RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN PEMBELAJARAN (RPP)
A. IDENTITAS
B.
1. Sekolah
: SMA Negeri 1 Palembang
2. Mata Pelajaran
: Fisika
3. Kelas/Semester
: XII / 1
4. Materi Pokok
: Induksi Elektromagnetik
5. Alokasi Waktu
: 8 JP
6. Jumlah pertemuan
: (4 kali pertemuan)
KOMPETENSI
DASAR
DAN
INDIKATOR
PENCAPAIAN
KOMPETENSI Kompetensi Dasar 3.4
Indikator Pencapaian Kompetensi
Menganalisis fenomena induksi 3.4.1 Menghitung elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari.
potensial
(GGL)
induksi. 3.4.2 Mengidentifikasi hukum lenz. 3.4.3 Menentukan induktansi diri. 3.4.4 Menerapkan
konsep
induksi
elektromagnetik. 4.4
Melakukan
percobaan tentang 4.4.1 Mendiskusikan
tentang
induksi elektromagnetik berikut
induksi
presentasi
produk teknologi. teknologi.
hasilnya
kehidupan sehari-hari.
dalam
terapan
elektromagnetik
pada
4.4.2 Merancang alat sederhana yang menggunakan
prinsip
potensial
induksi (hukum faraday). 4.4.3 Melakukan
percobaan
terkait
dengan induksi elektromagnetik.
4.4.4 Mempresentasikan hasil percobaan terkait dengan percobaan induksi elektromagnetik..
C. TUJUAN PEMBELAJARAN Setelah pembelajaran berlangsung, diharapkan siswa dapat: 1. Menghitung potensial (GGL) induksi. 2. Mengidentifikasi hukum lenz. 3. Menentukan induktansi diri. 4. Menerapkan konsep induksi elektromagnetik. 5. Mendiskusikan tentang terapan induksi elektromagnetik pada produk
teknologi. 6. Merancang alat sederhana yang menggunakan prinsip potensial induksi
(hukum faraday). 7. Melakukan percobaan terkait dengan induksi elektromagnetik. 8. Mempresentasikan hasil percobaan terkait dengan percobaan induksi
elektromagnetik.
D. MATERI PEMBELAJARAN
1. Potensial (GGL) induksi 2. Hukum Lenz 3. Induktansi diri 4. Terapan induksi elektromagnetik pada produk teknologi.
E. METODE PEMBELAJARAN PEMBELAJARAN
1. Pendekatan
: Saintifik
2. Metode
: Tanya jawab, Mengerjakan soal-soal, Diskusi
F. MEDIA PEMBELAJARAN
LKPD, slide, video, proyektor, charta, spidol dan papan tulis.
G. SUMBER BELAJAR
1. Buku teks Fisika SMA/MA kelas XII Kurikulum 2013 2. Internet 3. Sumber lain yang relevan
H. LANGKAH-LANGK LANGKAH-LANGKAH AH KEGIATAN PEMBELAJARAN PERTEMUAN PERTEMUAN PERTAMA Kegiatan
Pendahuluan
Rincian Kegiatan
Waktu
P er sia si apan Si tuasi tuasi K elas las
Mengkondisikan situasi kelas
Menyiapkan media pembelajaran
Sebagai penggalian konsepsi awal dan motivasi, guru memberikan pertanyaan kepada peserta didik. ”Apakah magnet dapat menimbulkan listrik?
Bagaimana
cara
magnet
15 menit
dapat
menimbulkan listrik? Apa yang dimaksud dengan induksi elektromagnetik?”
Menyampaikan tujuan dan kegiatan pembelajaran
Inti
Menga Mengam mati
Peserta
didik
mengamati
apa
yang
ditampilkan dan dijelaskan guru berupa slide ataupun
video
mengenai
induksi
elektromagnetik, potensial (GGL) induksi.
Mena Menany nya a
65 menit
Kegiatan
Rincian Kegiatan
Waktu
Peserta didik diminta untuk mengamati apa yang terjadi dan diharapkan peserta didik dapat membuat pertanyaan-pertanyaan yang terkait dengan apa yang telah dijelaskan dan diamatinya.
Mengumpulkan informasi/mencoba
Peserta
didik
mengumpulkan
informasi
melalui buku, internet dan sumber yang relevan
lainnya
tentang
induksi
elektromagnetik, potensial (GGL) induksi.
Menalar/mengasosiasi
Menelaah
hasil
informasi
yang
telah
didapatkan untuk dapat menjawab soal-soal tentang induksi elektromagnetik, potensial (GGL) induksi.
Mengkomunikasikan
Peserta didik menjawab soal dan menjelaskan apa yang telah dikerjakannya di depan kelas kepada teman-teman yang lain.
Guru memberikan penguatan dan koreksi mengenai soal yang dikerjakan oleh peserta didik
mengenai
materi
induksi
elektromagnetik, potensial (GGL) induksi. Penutup
Umpan balik dan rangkuman 10 menit
Menyimpulkan hasil pembelajaran
Kegiatan
Rincian Kegiatan
Waktu
E valuasi Bersama siswa mengevaluasi proses
berlangsungnya kegiatan pembelajaran
Refleksi dan Tugas Bersama siswa merefleksikan hasil
pembelajaran mengenai induksi elektromagnetik, potensial (GGL) induksi. Menyampaikan informasi materi pada
pertemuan berikutnya
PERTEMUAN KEDUA Kegiatan
Pendahuluan
Rincian Kegiatan
Waktu
Persiapan Si tuasi Kelas
Mengkondisikan situasi kelas
Menyiapkan media pembelajaran
Mereview materi yang pernah diajarkan pada pertemuan sebelumnya.
15 menit
Sebagai penggalian konsepsi awal dan motivasi, guru memberikan pertanyaan kepada peserta didik. ”siapa yang tau apa hukum lenz?”
Menyampaikan tujuan dan kegiatan pembelajaran
Inti
Mengamati
65 menit
Kegiatan
Rincian Kegiatan
Peserta
didik
Waktu
mengamati
apa
yang
ditampilkan dan dijelaskan guru berupa slide ataupun video mengenai hukum lenz.
Menanya
Peserta didik diminta untuk mengamati apa yang terjadi dan diharapkan peserta didik dapat membuat pertanyaan-pertanyaan yang terkait dengan apa yang telah dijelaskan dan diamatinya.
Mengumpulkan informasi/mencoba
Peserta
didik
mengumpulkan
informasi
melalui buku, internet dan sumber yang relevan lainnya tentang hukum lenz.
Menalar/mengasosiasi
Menelaah
hasil
informasi
yang
telah
didapatkan untuk dapat menjawab soal-soal tentang hukum lenz.
Mengkomunikasikan
Peserta didik menjawab soal dan menjelaskan apa yang telah dikerjakannya di depan kelas kepada teman-teman yang lain.
Guru memberikan penguatan dan koreksi mengenai soal yang dikerjakan oleh peserta didik mengenai materi hukum lenz.
Kegiatan
Penutup
Rincian Kegiatan
Waktu
Umpan balik dan rangkuman
menyimpulkan hasil pembelajaran
E valuasi
Bersama siswa mengevaluasi proses berlangsungnya kegiatan pembelajaran
10 menit
Refleksi dan Tugas
Bersama siswa merefleksikan hasil pembelajaran mengenai hukum lenz.
Menyampaikan informasi materi pada pertemuan berikutnya.
PERTEMUAN KETIGA Kegiatan
Pendahuluan
Rincian Kegiatan
Waktu
Persiapan Si tuasi Kelas
Mengkondisikan situasi kelas
Menyiapkan media pembelajaran
Sebagai penggalian konsepsi awal dan motivasi,
15 menit
guru memberikan pertanyaan kepada peserta didik. ”siapa yang tau apa itu induktansi diri?”
Menyampaikan tujuan dan kegiatan pembelajaran
Inti
Mengamati
65 menit
Kegiatan
Rincian Kegiatan
Peserta
didik
Waktu
mengamati
apa
yang
ditampilkan dan dijelaskan guru berupa slide ataupun video mengenai induktansi diri.
Menanya
Peserta didik diminta untuk mengamati apa yang terjadi dan diharapkan peserta didik dapat membuat pertanyaan-pertanyaan yang terkait dengan apa yang telah dijelaskan dan diamatinya.
Mengumpulkan informasi/mencoba
Peserta
didik
mengumpulkan
informasi
melalui buku, internet dan sumber yang relevan lainnya tentang induktansi diri.
Menalar/mengasosiasi
Menelaah
hasil
informasi
yang
telah
didapatkan untuk dapat menjawab soal-soal tentang induktansi diri.
Mengkomunikasikan
Peserta didik menjawab soal dan menjelaskan apa yang telah dikerjakannya di depan kelas kepada teman-teman yang lain.
Guru memberikan penguatan dan koreksi mengenai soal yang dikerjakan oleh peserta didik mengenai materi induktansi diri.
Kegiatan
Penutup
Rincian Kegiatan
Waktu
Umpan balik dan rangkuman
Menyimpulkan hasil pembelajaran
E valuasi
Bersama siswa mengevaluasi proses berlangsungnya kegiatan pembelajaran
10 menit
Refleksi dan Tugas
Bersama siswa merefleksikan hasil pembelajaran mengenai induktansi diri.
Menyampaikan informasi materi pada pertemuan berikutnya
PERTEMUAN KEEMPAT Kegiatan
Pendahuluan
Rincian Kegiatan
Waktu
Persiapan Si tuasi Kelas
Mengkondisikan situasi kelas
Menyiapkan media pembelajaran
Sebagai penggalian konsepsi awal dan motivasi, guru memberikan pertanyaan kepada peserta
15 menit
didik ” siapa yang tau apa saja terapan induksi elektromagnetik pada produk teknologi?”.
Menyampaikan tujuan dan kegiatan pembelajaran
Inti
Mengamati
65 menit
Kegiatan
Rincian Kegiatan
Peserta
didik
mengamati
Waktu
apa
yang
ditampilkan dan dijelaskan guru berupa slide mengenai terapan induksi elektromagnetik pada produk teknologi.
Menanya
Peserta didik diminta untuk mengamati apa yang telah dijelaskan guru dan diharapkan peserta didik dapat membuat pertanyaan pertanyaan yang terkait dengan apa yang telah dijelaskan dan diamatinya.
Mengumpulkan informasi/mencoba
Peserta
didik
melakukan
diskusi
untuk
mendapatkan informasi melalui buku, internet dan sumber yang relevan lainnya tentang terapan induksi elektromagnetik pada produk teknologi.
Menalar/mengasosiasi
Menelaah hasil diskusi secara berkelompok tentang terapan induksi elektromagnetik pada produk teknologi.
Mengkomunikasikan
Masing-masing kelompok membuat laporan tertulis hasil diskusi tentang terapan induksi elektromagnetik pada produk teknologi.
Guru menyampaikan penguatan dan koreksi mengenai materi ajar dan hasil diskusi yang
Kegiatan
Rincian Kegiatan
Waktu
dilakukan mengenai materi terapan induksi elektromagnetik pada produk teknologi Penutup
Umpan balik dan rangkuman
Menyimpulkan hasil pembelajaran
E valuasi
Bersama siswa mengevaluasi proses berlangsungnya kegiatan pembelajaran 10 menit
Refleksi dan Tugas
Bersama siswa merefleksikan hasil pembelajaran mengenai terapan induksi elektromagnetik pada produk teknologi.
Menyampaikan informasi materi pada pertemuan berikutnya
I. PENILAIAN
Penilaian Kognitif
: Terlampir
Penilaian Afektif
: Terlampir
Guru Pamong
Palembang,
Oktober 2016
Mata Pelajaran Fisika XII
Mahasiswa P4 UNSRI
Drs. Yakobus Wakija, M.Si.
Novianty Sukma Jaya
NIP.196003211987011001
NIM. 06111381320003
LAMPIRAN MATERI PEMBELAJARAN PERTEMUAN PERTAMA Induksi Elektromagnetik
Sebelum mempelajari induksi elektromagnetik kita harus mengetahui dahulu fluks magnet yaitu besarnya induksi magnet (medan magnet) yang menembus suatu daerah. Fluks magnet dapat dihitung dengan rumus :
Φ = . Dengan:
Φ = () B = induki magnet (Tesla) A = Luas Daerah
= Induksi Elektromagnetik adalah peristiwa dihasilkannya GGL induksi jika terjadi perubahan fluks magnet dalam suatu daerah yang dibatasi oleh suatu kawat penghantar. Dapat juga dapat diartikan induksi elektromagnetik adalah gejala timbulnya gaya gerak listrik di dalam suatu kumparan/konduktor bila terdapat perubahan fluks magnetik pada konduktor tersebut atau bila konduktor bergerak relatif melintasi medan magnetik. Atau listrik yang bisa terjadi dengan cara induksi. Potensial (GGL) Induksi
Percobaan Faraday
Agar dapat memahami bagaimana terjadinya induksi elektromagnetik, kita dapat melakukan percobaan Faraday pada kegiatan berikut! Prosedur kerja:
1.Hubungkan ujung-ujung kumparan dengan galvanometer.
2. Gerakkan kutub utara magnet batang ke dalam kumparan (a). Amatilah jarum galvanometer. 3. Diamkan magnet batang beberapa saat di dalam kumparan (b). Amatilah jarum galvanometer. 4. Keluarkan kutub utara magnet batang dari kumparan (c). Amatilah jarum galvanometer. 5. Ulangi langkah 2 sampai langkah 4 dengan mengganti kutub utara dengan kutub selatan. Amatilah gerakan jarum galvanometer.
Gambar: Percobaan Faraday Dari Kegiatan di atas kamu dapat mengamati bahwa ketika kamu menggerakkan kutub utara magnet batang ke dalam kumparan, jarum galvanometer menyimpang. Akan tetapi ketika kamu mendiamkan magnet batang beberapa saat, jarum galvanometer
kembali
menunjuk
ke
angka nol atau
tidak
menyimpang.
Jarum galvanometer kembali menyimpang ketika kamu menggerakkan kutub utara magnet batang keluar dari kumparan yang berlawanan arah dengan ketika kamu menggerakkan kutub utara magnet batang ke dalam kumparan. (Galvanometer adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur kuat arus dan beda potensial listrik yang relative kecil. Ketika kamu menggerak-gerakkan magnet batang ke dalam dan keluar kumparan, ternyata amperemeter akan menyimpang. Hal ini membuktikan bahwa di ujungujung kumparan terjadi selisih potensial yang disebut GGL induksi (gaya gerak listrik induksi). Jadi Gaya Gerak Listrik Induksi (GGL Induksi) adalah beda potensial yang terjadi pada ujung-ujung kumparan karena pengaruh induksi elektromagnetik. Atau Gaya gerak listrik induksi adalah timbulnya gaya gerak
listrik di dalam kumparan yang mencakup sejumlah fluks garis gaya medan magnetik, bilamana banyaknya fluks garis gaya itu divariasi. Dengan kata lain, akan timbul gaya gerak listrik di dalam kumparan apabila kumparan itu berada di dalam medan magnetik yang kuat medannya berubah-ubah terhadap waktu. Penyebab timbulnya GGL induksi
Ggl induksi timbul ketika magnet batang digerakkan masuk atau keluar kumparan. Ketika magnet batang digerakkan mendekati kumparan, jumlah garis gaya magnetik yang menembus kumparan bertambah. Sebaliknya, ketika magnet batang dijauhkan dari kumparan, jumlah garis gaya magnetik yang menembus kumparan akan berkurang. Jika magnet batang terus-menerus digerakkan masuk dan keluar kumparan, jumlah garis gaya magnetik yang menembus kumparan terus berubah.
Perubahan jumlah garis gaya magnetik yang menembus kumparan menyebabkan beda potensial di ujung-ujung kumparan berbeda pula. Timbulnya beda potensial di ujung-ujung kumparan menyebabkan arus listrik mengalir di dalam kumparan. Arus listrik yang disebabkan oleh perubahan jumlah garis gaya magnetik yang memotong kumparan dinamakan arus induksi.
Arah arus listrik iduksi
Untuk menentukan arah arus induksi yang dihasilkan pada penghantar yang digerakkan dalam medan magnet, bisa digunakan aturan atau kaidah tangan kanan (menyerupai cara menentukan arah gaya Lorentz) yaitu sebagai beri kut :
-
ibu jari menunjukkan arah gerakan kawat penghantar
- jari-jari menunjukkan arah medan magnet -
arah arus arus ditunjukkan oleh arah telapak tangan
Rumus GGL Induksi
Besarnya gaya gerak listrik atau tegangan yang menimbulkan arus listrik pada percobaan Faraday sebanding dengan laju perubahan fl uks magnetik yang melalui kumparan. Kesimpulan tersebut jika dituliskan secara matematis adalah sebagai berikut.
= −
∆ ∆
atau
= −
∆ (B.A) ∆
Keterangan :
E = besarnya ggl induksi (volt) N = jumlah lilitan
∆= perubahan fluks magnet (Weber atau Wb) Δ = perubahan waktu/selang waktu (sekon) B = Induksi magnet (Tesla) A = Luas daerah (m 2)
-
Faktor yang Mempengaruhi GGL Induksi
Jadi, besar kecilnya ggl induksi bergantung pada tiga faktor berikut. 1. Banyaknya lilitan kumparan
2. Kecepatan gerak keluar-masuk magnet ke dalam kumparan. 3. Kuat magnet batang yang digunakan. Dari Kegiatan percobaan Faraday di atas, kamu dapat mengamati bahwa jarum galvanometer menyimpang ke kanan ketika kamu menggerakkan kutub utara magnet batang memasuki kumparan, dan jarum galvanometer men yimpang ke kiri ketika kamu menggerakkan kutub utara magnet batang keluar kumparan.
Jika kamu terus menggerakkan magnet batang keluar-masuk kumparan, jarum galvanometer akan menyimpang ke kanan dan ke kiri secara berulang. Hal ini membuktikan bahwa arus listrik dalam kumparan mengalir dalam dua arah, arus listrik seperti ini dinamakan arus listrik bolak-balik atau arus AC ( Alternating Current ). Sama halnya seperti arus listrik yang berubah-ubah, polaritas tegangan pada ujung-ujung kumparan pun ikut berubah-ubah. Tegangan yang polaritasnya selalu berubah-ubah dinamakan tegangan listrik bolak-balik.
PERTEMUAN KEDUA Hukum Lenz Hukum Lenz merupakan hukum fisika yang memebrikan pernyataan
tentang GGL (Gaya Gerak Listrik) Induksi. Hukum lenz memberikan penjelasan tentang arah arus induksi yang terjadi karena terjadinya GGL Induksi tersebut. Hukum Lenz ditemukan oleh ilmuwan fisika Friederich Lenz pada tahun 1834. Berdasarkan hukum Faraday, telah kita ketahui bahwa perubahan fluks magnetik akan menyebabkan timbulnya beda potensial antara ujung kumparan. Apabila kedua ujung kumparan itu dihubungkan dengan suatu penghantar yang memiliki hambatan tertentu akan mengalir arus yang disebut arus induksi dan beda potensial yang terjadi disebut ggl induksi. Faraday pada saat itu baru dapat menghitung besarnya ggl induksi yang terjadi, tetapi belum menentukan ke mana arah arus induksi yang timbul pada rangkaian/kumparan. Arah arus induksi
yang terjadi baru dapat dijelaskan oleh Friederich Lenz pada tahun 1834 yang lebih dikenal dengan hukum Lenz. Hukum Faraday hanya menunjukkan besarnya GGL induksi pada kumparan, dan belum dapat menunjukkan arah arus induksi dalam kumparan.
Hukum Lenz berbunyi : “Arus induksi mengalir pada penghantar atau kumparan dengan arah berlawanan dengan gerakan yang menghasilkannya” atau “medan magnet yang ditimbulkannya melawan perubahan fluks magnet yang menimbulkannya”.
a. Jika kutub U magnet batang di dekatkan kumparan AB, maka akan terjadi pertambahan garis gaya magnet arah BA yang dilingkupi kumparan. b. Sesuai dengan hukum Lens, maka akan timbul garis gaya ma gnet baru arah AB untuk menentang pertambahan garis gaya magnet tersebut. c. Garis gaya magnet baru arah AB ditimbulkan oleh arus induksi pada kumparan. d. Jika kutub U magnet batang dijauhkan, maka akan terjadi kebalikannya.
Jika sebuah kawat lurus di gerakkan dengan kelajuan tertentu memomtong medan magnet homogeny, maka antara ujung-ujung penghantar timbul beda potensial yang disebut Gaya Grak Listrik (GGL) induksi. Jika ujung-ujung kawat dihubungkan sehingga terbentuk rangkaian tertutup, maka dalam kawat akan mengalir arus listrik yang disebut arus induksi. Jika kawat digerakkan dengan kecepatan v ke kanan dalam medan magnet B yang arahnya masuk bidang, maka timbul gaya Lorentz ke kiri. Sehingga arah arus listrik ke atas seperti gambar.
Besarnya GGL induksi pada ujung-ujung kawat adalah:
= . . sin Pada kawat akan mengalir arus induksi yang besarnya;
=
Dengan:
= () B = induksi magnet (T) L = panjang kawat (m) v = kecepatan gerak kawat (m/s) i = arus induksi (A) R = hambatan kawat ( Ω = ℎ)
=
PERTEMUAN KETIGA Induktansi Diri Induktansi merupakan sifat sebuah rangkaian listrik atau komponen yang
menyebabkan timbulnya ggl di dalam rangkaian sebagai akibat perubahan arus yang melewati rangkaian ( self inductance) atau akibat perubahan arus yang melewati rangkaian tetangga yang dihubungkan secara magnetis (induktansi bersama atau mutual inductance). Pada kedua keadaan tersebut, perubahan arus berarti ada perubahan medan magnetik, yang kemudian menghasilkan ggl.
Apabila sebuah kumparan dialiri arus, di dalam kumparan tersebut akan timbul medan magnetik. Selanjutnya, apabila arus yang mengalir besarnya berubahubah terhadap waktu akan menghasilkan fluks magnetik yang berubah terhadap waktu. Perubahan fluks magnetik ini dapat menginduksi rangkaian itu sendiri, sehingga di dalamnya timbul ggl induks i. Ggl induksi yang diakibatkan oleh perubahan fluks magnetik sendiri dinamakan ggl induksi diri.
-
Induktansi Diri (GGL Induksi Pada Kumparan)
Apabila arus berubah melewati suatu kumparan atau solenoida, terjadi perubahan fluks magnetik di dalam kumparan yang akan menginduksi ggl pada arah yang berlawanan. Ggl terinduksi ini berlawanan arah dengan perubahan fluks. Jika arus yang melalui kumparan meningkat, kenaikan fluks magnet akan menginduksi ggl dengan arah arus yang berlawanan dan cenderung untuk memperlambat kenaikan arus tersebut. Dapat disimpulkan bahwa ggl induksi ε sebanding dengan laju perubahan arus yang dirumuskan:
= −
∆ ∆
dengan I merupakan arus sesaat, dan tanda negatif menunjukkan bahwa ggl yang dihasilkan berlawanan dengan perubahan arus. Konstanta kesebandingan L disebutinduktansi diri atau induktansi kumparan, yang memiliki satuan henry (H),
yang
didefinisikan
sebagai
satuan
untuk
menyatakan
besarnya induktansi suatu rangkaian tertutup yang menghasilkan ggl satu volt bila arus listrik di dalam rangkaian berubah secara seragam dengan laju satu ampere per detik.
-
Induksi Diri Pada Selenoida Dan Toroida
Solenoida merupakan kumparan kawat yang terlilit pada suatu pembentuk silinder. Pada kumparan ini panjang pembentuk melebihi garis tengahnya. Bila arus dilewatkan melalui kumparan, suatu medan magnetik akan dihasilkan di dalam kumparan sejajar dengan sumbu. Sementara itu, toroida adalah solenoida yang dilengkungkan sehingga sumbunya menjadi berbentuk lingkaran. Sebuah
kumparan yang memiliki induktansi diri L yang signifikan disebut induktor. Induktansi diri L sebuah solenoida dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan dibawah. Medan magnet di dalam solenoida adalah :
B=
μ
. n . I
dengan n = sehingga diperoleh
Karena = = . =
0. ...∆
Perubahan I akan menimbulkan perubahan fluks sebesar ∆ Sehingga
dengan: L = induktansi diri solenoida atau toroida (H) μ0 = permeabilitas udara (4 π × 10 -7 Wb/Am) N = jumlah lilitan l
= panjang solenoida atau toroida (m)
A = luas penampang (m2)
-
Energi Potensial Pada Kumparan
Besarnya energi yang tersimpan pada sebuah kumparan dapat dihitung dengan menggunakan rumus sbb:
W = Besarnya energi atau usaha (Joule) L = Induktansi Induktor (H)
I = Kuat Arus Listrik (ampere) PERTEMUAN KEEMPAT Terapan induksi elektromagnetik pada produk teknologi
1. Galvanometer Galvanometer berperan sebagai komponen dasar pada beberapa alat ukur, antara lain amperemeter, voltmeter, serta ohmmeter. Peralatan ini digunakan untuk mendeteksi dan mengukur arus listrik lemah. Sebagaimana ditunjukkan pada gambar dibawah, galvanometer berupa kumparan bergerak, terdiri atas sebuah kumparan terbuat dari kawat tembaga isolasi halus dan dapat berputar pada sumbunya yang mengelilingi sebuah inti besi lunak tetap yang berada di antara kutub-kutub suatu magnet permanen. Interaksi antara medan magnetik B per manen dengan sisi-sisi kumparan akan dihasilkan bila arus I mengalir melaluinya, sehingga akan mengakibatkan torka pada kumparan. Kumparan bergerak memiliki tongkat penunjuk atau cermin yang membelokkan berkas cahaya ketika bergerak, dimana tingkat pembelokan tersebut merupakan ukuran kekuatan arus.
2. Motor Listrik Sebuah motor listrik merupakan alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Mesin ini tidak bising, bersih, dan memiliki efisiensi tinggi. Alat ini bekerja dengan prinsip bahwa arus yang mengalir melalui kumparan di dalam medan magnet akan mengalami gaya yang digunakan untuk memutar kumparan. Pada motor induksi, arus bolak-balik diberikan pada kumparan tetap ( stator ), yang menimbulkan medan magnetik sekaligus menghasilkan arus di dalam kumparan berputar (rotor ) yang mengelilinginya. Keuntungan motor jenis ini adalah arus tidak harus diumpankan melalui komutator ke bagian mesin yang bergerak. Pada motor serempak ( synchronous motor ), arus bolak-balik yang hanya diumpankan
pada stator akan menghasilkan medan magnet yang berputar dan terkunci dengan medan rotor. Dalam hal ini magnet bebas, sehingga menyebabkan rotor berputar dengan kelajuan yang sama dengan putaran medan stator. Rotor dapat berupa magnet permanen atau magnet listrik yang diumpani arus searah melalui cincin geser.
3. Generator listrik Generator adalah alat untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Generator ada dua jenis yaitu generator arus searah (DC) atau dynamo dan generator arus bolak balik (AC) atau alternator. Generator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik yaitu dengan memutar suatu kumparan dalam medan magnet sehingga timbul GGL induksi.
4. Relai Relai merupakan suatu alat dengan sebuah sakelar, untuk menutup relai digunakan magnet listrik. Arus yang relatif kecil dalam kumparan magnet listrik dapat digunakan untuk menghidupkan arus yang besar tanpa terjadi hubungan listrik antara kedua rangkaian. Berikut gambaran relai yang dimaksud.
5. Transformator Transformator atau trafo meruapakan alat untuk mengubah (mmeprebesar atau memperkecil) tegangan AC berdasarkan prinsip induki elektromagnetik yaiut memindahkan energi listrik secara induksi melalui kumparan primer ke kumparan sekunder. Trafo menimbulkan GGL pada kumparan sekunder karena medan magnet yang berubah-ubah akibat aliran arus listrik bolak-balik pada kumparan primer yang diindusikan oleh besi lunak ke dalam kumparan sekunder.
6. Induktor Induktor merupakan kumparan yang memiliki banyak lilitan kawat. Induktor memiliki induktansi diri, yaitu gejala kelistrikan yang menyebabkan perubahan arus listrik pada kumparan dapat membangkitkan GGL induksi pada kumparan tersebut.
7. Induktansi silang Induktasi silang disebut juga induktansi timbal-balik, yaitu gejala kelistrikan akibat dua buah kumparan yang saling didektakan. Jika salah satu
kumpran mengalir arus listrik, maka akn timbul GGL induksi pada kumparan kedua. GGL induksi pada kumparan kedua menimbulkan medan magnet yang berubah-ubah, sehingga kembali menimbulkn GGL induksi pada kumparan pertama.
8. Kereta “Maglev” Maglev merupakan kereta api yang menerapkan konsep magnet lis trik untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Kata “Maglev” berasal dari magnetic levitation. Kereta api ini dipasangi magnet listrik di bawahnya yang bergerak pada jalur bermagnet listrik. Magnet tolak-menolak sehingga kereta api melayang tepat di atas jalur lintasan. Gesekan kereta api dengan jalur lintasan berkurang sehingga kereta api bergerak lebih cepat.
Gaya magnetik pada kereta cepat maglev digunakan untuk menjalankan kereta maglev sehingga tidak terjadi gesekan antara rel dan kereta cepat maglev karena menggunakan gaya magnetik untuk mengangkat dan mejalankan kereta cepat tersebut.
LAMPIRAN PENILAIAN 1) penilaian sikap
Dilaksanakan secara terpadu selama proses pembelajaran dengan menggunakan format observasi penilaian sikap sebagai berikut: Format Observasi Penilaian Sikap
Berilah tanda checklist (√) pada kolom Ya jika sikap siswa teramati atau pada kolom Tidak jika sikap siswa tidak teramati. No
Aspek yang
Sikap yang teramati
dinilai
1
2
3
Ya
Rasa ingin
Mengajukan pertanyaan baik kepada guru
tahu
maupun teman sejawat
Tanggung
Bertanggung jawab dalam menyelesaikan
jawab
tugas yang diberikan guru
Kejujuran
Menuliskan jawaban dari pertanyaan sesuai apa adanya Menyampaikan hasil diskusi kelompok apa adanya
4
Kedisiplinan
Mengumpulkan tugas tepat waktu sesuai jadwal yang ditetapkan
5
Kemampuan
Menyampaikan laporan hasil diskusi dengan
berkomunikasi bahasa yang baik dan dapat dipahami oleh sasaran 6
Teramati
Kemampuan
Toleran terhadap ide atau pendapat teman
bekerjasama
sejawat dalam diskusi kelompok maupun kelas Bekerja sama dalam melakukan diskusi kelompok
Tidak
Ket
2) Penilaian kognitif PERTEMUAN PERTAMA
1.
Jelaskan apa itu gaya gerak listrik induksi? Penyelesaian
Gaya Gerak Listrik Induksi (GGL Induksi) adalah beda potensial yang terjadi
pada
ujung-ujung
kumparan
karena
pengaruh
induksi
elektromagnetik. Atau Gaya gerak listrik induksi adalah timbulnya gaya gerak listrik di dalam kumparan yang mencakup sejumlah fluks garis gaya medan magnetik, bilamana banyaknya fluks garis gaya itu divariasi.
2.
Fluks magnetik yang dihasilkan oleh medan magnetik B yang menembus tegak lurus permukaan seluas A adalah Ф. Jika medan magnetiknya diperkecil menjadi 1/2 B sedangkan luas permukaannya diperbesar menjadi 2A,
maka
fluks
magnetik
yang
dihasilkan
sama
dengan....
Penyelesaian
Fluks magnetik adalah Ф = B A cos θ = B A cos 0 = B A. Jika medan B' = 1/2 B dan A' = 2A maka fluks magnetiknya: Ф' = B' A' = 1/2 B . (2A) = B A = Ф
3.
Sebuah kumparan dengan jumlah lilitan 200 berada dalam medan magnet dan mengalami perubahan fluks magnet dari 6 x 10-4 Wb menjadi 1 x 10-4 Wb dalam waktu 0,02 s, maka ggl induksi yang timbul antara ujung-ujung kumparan besarnya adalah...
Penyelesaian
PERTEMUAN KEDUA
1. Sebutkan bunyi hukum lenz? Penyelesaian
Hukum Lenz berbunyi : “Arus induksi mengalir pada penghantar atau kumparan
dengan
arah
berlawanan
dengan
gerakan
yang
menghasilkannya” atau “medan magnet yang ditimbulkannya melawan perubahan fluks magnet yang menimbulkannya”.
2. Fluks magnetik yang dilingkupi oleh suatu kumparan berkurang dari 0,5 W b
menjadi 0,1 Wb dalam waktu 5 sekon. Kumparan terdiri atas 200 lilitan dengan hambatan 4 Ω. Berapakah kuat arus listrik yang mengalir melalui kumparan? Penyelesaian
Diketahui: Φ1 = 0,5 Wb Φ2 = 0,1 Wb N = 200 lilitan R = 4Ω Δt = 5 sekon Ditanya: I ... ? Jawab
Ggl induksi dihitung dengan persamaan:
tanda (-) menyatakan reaksi atas perubahan fluks, yaitu fluks induksi berlawanan arah dengan fluks magnetik utama. Arus yang mengalir melalui kumparan adalah I = ε/R = 16/4 = 4 A
3. Sebuah kawat yang panjangnya 2 m bergerak tegak lurus pada medan magnetik dengan kecepatan 12 m/s, pada ujung-ujung kawat timbul beda potensial 1,8 V. Tentukan besarnya induksi magnetik! Penyelesaian
Diketahui: l = 2 m; v = 12 m/s; ε = 1,8 volt Ditanya: B = ... ? Jawab
Karena V ⊥ B, maka besar induksi magnetiknya adalah: ε = B.l .v 1,8 = B × 2 × 12 1,8 = 24 B B = 1,8/24 = 0,075 T
PERTEMUAN KETIGA
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan induktansi diri? Penyelesaian
Induktansi merupakan sifat sebuah rangkaian listrik atau komponen yang menyebabkan timbulnya ggl di dalam rangkaian sebagai akibat perubahan arus yang melewati rangkaian ( self inductance) atau akibat perubahan arus yang melewati rangkaian tetangga yang dihubungkan secara magnetis (induktansi bersama atau mutual inductance). Pada kedua keadaan tersebut, perubahan arus berarti ada perubahan medan magnetik, yang kemudian menghasilkan ggl.
2. Sebuah kumparan mempunyai induktansi diri 2,5 H. Kumparan tersebut
dialiri arus searah yang besarnya 50 mA. Berapakah besar ggl induksi diri kumparan apabila dalam selang waktu 0,4 sekon kuat arus menjadi nol? Penyelesaian
Diketahui : L
=
2,5 H
I1 =
50 mA
I2 =
0
Δt =
0,4 s
= 5 × 10-2 A
Ditanya: ε=…? Jawab
3. Solenoida memiliki panjang 5π cm dan lilitan 3000. Luas penampang 4 cm2. Solenoida dialiri arus yang berubah dari 12 A menjadi 8 A dalam waktu 0,05 detik maka tentukan beda potensial yang timbul pada ujungujung solenoida ? Penyelesaian
Diketahui: L
=
5πcm = 5π. 10−2m
N
=
3000
A
=
4cm2 = 4.10-4m2
Δi1 =
8 – 12 = 6 A
Δt
0,05 detik
=
Ditanya: ε……? Jawab
Induktansi induktor solenoida memenuhi : L
=
0,26 H