Kajian Fisika SMA Revisii

LAPORAN KAJIAN FISIKA SMA

KELAS X SEMESTER II

LISTRIK DINAMIS

DISUSUN OLEH

FEBRI SUSANTI

(E1Q 012 012)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS MATARAM

2015

Mata Pelajaran : FISIKA

Kelas / Semester : X / II

Pokok Bahasan : LISTRIK DINAMIS

Alokasi waktu : 2 x Pertemuan (4 x 45menit)

I. STANDAR KOMPETENSI

5. Menerapkan konsep kelistrikan dalam berbagai penyelesaian masalah dan berbagai

produk teknologi

II. KOMPETENSI DASAR

5.2 Mengidentifikasi penerapan listrik AC dan DC dalam kehidupan sehari-hari

5.3 Menggunakan alat ukur listrik

III. INDIKATOR

5.2.1 Menjelaskan pengertian listrik AC dan DC

5.2.2 Menjelaskan perbedaan listrik AC dan DC

5.2.3 Menunjukkan penerapan listrik AC dan DC dalam kehidupan sehari-hari

5.2.4 Menjelaskan bentuk rangkaian AC dalam rumah-rumah

5.3.1 Membedakan jenis dan fungsi alat ukur listrik

5.3.2 Menjelaskan cara menggunakan alat ukur listrik

5.3.2 Melakukan pengukuran besaran listrik menggunakan Amperemeter, Voltmeter,

Ohmmeter dan Wattmeter

IV. PRASYARAT :

Arus, tegangan dan hambatan

Rangkaian seri dan paralel

Hukum Ohm dan Hukum Kirchoff

V. MATERI POKOK

Pengertian dan perbedaan listrik AC dan DC

Penerapan Listrik AC dan DC dalam dalam kehidupan sehari-hari

Bentuk rangkaian AC dalam rumah-rumah

Pengukuran besaran listrik menggunakan Amperemeter, Voltmeter, Ohmmeter,

Wattmeter

VI. PETA KONSEP

VII. URAIAN MATERI

Pada laporan ini akan dikaji materi fisika yang diberikan di Sekolah Menengah Atas (SMA),

khususnya pada materi listrik dinamis. Bagian dari listrik dinamis yang akan dibahas disini adalah

listrik AC dan DC serta penggunaan alat ukurnya. Materi listrik AC dan DC di SMA

dibandingkan dengan materi listrik AC dan DC yang ada di SMP, sehingga akan terlihat

perbedaan materi fisika yang ada di SMA dan SMP.

Pada bagian ini materi pokok akan diuraikan sesuai dengan KD dan indikator. Berdasarkan

KD 5.2, tujuan yang ingin dicapai adalah siswa dapat mengidentifikasi penerapan listrik AC dan

DC dalam kehidupan sehari-hari sedangkan pada KD 5.3 tujuan yang ingin dicapai adalah siswa

dapat menggunakan alat ukur listrik. Dibandingkan dengan KD 5.2, KD 5.3 ini cenderung untuk

melakukan percobaan, yang kemudian dari percobaan tersebut diharapkan agar peserta didik

mampu dan mahir menggunakan alat ukur serta memahami cara kerja alat yang digunakan.

Berikut ini akan dijabarkan materi mengenai listrik AC dan DC.

Listrik AC dan DC

Di SMP listrik AC dan DC tidak terlalu ditekankan, hanya sebagai pendahuluan untuk

memperkenalkan listrik AC dan DC. Sedangkan untuk materi di SMA sudah mulai dijelaskan apa

pengertian listrik AC dan DC itu sebenarnya. Untuk memahami listrik AC dan DC materi dimulai

dari penjelasan tentang apa itu arus AC dilanjutkan dengan arus DC dan perbedaan antara

keduanya.

Arus AC (alternating current atau arus bolak-balik) adalah arus listrik yang arahnya

senantiasa berbalik secara teratur. Arus DC (direct current atau arus searah) adalah arus listrik

yang arahnya selalu mengalir dalam satu arah, yaitu keluar dari kutub positif melalui rangkaian

menuju ke kutub negatif.

Untuk memudahkan peserta didik dalam membedakan tegangan AC dan DC, kita dapat

menggunakan osciloskop untuk melihat bentuk gelombangnya. Osciloskop adalah alat

yang digunakan untuk melihat gelombang sinus yang ditimbulkan tegangan AC dan DC. Jika

pada layar osciloskop kurva tegangannya selalu di atas atau selalu di bawah garis mendatar, maka

itu adalah tegangan DC. Jika pada layar, kurva tegangannya sebagian di atas dan sebagian lagi di

bawah garis mendatar, maka itu adalah tegangan AC. Perbedaan yang kedua dapat dilihat dari

metode penggunaannya. Arus AC memiliki besar dan arah yang berubah-ubah secara bolak-balik.

Maksudnya, kutub arus ini selalu berubah-ubah dari positif ke negatif dan negatif ke positif.

Karena itulah, walaupun stop kontak (colokan listrik) dipasang bolak-balik tidak akan terjadi

konsleting ataupun kerusakan lainnya. Sebaliknya jika sebuah baterai yang merupakan listrik arus

DC dipasang terbalik, maka beterai tidak akan berfungsi. Bahkan untuk alat-alat listrik DC lain

kurva tegangan AC kurva tegangan DC

akan terjadi ketidaknormalan fungsi. Hal ini terjadi karena kutub arus DC tidak pernah berubah

dari positif ke negatif maupun sebaliknya.

1. ARUS AC

Arus dan tegangan listrik AC (Alternating Current) adalah arus listrik yang arahnya selalu

berbalik arah secara teratur (periodik). Dalam selang waktu tertentu bagian atas sumber AC

berpolaritas positif bagian bawahnya berpolaritas negatif sehingga arus listrik dalam rangkaian

AC mengalir berlawanan arah jarum jam dan berulang secara periodik.

Untuk mengetahui besar kuat arus dan beda potensial dalam listrik AC digunakan

amperemeter dan voltmeter. Amperemeter dan voltmeter yang dipasang dalam rangkaian AC

tidak perlu memerhatikan polaritas ujung mana yang positif atau negatif karena arus AC selalu

berubah-ubah arahnya.

Sumber Listrik AC

Sumber arus listrik AC dikenal dengan arus bolak-balik karena merupakan sumber arus

yang dihasilkan oleh generator dan PLN. Arus AC ini dikatakan bolak-balik karena arus yang

mengalir tidak tetap yaitu dari positif ke negatif dan dari negatif ke positif. Frekuensi arus listrik

yang bersumber dari PLN ditetapkan sebesar 50 Hz.

Materi tentang listrik AC dibahas sebatas ini saja, karena di kelas XII nanti ada sub bab

khusus yang akan membahas tentang materi listrik AC secara detail dengan memformulasikan

persamaan dan rangkaian listrik AC itu sendiri.

2. ARUS DC

Arus dan tegangan listrik DC (Direct Current) adalah arus listrik yang selalu mengalir dalam

satu arah. Jika arus DC dihasilkan oleh sumber teganganya (V) tetap dan disalurkan pada

penghantar yang memiliki hambatan (R) yang tetap, maka besar kuat arusnya (I) juga akan tetap.

Arus DC hanya mengalir satu arah sehingga pada pemasangan amperemeter dan voltmeter

pada rangkaian DC harus memperhatikan polaritas ujung-ujung rangkaian yang akan

dihubungkan. Pemasangan yang benar adalah kutub yang potensialnya lebih rendah (positif) harus

dipasang ke kutub positif pada amperemeter dan voltmeter begitu juga sebaliknya.

Sumber Listrik DC

Sumber listrik DC, atau yang dikenal dengan sebutan sumber arus searah, merupakan

tegangan arus searah yang dihasilkan oleh baterai kering. Dikatakan arus searah karena arus listrik

mengalir terus menerus dari kutub negatif ke kutub positif.

Sumber arus searah yang lainnya adalah akumulator atau yang lebih dikenal dengan aki

(accu). Sumber listrik dari benda ini banyak sekali dipakai dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya

saja untuk sumber listrik pada sepeda motor, mobil, atau barang-barang elektronika lainnya yang

kebetulan pada daerah dimana belum ada arus listrik dari PLN yang masuk.

Penerapan Listrik AC dan DC dalam kehidupan sehari - hari

Di SMP materi tentang penerapan listrik AC dan DC dalam kehidupan sehari - hari tidak

dibahas sedangkan di SMA sudah ada sub babnya sendiri, hal ini dimaksudkan agar konsep

tentang listrik AC dan DC itu tidak hanya sebagai teori saja bagi peserta didik tetapi peserta didik

juga dapat menggunakan pengetahuan yang didapatnya untuk menangani/memecahkan masalah

yang berhubungan dengan listrik yang dipakainya dalam kehidupan sehari - hari.

Arus AC adalah arus listrik yang biasa kita pakai. Arus AC lebih banyak dipakai karena arus

tersebut tidak habis jika dipakai terus menerus. Tidak seperti listrik DC yang mempunyai masa

waktu. Arus AC juga dapat diubah menjadi arus DC dengan memakai Trafo.

Di SMA juga di berikan penekanan bahwa pada alat-alat yang merupakan penerapan dari

listrik AC dan DC adalah peralatan elektronik untuk arus AC sedangkan pada arus DC digunakan

peralatan eletronika.

1. Penerapan Listrik AC

Kita menggunakan listrik AC untuk mengoperasikan berbagai peralatan elektronik

seperti lampu, setrika, televisi, AC, lemari es dan mesin cuci.

Di gedung-gedung maupun pusat perbelanjaan, listrik AC juga digunakan untuk

menggerakkan lift dan escalator. Di bidang pelayanan publik, listrik AC digunakan untuk

menggerakkan kereta listrik, penerangan jalan, lampu lalu lintas, mengoperasikan fasilitas

jaringan telekomunikasi, dan mengoperasikan berbagai peralatan medis dirumah sakit.

Di bidang industri, listrik AC digunakan untuk mengoperasikan mesin-mesin industri,

mesin absensi elektrik, serta berbagai fasilitas keamanan dan keselamatan pekerja.

Listrik AC sebagian besar dipasok oleh perusahaan penyedia energy listrik yang

mengelola stasiun pembangkit listrik. Tegangan listrik sangat tinggi dari stasiun pembangkit

ditransmisikan menggunakan kabel ke sejumlah gardu listrik untuk diturunkan tegangannya

dan kemudian ditransmisikan ke industri dan rumah tangga. Tegangan ribuan volt dari

pembangkit listrik diturunkan menjadi beberapa ratus volt saja. Masyarakat konsumen listrik

dikenai biaya atas sejumlah energy listrik yang dipakainya. Konsumen juga dikenai biaya

langganan sesuai besar daya yang dipakainya. Pembahasan tentang perhitungan biaya listrik

sudah dijelaskan di SMP sehingga di SMA tidak dibahas lagi.

2. Penerapan Listrik DC

Kita menggunakan listrik DC untuk mengoperasikan berbagai peralatan elektronika

seperti radio saku, handpone, lampu senter, kamera digital, jam dinding, arloji, dan

kalkulator. Kita menggunakan sumber listrik berupa baterai untuk mengoperasikan

peralatan-peralatan itu.

Ada dua tipe baterai, yaitu baterai sekali pakai dan baterai yang bisa diisi ulang. Baterai

pada radio saku, lampu senter, jam dinding, serta arloji biasanya merupakan baterai sekali

pakai. Jika energinya habis, kita harus menggantinya dengan yang baru. Baterai jenis ini

umumnya bertegangan 1,5volt.

Baterai pada handpone dan kamera digital biasanya merupakan baterai yang bisa diisi

ulang energinya dengan menggunakan listrik AC. Mengapa pengisian ulang listrik DC justru

menggunakan listrik AC ? pengisian ulang batrei dilakukan menggunakan charger yang

sesuai. Pada charger telah terpasang rangkaian elektronik yang berfungsi menyearahkan arus

bolak-balik. Dengan kata lain, listrik AC dapat diubah menjadi listrik DC.

Berikut ini adalah gambar dari peralatan ektronik dan elektronika yang menggunakan

listrik AC dan DC.

Lift Penerangan jalan Lampu lalu lintas

Televisi Setrika mesin absensi

Lemari es Mesin Cuci

AC

Bentuk rangkaian AC dalam rumah-rumah

Listrik masuk ke rumah-rumah melalui circuit breaker utama (milik PLN), kWh meter

dan kotak sekring (circuit breaker) pelayanan rumah seperti gambar dibawah ini.

Peralatan ektronik yang menggunakan listrik AC

Lampu senter Kalkulator Power bank

Kamera digital bolpoint mainan Handphone

Arloji Laptop Jam dinding

Peralatan ektronika yang menggunakan listrik DC

Suplai listrik menuju ke rumah-rumah

Rangkaian yang menunjukkan bagaimana

arus listrik disuplai kerumah-rumah

Bentuk rangkaian listrik di dalam rumah

Kotak pelayanan rumah dengan beberapa

circuit breaker untuk tiap rangkaian dalam

rumah

Pemakaian daya listrik di rumah bisa dibatasi besarnya oleh pemutus daya yang dipasang

dirumah bersama dengan kWh meter yang mengukur pemakaian energi listrik. Jika

pemutus daya memiliki spesifikasi dengan nilai tertentu, maka total daya peralatan listrik

di dalam rumah tidak boleh melebihi besar daya yang sudah ditentukan. Jika total daya

melebihi besar daya yang sudah ditentukan maka pada kumparan pemutus daya akan

http://www.ilmuitugratis.com/wp-content/uploads/2014/11/instalasi-listrik.jpg




mengalir arus lebih yang secara otomatis akan menurunkan sakelar sehingga memutuskan

arus dalam rangkaian. Sakelar pemutus daya juga otomatis turun jika terjadi hubung

sungkat (korsleting listrik). Begitu penyebab arus lebih atau arus hubung singkat

diketahui dan diperbaiki, pemutus daya dengan mudah dapat menghubungkan kembali

arus dalam rangkaian dengan cara menaikkan sakelar pemutus daya yang turun.

Untuk keamanan beberapa peralatan listrik

dikawatkan secara terpisah ke sekringnya sendiri

yang terdapat didalam kotak sekring utama, seperti

ditunjukkan pada gambar di samping.

Sebuah sekring (fuse) adalah seutas kawat tembaga

tipis yang akan menjadi panas ketika arus mengalir

melaluinya. Jika arus yang lewat terlau besar maka

kawat tembaga itu melebur. Ini menyebabkan

rangkaian putus dan secara otomatis juga

memutuskan arus yang menuju ke peralatan listrik.

Sekering digunakan untuk melindungi semua peralatan listrik di rumah agar tidak rusak

karena arus lebih. Gambar (a) dibawah ini menunjukkan sekering tipe kawat yang

digunakan dalam kotak sekering utama dirumah. Kawat sekering yang melebur dapat kita

gantikan dengan memasang kawat sekering baru diantara kedua kotak. Gambar (b)

dibawah ini menunjukan sekering tipe peluru (catridge). Jika kawat sekering telah

melebur maka harus diganti dengan sekering baru. Untuk keperluan praktis, sekering

telah digantikan

circuit breaker

(pemutus daya).

Penggunaan Alat Ukur Listrik

Penggunaan alat ukur di SMP hanya terdapat pada materi besaran dan satuan berupa alat ukur

panjang, massa, waktu dan suhu saja sedangkan pada materi listrik dinamis tidak ada. Hal ini

dikarenakan pada materi listrik dinamis hanya membahas tentang cara menghitung besaran

(tegangan, arus, hambatan, dan daya listrik) dengan cara manual menggunakan rumus yang ada.

Berbeda dengan di SMA penggunaan alat ukur listrik sudah mulai diperkenalkan. Berikut akan

dijelaskan jenis dan fungsi alat ukur listrik serta cara penggunaanya.

Pada materi sebelumnya telah dibahas tentang besaran-besaran dalam kelistrikan, seperti

tegangan (beda potensial), arus, hambatan dan daya listrik. Dalam penerapannya, seperti

pemasangan instalasi listrik di rumah, kita tidak bisa dengan sembarangan menentukan nilai dari

besaran-besaran tersebut hanya dengan perkiraan, melainkan harus menggunakan suatu alat ukur.

Fungsinya agar pemasangan instalasi atau yang lainnya selesai dengan baik dan dapat diandalkan

keselamatannya. Alat yang akan kita gunakan untuk menentukan nilai dari suatu besaran listrik

antara lain : alat ukur kuat arus listrik (ampere meter), alat ukur tegangan listrik (voltmeter), alat

ukur hambatan listrik (ohmmeter), alat ukur daya listrik (wattmeter).

1. Amperemeter

Amperemeter adalah alat ukur arus listrik. Amperemeter juga

mempunyai hambatan sehingga dengan disisipkannya ampere-

meter tersebut menyebabkan arus listrik dalam rangkaian sedikit

berkurang. Idealnya, suatu amperemeter harus memiliki hambatan

yang sangat kecil agar berkurangnya arus listrik dalam rangkaian

juga sangat kecil. Amperemeter dipasang seri dengan rangkaian

yang akan diukur arusnya.

2. Voltmeter

Voltmeter adalah alat ukur tegangan listrik.Voltmeter sering

dicirikan dengan simbol V pada setiap rangkaian listrik.

Voltmeter dipasang paralel dengan ujung-ujung hambatan yang

akan diukur beda potensialnya.

3. Ohmmeter

Ohmmeter adalah alat ukur hambatan listrik. Satuan

hambatan listrik dalam satuan SI adalah ohm atau diberi simbol

. Ohmmeter dipasang seri dengan ujung-ujung resistor yang

akan diukur nilai hambatannya.

4. Wattmeter

Wattmeter adalah alat ukur daya listrik. Satuan daya listrik dalam satuan SI adalah watt atau

diberi simbol W. Susunan wattmeter untuk mengukur daya yang dikeluarkan oleh suatu hambatan

adalah dengan menghubungkan amperemeter dan voltmeter secara bersamaan pada hambatan tsb.

Untuk memudahkan pemahaman dalam menggunakan alat ukur, peserta didik diarahkan

untuk melakukan kegiatan sederhana. Kegiatan yang dapat dilakukan di antaranya:

1. Ampermeter

Tujuan : Mempelajari cara mengukur kuat

arus dengan ampermeter.

Alat dan bahan : Resistor, baterai,

ampermeter, dan kabel penghubung merah dan

hitam.

Kegiatan :

1. Buatlah rangkaian sederhana seperti gambar

disamping

2. Aturlah batas ukur Ampermeter

3. Pasanglah kabel penghubung merah dan

hitam pada lubang 10ADC dan COM lalu

hubungkan pada resistor dan baterai secara

seri.

Perhatikan kutub-kutubnya.

2. Voltmeter

Tujuan : Mempelajari cara mengukur

tegangan dengan voltmeter

Alat dan bahan : Resistor, baterai, voltmeter,

kabel penghubung merah dan hitam.

Kegiatan :


disamping (gunakan beberapa baterai)

2. Aturlah batas ukur voltmeter


hitam pada lubang VΩmA dan COM lalu

hubungkan pada resistor dan baterai secara

paralel.


3. Ohmmeter

Tujuan : Mempelajari cara mengukur nilai

resistor dengan ohmmeter

Alat dan bahan : Resistor, ohmmeter, kabel

penghubung merah dan hitam.

Kegiatan :


disamping

2. Aturlah batas ukur ohmmeter


hitam pada lubang VΩmA dan COM lalu

hubungkan pada kedua kaki resistor

Ulangi langkah (2) dan (3) dengan mengganti

resistor dengan gelang warna yang berbeda.

4. Wattmeter

Tujuan : Mempelajari cara mengukur

hambatan dengan wattmeter

Alat dan bahan : Resistor, ohmmeter,

voltmeter, kabel penghubung merah dan

hitam.

Kegiatan :

1. Buatlah rangkaian sederhana seperti

gambar disamping

2. Aturlah batas ukur ohmmeter dan

voltmeter


hitam pada lubang VΩmA dan COM

untuk voltmeter, lalu hubungkan pada

resistor secara paralel


hitam pada lubang 10ADC dan COM

untuk ohmmeter, lalu hubungkan secara

seri pada rangkaian sebelumnya


Daya P dapat diperoleh dari hasil pembacaan

voltmeter dan ohmmeter secara bersamaan.

Pengetahuan yang diperoleh siswa setelah mengikuti pembelajaran adalah sebagai berikut :

1. Siswa mengetahui pengertian dan perbedaan listrik AC dan DC

2. Siswa mengetahui penerapan listrik AC dan DC dalam kehidupan sehari-hari

3. Siswa mengetahui bentuk rangkaian AC dalam rumah-rumah

4. Siswa dapat membedakan jenis dan fungsi alat ukur listrik

5. Siswa dapat mengetahui cara menggunakan alat ukur listrik

6. Siswa dapat melakukan pengukuran besaran listrik menggunakan Amperemeter, Voltmeter,

Ohmmeter dan Wattmeter

Kajian Fisika SMA Revisii

Documents

Transcript of Kajian Fisika SMA Revisii