersama fasilitator dan teman sejawat untuk melaporkan dan mendiskusikan hasil kegiatan on. Agar hambatan selama pembelajaran terekam dengan baik, isikan ke dalam lembar berikut: Tabel 12 Refleksi Pelaksanaan Pembelajaran On Job Training Topik 2
No.
Refleksi Aktivitas Peserta Didik
Refleksi Aktivitas
Hambatan
Guru
Lain
1 2 3 dst Diskusikan hambatan pelaksanaan pembelajaran Anda dengan teman sejawat untuk mendapatkan pemecahan masalah guna perbaikan pembelajaran yang akan datang. 4. Aktivitas Pembelajaran Topik 4: Energi dan Daya listrik a. Kegiatan In Learning Service-1 (1 JP) Dalam aktivitas topik 4 ini, kegiatan In Learning Service-1 sama dengan aktivitas pembelajaran topik 3. Kegiatan dilakukan secara tatap muka bersama fasilitator dan teman sejawat untuk mengkaji materi dan melakukan kegiatan pembelajaran meliputi membaca modul, mendiskusikan materi ajar yang sulit atau berpeluang terjadi miskonsepsi, menyempurnaan rancangan pembelajaran, LKPD, dan menyusun instrumen penilaian proses dan hasil belajar. b. Kegiatan On Job Training (2 JP) Pada kegiatan ini, setiap guru mempraktikkan pembelajaran terhadap peserta
didik
di
madrasah
masing-masing
sesuai
dengan
perangkat
pembelajaran yang telah disempurnakan pada kegiatan in-1. Contoh model
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
49
pembelajaran yang dapat digunakan adalah model Problem Based Learning (PBL) dengan sintak: 1. Pemberian stimulus (Stimulation) 2. Mengidentifikasi masalah (Problem Statement) 3. Menyelesaikan/memecahkan masalah (Problem Solving) 4. Penarikan Kesimpulan (Generalization) Kegiatan Pembelajaran Pertemuan 4 ( 2 x 45 menit) Materi: Energi dan daya listrik Tabel 13 Desain Pembelajaran Topik 4 Pertemuan 4
No. 1
Aktivitas Peserta Didik
Aktivitas Guru
Menyimak dan merespon
Melakukan aktivitas
guru.
pendahuluan:
(Stimulation)
- Menginformasikan tujuan
Waktu 15 menit
pembelajaran. - Menginformasikan garis besar aktivitas pembelajaran yang akan dilakukan. - Menginformasikan cakupan materi secara umum. - Menyampaikan apersepsi dan motivasi, dengan memberikan pertanyaan yang membangkitkan minat peserta didik, misalnya “Pernahkah kamu membeli bola lampu dan melihat spesifikasi pada kotak bola
50
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
lampu? Tahukah kamu maksud dari spesifikasi itu?” 2
Membentuk kelompok
Membagi peserta didik menjadi
masing-masing 3-4 orang.
beberapa kelompok heterogen
5 menit
terdiri dari 3-4 orang. 3
Berdiskusi untuk
Memandu peserta didik dengan
menentukan masalah yang
memberi pertanyaan untuk
berhubungan dengan
membantu peserta didik
Energi dan daya listrik
menentukan masalah.
10 menit
(Problem Statement) 4
Membaca LKPD secara
Membagikan LKPD 4.
5 menit
- Memfasilitasi peserta didik
20
cermat. 5
6
7
Menggali informasi dari berbagai sumber tentang
untuk berdiskusi didalam
energi dan daya listrik
kelompok.
Berdiskusi didalam
- Mendorong peserta didik
kelompok tentang energi
untuk saling Mengungkapkan
dan daya listrik
pendapat.
Menyusun simpulan
menit
- Melakukan penilaian proses
(Generalization) mengenai
pembejaran terhadap
konsep energi dan daya
peserta didik.
listrik. 8
Perwakilan kelompok
Menfasilitasi presentasi dan
20
mempresentasikan hasil
terjadinya dan diskusi kelas.
menit
Menyimak dan merespon
Melakukan aktivitas penutup:
15 menit
guru.
-
Melakukan verifikasi
-
Melakukan umpan baik
diskusinya. 9
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
51
-
Menyampaikan penugasan untuk pertemuan berikutnya.
c. Kegiatan In Learning Service-2 (1 JP) Kegiatan ini dilakukan secara tatap muka bersama fasilitator dan teman sejawat untuk melaporkan dan mendiskusikan hasil kegiatan on. Agar hambatan selama pembelajaran terekam dengan baik, isikan ke dalam lembar berikut: Tabel 14 Refleksi Pelaksanaan Pembelajaran On Job Training Topik 2
No.
Refleksi Aktivitas Peserta Didik
Refleksi Aktivitas
Hambatan
Guru
Lain
1 2 3 dst Diskusikan hambatan pelaksanaan pembelajaran Anda dengan teman sejawat untuk mendapatkan pemecahan masalah guna perbaikan pembelajaran yang akan datang.
52
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
F. Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) 1. LKPD 1 Berikut Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) yang dapat digunakan dalam pembelajaran di kelas. Arus Listrik dan Hukum Ohm Tujuan: Menjelaskan hubungan tegangan dan arus listrik pada sebuah resistor dalam rangkaian listrik arus searah (DC) Alat dan Bahan: - 1 buah voltmeter - 1 buah amperemeter - 3 buah resistor yang berbeda nilai hambatannya - Project board - Kabel-kabel penghubung - Baterai Prosedur Kegiatan: 1. Buatlah rangkaian listrik seperti pada gambar dibawah ini!
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
53
1. Berikan sumber tegangan Vs secara bertahap sesuai dengan yang telah ditentukan! 2. Perhatikan skala yang ditunjukkan voltmeter dan amperemeter untuk setiap perubahan tegangan sumber. 3. Catat hasil pengukuran voltmeter dan amperemeter dalam tabel di bawah.
Tegangan sumber (volt)
Tegangan Ujung –
Arus pada resistor
ujung
(ampere)
resistor (volt)
4. Buatlah grafik tegangan terhadap arus listrik! 5. Berdasarkan grafik yang Anda diperoleh, buatlah kesimpulan kaitan antara arus listrik dan tegangan pada resistor ! 6. Berdasarkan hasil percobaanmu, jelaskan hubungan tegangan dan arus listrik!
2. LKPD 2 Rangkaian Resistor Tujuan: 1. Menentukan karakteristik rangkaian seri resistor dalam rangkaian listrik arus searah.
54
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
2. Menentukan karakteristik rangkaian paralel resistor dalam rangkaian listrik arus searah. 3. Menentukan resistansi total rangkaian resistor dalam rangkaian listrik arus searah. Alat dan Bahan: 1. 1 buah voltmeter 2. 1 buah amperemeter 3. 3 buah resistor berbeda nilainya 4. Kabel penghubung 5. Baterai Prosedur Kegiatan: 1. Buat rangkaian seri seperti pada gambar dibawah ini.
a. Ukur kuat arus di titik a(i1), b(i2) dan c(i3) ! 1) Kuat arus di titik a sebesar ….. 2) Kuat arus di titik b sebesar ….. 3) Kuat arus di titik c sebesar …..
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
55
b. Ukur tegangan ujung-ujung resistor R1 (V1), tegangan ujung-ujung resistor R2(V2), tegangan ujung-ujung resistor R3 (V3) dan tegangan ujung-ujung baterai (V) 1) tegangan ujung-ujung resistor R1 (V1) sebesar …….. volt 2) tegangan ujung-ujung resistor R2 (V2) = ………….. volt 3) tegangan ujung-ujung resistor R3 (V3) = ………….. volt 4) tegangan ujung-ujung baterai (V) = ………….. volt
2. Buatlah rangkaian paralel seperti gambar di bawah ini!
a. Ukur kuat arus di titik a(i1), b(i2) dan c(i3) ! 1) Kuat arus di titik a sebesar….. A 2) Kuat arus di titik b sebesar….. A 3) Kuat arus di titik c sebesar ….. A
b. Ukur tegangan ujung-ujung resistor R1(V1), tegangan ujung-ujung resistor R2 (V2), tegangan ujung-ujung resistor R3 (V3) dan tegangan ujung-ujung baterai (V) 1) tegangan ujung-ujung resistor R1 (V1) = ………….. volt 2) tegangan ujung-ujung resistor R2 (V2) = ………….. volt 3) tegangan ujung-ujung resistor R3 (V3) = ………….. volt 4) tegangan ujung-ujung baterai (V) = ………….. volt
56
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
Tugas 1. Berdasarkan data pada rangkaian listrik secara seri(1a), bagaimanakah besar kuat arus listrik pada setiap titik a, b dan c ? 2. Buatlah kesimpulan tentang besar kuat arus listrik pada setiap resistor yang dirangkai secara seri! Tuliskan juga dalam bentuk persamaan! 3. Berdasarkan data pada rangkaian listrik secara seri(1b), coba jumlahkan besar tegangan yang diperoleh dari ujung-ujung setiap resistor 𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3 = ⋯ Bandingkan hasil penjumlahan tegangan di atas dengan hasil pengukuran tegangan ujung-ujung baterai (V). Bagaimanakah hasilnya? 4. Buatlah kesimpulan mengenai besar tegangan ujung-ujung resistor yang dirangkai secara seri! Tuliskan juga dalam bentuk persamaan ! 5. Berdasarkan data pada rangkaian listrik secara paralel(2a), coba jumlahkan besar kuat arus listrik yang diperoleh dari ujung-ujung setiap resistor 𝑖1 + 𝑖2 + 𝑖3 = … Bandingkan hasil penjumlahan kuat arus di atas dengan hasil pengukuran kuat arus di titik a (𝑖). Bagaimanakah hasilnya? 6. Buatlah kesimpulan mengenai besar kuat arus listrik pada setiap resistor yang dirangkai secara paralel! Tuliskan juga dalam bentuk persamaan ! 7. Berdasarkan data pada rangkaian listrik secara paralel(2b), bagaimanakah besar tegangan ujung-ujung resistor ? 8. Bagaimanakah besar tegangan ujung-ujung resistor dibandingkan dengan tegangan ujung-ujung baterai ?
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
57
9. Buatlah kesimpulan mengenai besar tegangan ujung-ujung setiap resistor yang dirangkai secara paralel! Tuliskan juga dalam bentuk persamaan !
10. Buatlah kesimpulan dari percobaan yang telah Anda lakukan!
3. LKPD 3 Hukum Kirchhoff Tujuan: 1. Menjelaskan hukum Kirchhoff I dan hukum Kirchhoff II. 2. Menerapkan hukum kirchoff pada rangkaian listrik arus searah. 3. Menganalisis rangkaian majemuk dengan hukum Kirchhoff. Alat dan Bahan: 1. Media untuk presentasi (karton, spidol, asesoris kertas warna) 2. Tiga buah resistor (R1= 100 ohm, R2 = 150 ohm, R3 = 300 ohm) 3. Dua sumber arus DC 4. Project board 5. Amperemeter 6. Voltmeter Prosedur Kegiatan 1: 1. Buat sebuah rangkaian tertutup seperti gambar!
58
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
2. Ukur arus yang masuk ke titik A (I) dan arus yang keluar dari titik A (I1) dan (I2) ! Arus pada titik A (I) = ……… ampere Arus yang keluar dari titik A: I1 = …………………. ampere I2 = …………………. ampere Jumlah arus yang keluar I = ……… ampere
3.
Buatlah kesimpulan mengenai jumlah arus yang masuk dan jumlah arus yang keluar dari satu titik cabang!
Prosedur Kegiatan 2: 1. Dengan menggunakan voltmeter DC, ukur tegangan antara titik d dan a (Vda), tegangan antara titik a dan b (V ab) serta tegangan antara titik d dan b (Vdb) !
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
59
Tegangan terukur(volt)
Nilai
Vda Vab Vdb
2. Dengan menggunakan voltmeter DC, ukur tegangan antara titik b dan c (Vbc), tegangan antara titik c dan d (V cd) serta tegangan antara titik b dan d (Vbd) ! Tegangan terukur(volt)
Nilai
Vbc Vcd Vbd
3. Buatlah kesimpulan dari data yang diperoleh dari poin 2 dan poin 3!
60
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
G. Pengembangan Soal Hots Pada bagian ini pun memuat cara mengembangkan soal HOTS yang disajikan dalam bentuk pemodelan pengembangan instrumen soal agar dapat dijadikan acuan dalam mengembangkan soal untuk materi tersebut. Perlu dicermati dengan teliti bagian ini agar terampil mengembangkan soal HOTS yang mengacu pada indikator pencapaian kompetensi pembelajaran yang berorientasi HOTS. Pengembangan soal diawali dengan pembuatan kisi-kisi agar diketahui langsung kesesuaian antara kompetensi, lingkup materi, dan indikator soal. KISI-KISI PENULISAN SOAL HOTS Jenis Sekolah
: Madrasah Aliyah (MA)
Mata Pelajaran
: Fisika
Alokasi Waktu
: …………..
Jumlah Soal
: …………..
Tahun Pelajaran
: …………..
Kompetensi yang di uji: KD 3.1 Menganalisis prinsip kerja peralatan listrik searah (DC) berikut keselamatannya dalam kehidupan sehari-hari. Tabel 15 Kisi-Kisi Pengembangan Soal HOTS
Kompetensi Dasar
a.
Lingkup Materi
No. Indikator KD
Indikator Soal Soal
Menganalisis
Listrik
Menentukan
Disajikan gambar
prinsip kerja
arus
besaran fisis
rangkaian
peralatan listrik
searah
rangkaian seri majemuk resistor,
searah (DC)
1
Ranah/
Bentuk
Level
soal
Kognitif C4/L3
Pilihan ganda/ Uraian
dan paralel
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
61
berikut
resistor pada
peserta didik dapat
keselamatannya
rangkaian
membandingkan
dalam
arus searah
besar arus
kehidupan
listrik pada dua
sehari-hari.
resistor. Listrik
Menerapkan
Disajikan ilustrasi
arus
hukum Ohm
rangkaian listrik/
ganda/
pada
jaringan kawat
Uraian
Searah
rangkaian listrik arus searah
2
C4/L3
berarus listrik, peserta didik diminta menganalisis beda potensial listrik pada rangkaian antara dua titik.
62
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
Pilihan
05 PENILAIAN A. Tes Formatif Pilih satu jawaban yang benar ! 1. Sebuah rangkaian listrik terdiri atas sebuah sumber tegangan V dan sebuah hambatan R sehingga arus yang mengalir pada R adalah I. Salah satu cara untuk mengurangi arus yang mengalir pada R menjadi I/2 adalah dengan memasang hambatan lain sebesar R secara paralel dengan hambatan tersebut dan sumber tegangan diubah menjadi V/2. SEBAB Arus yang mengalir pada masing masing hambatan dalam susunan paralel berbanding terbalik dengan nilai masing-masing hambatan itu. A. Pernyataan benar, alasan benar, keduanya menunjukkan hubungan sebab akibat. B. Pernyataan benar, alasan benar, tetapi keduanya tidak menunjukkan hubungan sebab akibat. C. Pernyataan benar, alasan salah. D. Pernyataan salah, alasan benar. E. Pernyataan dan alasan, keduanya salah. 2. Seorang guru Fisika akan mengembangkan kreativitas para siswanya dalam pembelajaran kelistrikan melalui pembuatan saklar listrik otomatis. Kegiatan pembelajaran yang paling tepat di lakukan guru adalah meminta siswa membnetuk kelompok-kelompok kecil untuk …. A. Membuat saklar otomatis sesuai yang dicontohkan oleh guru B. Merancang/mendesain, membuat dan mempresentasikan saklar otomatis
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
63
C. Mendemonstrasikan contoh saklar otmotasi yang sudah disediakan D. Membuat saklar otomatis sesuai Langkah-langkah yang disiapkan guru E. Mempelajari cara kerja saklar otomatis dan mendesainnya 3. Seorang guru fisika mengajarkan cara-cara menggunakan multimeter hendaknya lebih tepat mengunakan salah satu model pembelajaran dengan tindakan guru paling tepat adalah … A. Menugaskan pembuatan model miniature multimeter B. Memodelkan, dan memberi kesempatan peserta didik berlatih menggunakan C. Mendemonstrasikan penggunakan multimeter D. Menugaskan siswa menggambar bagian-bagian multimeter E. Project base learning 4. Perhatikan gambar !
Sistem hambatan yang terdiri dari dua buah hambatan masing masing 4 ohm, dua buah hambatan masing-masing 6 ohm, hambatan 2 ohm, 7 ohm, dan 8 ohm seperti pada gambar. Hambatan pengganti sistem tersebut adalah.... A. 2 ohm
B. 4 ohm
C. 6 ohm
D. 8 ohm
E. 9 ohm
5. Tiga buah hambatan listrik 1 Ω , 2 Ω dan 3 Ω dihubungkan dalam suatu rangkaian, dimana dua hambatan disambung secara seri, kemudian diparalelkan dengan hambatan satu lagi. Tentukan nilai hambatan pengganti maksimum yang bisa dihasilkan.
64
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
A. 6 Ω
B. 3/2 Ω
C. 4/3 Ω
D. 5/6 Ω
E. 6/11 Ω
6. Dua buah resistor R1 (1kΩ) dan R2 (5kΩ) pada rangkaian tersusun secara paralel dan terhubung dengan sumber tegangan. Besarnya muatan per satuan waktu yang melewati R2 dibandingkan dengan yang melewati R1 adalah .... A. Lebih besar B. Sama besar C. Lebih kecil D. Tergantung besarnya sumber tegangan E. Tidak bisa ditentukan
7. Perhatikan gambar berikut!
Besar beda potensial pada hambatan 3 Ω adalah .... A. 0.17 volt
B. 0.50 volt
C. 1.50 volt
D. 2.00 volt
E. 6.00 volt
8. Sebuah voltmeter V dirangkai seperti yang terdapat pada gambar. Jika saklar S dibuka, yang terjadi adalah…
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
65
A. Tegangan yang terbaca pada voltmeter bertambah. B. Tidak ada perubahan tegangan yang terbaca ada voltmeter. C. Voltmeter tidak berfungsi. D. Arus pada voltmeter berkurang. E. Hubungan singkat pada voltmeter. 9. Perhatikan rangkaian berikut.
Tentukan arus yang mengalir pada hambatan 3 . A. 11 mA
B. 6 mA
C. 3 mA
D. 2 mA
E. 1 mA
10. Tiga buah hambatan masing-masing R1 = 3 ohm, R2 = 4 ohm, dan R3 = 5 ohm disusun seperti pada gambar di bawah ini.
66
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
Tegangan pada titik 1 adalah 24 Volt dan tegangan pada titik 2 adalah 10 Volt. Arus listrik yang mengalir pada R1 dan R2 adalah 2 ampere. Tegangan dititik 3 adalah... A. 10 Volt
B. 12 Volt
C. 16 Volt
D. 18 Volt
E. 24 Volt
11. Beda potensial antara kedua ujung resistor 4Ώ adalah …
A. 0,5 V
B. 2,0 V
C. 1,0 V
D. 2,5 V
E. 1,5 V
12. Agar sebuah bola lampu listrik 25 volt, 100 watt dapat bekerja dengan layak ketika dihubungkan dengan sumber DC 125 volt, maka diperlukan tambahan hambatan listrik sebesar? A. 25 Ώ secara paralel B. 25 Ώ secara seri C. 20 Ώ secara paralel D. 20 Ώ secara seri E. 20 Ώ secara seri dan 25 secara paralel 13. Tinjau suatu rangkaiaan listrik sebagaimana ditunjukkan pada gambar. Hitunglah arus listrik I3 dalam hambatan 2 Ω.
A. 0,91 A
B. 0,61 A
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
C. 0,091 A
D. 0,061 A
E. 0 A
67
14. Perhatikan rangkaian listrik seperti yang ditunjukkan pada gambar! Berapakah arus yang mengalir pada hambatan 2Ω?
A. 91 A
B. 9,1 A
C. 0,91 A
D. 84 A
E. 8,4 A
15. Sebuah rangkaian listrik diperlihatkan pada gambar. Agar energi yang diserap oleh hambatan 6 Ohm setiap sekonnya 1,5 joule, beda tegangan x yang harus dipasang adalah .... Volt A.
4,0
B.
5,4
C.
6,2
D.
8,0
E.
8,5
16. Dua buah resistor sama besar terhubung secara seri dengan sebuah baterai sehingga daya total yang terdisipasi adalah 20 watt. Bila kedua resistor tadi dihubungkan secara paralel, maka besar daya total yang terdisipasi (dalam watt) adalah .... A. 80
B. 60
C. 40
D. 20
E. 10
17. Sebuah pesantren membangun 8 (delapan) ruang kelas dengan ukuran yang hampir sama untuk kegiatan pembelajaran (ta’lim). Untuk memenuhi
68
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
penerangan setiap ruangan, seorang guru memesan berlangganan PLN dengan daya 2200 Watt; 220 volt. Jika pada setiap ruangan akan dipasang lampu dengan nilai hambatan masing-masing 528 Ω, maka jumlah lampu maksimal yang dapat dipasang pada setiap ruangan agar iluminasi merata di setiap ruangan adalah .... A. 2 buah
B. 3 buah
C. 4 buah
D. 5 buah
E. 10 buah
18. Dua buah lampu listrik A dan B disusun seri dan dipasang pada tegangan 220 V seperti gambar di bawah ini.
Spesifikasi lampu A adalah 36 W; 220 V dan lampu 18 W; 220 V. Pada susunan lampu tersebut berlaku …. A. tegangan pada kedua lampu sama B. arus pada kedua lampu sama C. daya pada kedua lampu sama D. hambatan kedua lampu sama E. jumlah daya pada kedua lampu 12 W 19. Empat bola lampu identik A, B, C, dan D disusun dalam rangkaian seperti ditunjukkan oleh gambar
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
69
Rangkaian dihubungkan dengan sumber 240 V dengan hambatan dalam nol. Lampu yang menyala paling terang adalah .... A. B B. C C. A D. D E. A, B, C, dan D sama terang 20. Sebuah alat pemanas listrik, hambatannya 11 ohm dan khusus digunakan pada beda potensial 220 volt. Apabila alat tersebut digunakan untuk memanaskan 40 kg air sehingga suhunya naik dari 20^oC menjadi 80^oC, maka waktu yang diperlukan adalah …. (kalor jenis air = 4200 J/kg^oC) A. 15,24 menit B. 38,18 menit C. 59,31 menit D. 76,45 menit E. 92,53 menit
70
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
B. Penilaian 1. Penilaian untuk Guru a. Penilaian Mandiri Guru Setelah menyelesaikan seluruh aktivitas dalam Unit Pembelajaran dan mencoba soal latihan penilaian, Anda dapat memperkirakan tingkat keberhasilan Anda dengan dengan mengisi instrumen penilaian diri berikut ini. Isilah lembar persepsi diri ini dengan objektif dan jujur dengan memberikan tanda ceklis (√) pada kolom penilaian diri sesuai target kompetensi yang ditetapkan. Tabel 16 Instrumen Penilaian Diri Bagi Guru
Penilaian Diri Target Kompetensi
Ket. Tercapai
Belum
1. Menentukan tujuan pembelajaran materi
listrik dinamis. 2. Menciptakan pengalaman belajar yang
sesuai untuk mencapai tujuan pembelajaran. 3. Menata materi listrik dinamis secara benar
sesuai dengan pendekatan yang dipilih dan karakteristik peserta didik. 4. Menyusun rancangan pembelajaran yang
lengkap. 5. Melaksanakan pembelajaran materi listrik
dinamis yang mendidik di kelas. 6. Menggunakan media pembelajaran dan
sumber belajar yang relevan dengan karakteristik materi pembelajaran dan
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
71
peserta didik untuk mencapai tujuan pembelajaran secara utuh. 7. Mengambil keputusan transaksional dalam
pembelajaaran sesuai dengan situasi yang berkembang saat pembelajaran. 8. Mengembangkan indikator dan instrumen
penilaian dan evaluasi proses dan hasil belajar peserta didik. 9. Menganalisis hasil penilaian proses dan hasil
belajar peserta didik untuk berbagai tujuan. 10. Melakukan refleksi terhadap pembelajaran
yang telah dilaksanakan dan memanfaatkannya untuk perbaikan dan pengembangan pembelajaran. 11. Menguasai materi, struktur, konsep, dan
pola pikir keilmuan tentang listrik dinamis. 12. Memahami kompetensi inti, kompetensi
dasar, dan tujuan pembelajaran materi listrik dinamis. 13. Mengembangkan materi listrik dinamis dari
berbagai sumber. 14. Melakukan refleksi mandiri terhadap
penguasaan materi listrik dinamis dan memanfaatkannya dalam rangka peningkatan keprofesionalan. Catatan:
72
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
b. Penilaian oleh Asesor/Fasilitator Tabel 17 Instrumen Penilaian Guru Oleh Asesor/Fasilitator
Penilaian Diri Target Kompetensi
Ket. Tercapai
Belum
1. Menentukan tujuan pembelajaran materi listrik dinamis. 2. Menciptakan pengalaman belajar yang sesuai untuk mencapai tujuan pembelajaran. 3. Menata materi listrik dinamis secara benar sesuai dengan pendekatan yang dipilih dan karakteristik peserta didik. 4. Menyusun rancangan pembelajaran yang lengkap. 5. Melaksanakan pembelajaran listrik dinamis yang mendidik di kelas dan laboratorium dengan memperhatikan standar keamanan yang disyaratkan. 6. Menggunakan media pembelajaran dan sumber belajar yang relevan dengan karakteristik materi pembelajaran dan peserta didik untuk mencapai tujuan pembelajaran secara utuh. 7. Mengambil keputusan transaksional dalam pembelajaaran sesuai dengan situasi yang berkembang saat pembelajaran.
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
73
8. Mengembangkan indikator dan instrumen penilaian dan evaluasi proses dan hasil belajar peserta didik. 9. Menganalisis hasil penilaian proses dan hasil belajar peserta didik untuk berbagai tujuan. 10. Melakukan refleksi terhadap pembelajaran yang telah dilaksanakan dan memanfaatkannya untuk perbaikan dan pengembangan pembelajaran. 11. Menguasai materi, struktur, konsep, dan pola pikir keilmuan tentang listrik dinamis. 12. Memahami kompetensi inti, kompetensi dasar, dan tujuan pembelajaran materi dinamis. 13. Mengembangkan materi listrik dinamis dari berbagai sumber. 14. Melakukan refleksi mandiri terhadap penguasaan materi listrik dinamis dan memanfaatkannya dalam rangka peningkatan keprofesionalan. Catatan:
74
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
2. Penilaian untuk Peserta Didik a. Penilaian Mandiri oleh Peserta Didik Mintalah peserta didik untuk mengisi lembar penilaian diri berikut ini untuk memperkirakan tingkat
keberhasilan
peserta didik dalam menguasai
kompetensi dasar yang Anda ajarkan. Isi secara objektif dan jujur dengan memberikan tanda ceklis (√) pada kolom penilaian diri sesuai indikator pencapaian kompetensi dasar yang ditetapkan. Tabel 18 Instrumen Penilaian Diri Bagi Peserta Didik (Pengetahuan)
Indikator Capaian Kompetensi 3.1.1
Menjelaskan konsep arus listrik
3.1.2
Menentukan nilai kuat arus yang terukur pada ampere meter
3.1.3
Menentukan nilai beda potensial listrik yang terukur pada voltmeter
3.1.4
Menjelaskan hubungan antara beda potensial listrik dengan kuat arus listrik pada resistor (hukum Ohm)
Penilaian Diri Tercapai
Belum
Ket.
3.1.5 Menjelaskan hukum Kirchoff I 3.1.6 Menjelaskan hukum Kirchoff II 3.1.7
Menentukan besaran fisis rangkaian seri dan paralel resistor pada rangkaian arus searah
3.1.8
Menerapkan hukum Ohm pada rangkaian listrik arus searah
3.1.9
Menerapkan hukum Kirchoff pada rangkaian listrik arus searah
3.1.10 Menentukan besar daya listrik yang dipakai pada suatu peralatan listrik
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
75
Tabel 19 Instrumen Penilaian Diri Bagi Peserta Didik (Keterampilan)
Penilaian Diri Indikator Capaian Kompetensi
Ket. Tercapai
1.1.1
Belum
Menggunakan alat ukur arus listrik (amperemeter)
dan
potensial
listrik
(voltmeter) 1.1.2
Mengkalibrasi skala amper meter dan voltmeter
4.1.3 Membuat rangkaian listrik tertutup arus searah (DC) 4.1.4
Melakukan percobaan rangkaian seri paralel resistor pada rangkaian listrik arus searah (DC)
4.1.5 Melakukan percobaan rangkaian seri paralel resistor pada rangkaian listrik arus searah (DC) 3.1.6
Mengumpulkan data hasil percobaan rangkaian listrik searah (DC)
3.1.7
Mengolah
data
hasil
percobaan
rangkaian listrik searah (DC) 3.1.8
Menyajikan
data
hasil
percobaan
rangkaian listrik searah (DC) 3.1.9
Mempresentasikan
laporan
hasil
percobaan rangkaian listrik searah (DC)
76
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
b. Penilaian oleh Guru Tabel 20 Instrumen Penilaian Peserta Didik Oleh Guru (Pengetahuan)
Penilaian Diri Indikator Capaian Kompetensi
Ket. Tercapai
3.1.1
Menjelaskan konsep arus listrik
3.1.2
Menentukan nilai kuat arus yang terukur
Belum
pada ampere meter 3.1.3
Menentukan nilai beda potensial listrik yang terukur pada voltmeter
3.1.4
Menjelaskan hubungan antara beda potensial listrik dengan kuat arus listrik pada resistor (hukum Ohm)
3.1.5 Menjelaskan hukum Kirchoff I 3.1.6 Menjelaskan hukum Kirchoff II 3.1.7
Menentukan besaran fisis rangkaian seri dan paralel resistor pada rangkaian arus searah
3.1.8
Menerapkan hukum Ohm pada rangkaian listrik arus searah
3.1.9
Menerapkan hukum Kirchoff pada rangkaian listrik arus searah
3.1.10 Menentukan besar daya listrik yang dipakai pada suatu peralatan listrik
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
77
Tabel 21 Instrumen Penilaian Peserta Didik Oleh Guru (Keterampilan)
Penilaian Diri Indikator Capaian Kompetensi
Ket. Tercapai
4.1.1
Belum
Menggunakan alat ukur arus listrik (amperemeter)
dan
potensial
listrik
(voltmeter) 4.1.2
Mengkalibrasi skala amper meter dan voltmeter
4.1.3 Membuat rangkaian listrik tertutup arus searah (DC) 4.1.4 Melakukan percobaan rangkaian seri paralel resistor pada rangkaian listrik arus searah (DC) 4.1.5
Melakukan percobaan rangkaian seri paralel resistor pada rangkaian listrik arus searah (DC)
4.1.6
Mengumpulkan data hasil percobaan rangkaian listrik searah (DC)
4.1.7
Mengolah
data
hasil
percobaan
rangkaian listrik searah (DC) 4.1.8
Menyajikan
data
hasil
percobaan
rangkaian listrik searah (DC) 4.1.9 Mempresentasikan
laporan
hasil
percobaan rangkaian listrik searah (DC)
78
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
06 PENUTUP Anda telah tiba di penghujung Unit Pembelajaran ini. Tindak lanjut UP adalah Anda bisa menerapkan desain pembelajaran yang telah disusun kepada peserta didik di kelas masing-masing. Unit Pembelajaran ini juga dapat menjadi referensi dalam mengembangkan pembelajaran dan penilaian yang berorientasi Higher Order Thinking Skills/HOTS, terintegrasi dengan nilai-nilai keislaman, dan literasi dalam rangka mencapai kecakapan Abad ke-21, membentuk generasi unggul yang moderat, beriman dan bertakwa serta berakhlak mulia. Aktivitas pembelajaran yang disajikan dalam Unit Pembelajaran ini perlu disesuaikan dengan kondisi nyata kelas masing-masing. Rencana Pelaksanaan Pembelajaran disusun agar guru mudah mengimplementasikannya secara teknis. Selain itu, Anda masih perlu mengembangkan instumen penilaian lainnya yang berorientasi HOTS dengan mengacu pada contoh kisi penilaian yang disajikan dalam Unit Pembelajaran. Guru dianjurkan mengaktifkan diri dalam kegiatan MGMP Fisika untuk mengembangkan Unit Pembelajaran secara bersama rekan sejawat guru fisika lainnya. Penulis menyadari bahwa Unit Pembelajaran ini masih banyak kekurangan. Untuk itu, penulis mengharap saran dan masukan yang membangun demi lebih sempurnanya Unit Pembelajaran ini maupun dalam upaya perbaikan dan pengembangan Unit Pembelajaran lainnya. Semoga Unit Pembelajaran ini bermanfaat bagi khasanah ilmu pengetahuan dan pembelajaran secara umum maupun bagi pihak-pihak yang memerlukan.
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
79
KUNCI JAWABAN TES FORMATIF
80
1. B
11. C
2. B
12. A
3. D
13. A
4. E
14. C
5. E
15. A
6. C
16. A
7. B
17. B
8. A
18. B
9. D
19. A
10. D
20. B
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
GLOSARIUM Arus Listrik
: laju aliran muatan listrik melewati suatu titik
Amper
: Satuan SI dari arus listrik adalah ampere, yang merupakan aliran muatan listrik melintasi permukaan dengan kecepatan satu coulomb per detik
Beda potensial
: selisih tegangan antara ujung-ujung penghantar yang dialiri arus listrik
Daya
: laju perpindahan atau perubahan energi atau besar energi per satuan waktu
Galvanometer
: alat ukur listrik untuk mendeteksi adanya arus listrik yang kecil kekuatannya.
Gaya gerak listrik
: beda potensial sumber tegangan sebelum mengalirkan arus listrik yang diukur dalam volt
Hukum Coulomb
: hukum yang menghubungkan besarnya gaya antara dua muatan listrik yang terpisah oleh jarak d
Hukum Ohm
: hukum yang menghubungkan tegangan hambatan dan kuat arus
Isolator
: bahan yang tidak memungkinkan elektron-elektron mengalir dengan mudah di dalamnya.
Konduktor
: bahan yang dapat mengalirkan electron
Listrik Dinamis
: aliran elektron dari tempat yang mempunyai energi potesial lebih
Watt -jam
: daya yang dihasilkan apabila arus satu ampere mengalir melalui suatu rangkaian dengan beda potensial satu volt.
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
81
DAFTAR PUSTAKA A Serway, R., & W Jewwett Jr, J. (2009). Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Salemba Teknika. Haliday, D., & Robert, R. (1985). Fisika. Jakarta: Erlangga. Kanginan, M. (2018). Fisika untuk SMA/MA. Bandung: Erlangga. Sunardi, Retno P, P., & B Darmawan, A. (2016). Buku Guru Fisika. Bandung: Yrama Widya. University of Colorado. (2020, August 1). Retrieved from PHeT Interactive Simulation: https://phet.colorado.edu/ VanCleave, J. (2004). A+ Proyek-Proyek Fisika Memenangkan PercobaanPercobaan Ilmiah untuk Lomba dan Pameran Sains dan Mendapatkan Nilai Tambah. Bandung: Pakar Raya.
82
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
LAMPIRAN-LAMPIRAN Lampiran 1 Kisi-kisi Penulisan Soal Nama Madrasah
: ________________________________
Mata Pelajaran
: ________________________________
Kelas
: ________________________________
Alokasi Waktu
: ________________________________
Jumlah Soal
: ________________________________
Tahun Ajaran
: ________________________________ Tabel 22 Kisi-Kisi Penulisan Soal
No
Kompetensi
Konten/
Dasar
Materi
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
Indikator Soal
Bentuk soal
83
Lampiran 2 Tabel 23 Kartu soal
KARTU SOAL Janjang Madrasah : ___________ Kels/Semester
: ___________
Penulis Kisi-kisi : ____________
Mata Pelajaran
: ___________
Satuan Kerja
Kompetensi Dasar
No Soal
: ____________
Kunci Jawaban
Butir Soal
Konten/Materi
Pedoman penskoran/Penyelesaian
Indikator Soal
84
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
Lampiran 3 INSTRUMEN TELAAH SOAL HOTS PILIHAN GANDA Nama Penulis Soal
:
Mata Pelajaran
:
Kelas/Program/Peminatan
:
Tabel 24 Instrumen Telaah Soal HOT Tes Pilihan Ganda
Butir Soal No
Aspek yang di telaah 1
A
Materi
1
Soal sesuai dengan indikator.
2
3
4
5
Soal tidak mengandung unsur SARAPPPK (Suku, 2
Agama, Ras, Anatargolongan, Pornografi, Politik, Propopaganda, dan Kekerasan).
3
Soal menggunakan stimulus yang menarik (baru, mendorong peserta didik untuk membaca). Soal menggunakan stimulus yang kontekstual
4
(gambar/grafik, teks, visualisasi, dll, sesuai dengan dunia nyata)* Soal mengukur level kognitif penalaran
5
(menganalisis, mengevaluasi, mencipta). Sebelum menentukan pilihan, peserta didik melakukan tahapan-tahapan tertentu.
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
85
6
Jawaban tersirat pada stimulus
7
Pilihan jawaban homogen dan logis.
8
Setiap soal hanya ada satu jawaban yang benar.
B
Konstruksi
9
10
11
12
13
14
Pokok soal dirumuskan dengan singkat, jelas, dan tegas Rumusan pokok soal dan pilihan jawaban merupakan pernyataan yang diperlukan saja Pokok soal tidak memberi petunjuk ke kunci jawaban Pokok soal bebas dari pernyataan yang bersifat negatif ganda. Gambar, grafik, tabel, diagram, atau sejenisnya jelas dan berfungsi Panjang pilihan jawaban relatif sama. Pilihan jawaban tidak menggunakan pernyataan
15
"semua jawaban di atas salah” atau “semua jawaban di atas benar" dan sejenisnya. Pilihan jawaban yang berbentuk angka/waktu
16
disusun berdasarkan urutan besar kecilnya angka atau kronologisnya.
86
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
17
Butir soal tidak bergantung pada jawaban soal lain. Menggunakan bahasa yang sesuai dengan kaidah bahasa Indonesia, untuk
18 bahasa daerah dan bahasa asing sesuai kaidahnya
19
20
Tidak menggunakan bahasa yang berlaku setempat/tabu. Soal menggunakan kalimat yang komunikatif. Pilihan jawaban tidak mengulang kata/kelompok
21
kata yang sama, kecuali merupakan satu kesatuan pengertian.
Keterangan: Beri tanda Ceklis (√ ) pada kolom butir soal bila aspek yang ditelaah sesuai, dan tanda Silang (X) pada kolom butir soal bila aspek yang ditelaah tidak sesuai _________, ______________ Penelaah,
_________________________ NIP.
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
87
INSTRUMEN TELAAH SOAL HOTS TES URAIAN Nama Penulis Soal
:
Mata Pelajaran
:
Kelas/Program/Peminatan
:
Tabel 25 Instrumen Telaah Soal HOT Tes Uraian
Butir Soal No
Aspek yang di telaah 1
A
Materi
1
Soal sesuai dengan indikator.
2
3
4
5
Soal tidak mengandung unsur SARAPPPK 2
(Suku, Agama, Ras, Anatargolongan, Pornografi, Politik, Propopaganda, dan Kekerasan). Soal menggunakan stimulus yang menarik
3
(baru, mendorong peserta didik untuk membaca). Soal menggunakan stimulus yang kontekstual
4
(gambar/grafik, teks, visualisasi, dll, sesuai dengan dunia nyata)* Soal mengukur level kognitif penalaran
5
(menganalisis, mengevaluasi, mencipta). Sebelum menentukan pilihan, peserta didik melakukan tahapan-tahapan tertentu.
88
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
6
Jawaban tersirat pada stimulus
B
Konstruksi Rumusan kalimat soal atau pertanyaan
7
menggunakan kata-kata tanya atau perintah yang menuntut jawaban terurai.
8
9
10
11
C
Memuat petunjuk yang jelas tentang cara mengerjakan soal Gambar, grafik, tabel, diagram, atau sejenisnya jelas dan berfungsi Ada pedoman penskoran/rubrik sesuai dengan kriteria/kalimat yang mengandung kata kunci Butir soal tidak bergantung pada jawaban soal lain. Bahasa Menggunakan bahasa yang sesuai dengan
12
kaidah bahasa Indonesia, untuk bahasa daerah dan bahasa asing sesuai kaidahnya
13
14
Tidak menggunakan bahasa yang berlaku setempat/tabu. Soal menggunakan kalimat yang komunikatif.
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
89
Keterangan: Beri tanda Ceklis (√ ) pada kolom butir soal bila aspek yang ditelaah sesuai, dan tanda Silang (X) pada kolom butir soal bila aspek yang ditelaah tidak sesuai _________, ______________ Penelaah,
_________________________ NIP.
90
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
Unit Pembelajaran 6 : Listrik Dinamis
91
