LISTRIK DINAMIS
1
LISTRIK DINAMIS
LISTRIK DINAMIS
Penyusun Nama :Rizki Zakwandi NIM
:1152070065
Program Studi Pendidikan Fisika Jurusan Pendidikan MIPA Fakultas Tarbiyah dan Keguruan Universitas Islam Negri Sunan Gunung Djati Bandung 2016
0
LISTRIK DINAMIS
Referensi Referensi ............................................................................................................................. 1 BAB I .................................................................................................................................. 2 PENDAHULUAN .............................................................................................................. 2 KOMPETENSI INTI ...................................................................................................... 2 KOMPETENSI DASAR ................................................................................................. 2 INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI .............................................................. 3 TUJUAN PEMBELAJARAN......................................................................................... 3 Materi Pelajar. ................................................................................................................. 5 BAB II................................................................................................................................. 6 RINGKASAN MATERI ..................................................................................................... 6 A.
Arus Listrik ............................................................................................................. 6
B.
Rangkaian Listrik .................................................................................................... 8 1.
Rangkaian Seri .................................................................................................... 8
2.
Rangkaian Parallel ............................................................................................ 10
C.
Hukum 1 Kirchoff ................................................................................................. 11
D.
Energi Listrik ........................................................................................................ 12
E.
Daya Listrik .......................................................................................................... 15
F.
Hukum 2 Kirchoff ................................................................................................. 16
G.
Sumber Energi dan Arus Listrik ........................................................................... 17
H.
Sumber-sember energy listrik alternative ............................................................. 18
I.
Transmisi Energi ................................................................................................... 20
J.
Penghematan Energi ............................................................................................. 21
K.
Bahaya akibat listrik ............................................................................................. 22
PEDOMAN PENIALAIAN.............................................................................................. 24 KUNCI JAWABAN ......................................................................................................... 28 Refrensi ............................................................................................................................. 29
1
LISTRIK DINAMIS
BAB I
PENDAHULUAN KOMPETENSI INTI KI 1. KI 2.
Menghargai dan menghayati ajaran agama yang dianutnya Menunjukkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (toleransi, gotong royong), santun, dan percaya diri, dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan social dan alam dalam jangkauan pergaulan dan keberadaannya
KI 3.
Memahami
pengetahuan
(faktual
,konseptual,
dan
prosedural), berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya terkait fenomena dan kejadian tampak mata KI 4.
Mengolah, menyaji, dan menalar dalam ranah konkret (menggunakan,mengurai, merangkai, memodifikasi, dan membuat)
dan
ranah
abstrak
(menulis,membaca,
menghitung, menggambar, dan mengarang) sesuai dengan yang dipelajari di sekolah dan sumber lain yang sama dalam sudut pandang/teori KOMPETENSI DASAR 1.5
Menghargai dan menghayati ajaran agama yang dianutnya
2.5
Menunjukkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (toleransi, gotong royong), santun, dan percaya diri, dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan social dan alam dalam jangkauan pergaulan dan keberadaannya
3.5
Menerapkan konsep rangkaian listrik, energi dan daya listrik, sumber energi listrik dalam kehidupan sehari-hari termasuk sumber energy listrik alternatif, serta berbagai upaya menghemat energi listrik
2
LISTRIK DINAMIS
4.5
Menyajikan hasil rancangan dan pengukuran berbagai rangkaian listrik
INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI 1.
Menghargai dan menghayati ajaran agama yang dianutnya
2.
Menunjukkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (toleransi, gotong royong), santun, dan percaya diri, dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan social dan alam dalam jangkauan pergaulan dan keberadaannya
3.
Memahami konsep pembagian arus (Hk 1 Kirchoff)
4.
Menyusun rangkaian seri dan parallel
5.
Mengukur besar arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian
6.
Menentukan tegangan dalam suatu rangkaian
7.
Menghitung daya listrik yang digunakan.
8.
Menghitung nilai GGL induksi pada rangkaian tertutup (Loop)
9.
Mengklasifikasi sumber sumber energy listrik alternative
10.
Memahami prinsip transmisi energy dalam kehidupan sehari hari
11.
Mengidentifikasi upaya penghematan energy
12.
Mengidentifikasi bahaya yang dapat disebabkan oleh penggunaan energy listrik.
TUJUAN PEMBELAJARAN 1.
Peserta didik mampu mengahayati ajaran agama yang dianutnya dengan memperlihatkan sikap saling menghargai antar umat beragama.
2.
Peserta didik mampu untuk berperilaku cermat, disiplin, kerjasama dan teliti saat melaksanakan praktikum secara konsisten
3.
Peserta
didik
diharapkan
mampu
memahami
prinsip
pembagian arus (Hk I Kirchoff) melalui diskusi tentang hasil
3
LISTRIK DINAMIS
percobaan dengan kelompok dan membuat kesimpulan yang tepat. 4.
Setelah melakukan percobaan tentang rangkaian seri dan parallel peserta didik diharapkan mampu menyimpulkan tentang penyebaran arus pada rangkaian seri dan parallel dengan tepat.
5.
Peserta didik diharapkan mampu mengukur besar arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian dengan melakukan percobaan dan menggunakan ampermeter dengan baik dan benar.
6.
Peserta didik diharapkan mampu mengukur tegangan pada masing masing-masing komponen dengan menggunakan voltmeter dengan baik dan benar.
7.
Dengan membaca struk pembayar listrik peserta didik diharapkan ammpu menentukan besar daya listrik yang digunakan dalam rumahnya dengan tepat.
8.
Melalui latihan soal dan pemberian contoh peserta didik dapat menghitung nilai GGL induksi pada rangkaian tertutup (Loop)
9.
Peserta didik dapat menentukan sumber energi listrik dengan membuat poster yang berkaitan dengan sumber-sumber energi listrik dengan tepat.
10.
Peserta didik diharapkan mampu memahami prinsip transmisi energy listrik dalam kehidupan sehari-hari melalui penjelasan yang diberikan oleh guru dengan baik.
11.
Peserta didik mampu mengidentifikasi upaya penghematan energy listrik dengan mengumpulkan artikel terkait dengan baik dan benar.
12.
Peserta
didik
disebabkan
mampu
oleh
mengidentifikasi
penggunaan
energy
bahaya listrik
yang dengan
mengumpulkan artikel dan berita terkait secara baik dan benar.
4
LISTRIK DINAMIS
Materi Pelajar. 1.
Arus listrik (Hukum Ohm)
2.
Rangakaian seri dan parallel
3.
Hukum 1 kirchoff
4.
Energi Listrik
5.
Daya listrik
6.
Hukum 2 Kirchoff
7.
Sumber-sumber energy listrik
8.
Sumber energy alternative
9.
Transmisi energy
10. Penghematan energy 11. Bahaya akibat listrik
5
LISTRIK DINAMIS
BAB II
RINGKASAN MATERI A. Arus Listrik Pembahasan pada listrik statis menyatakan bahwa apabila terdapat dua benda atau dua tempat yang memiliki muatan yang berbeda akan menghasilkan arus listrik apabila disambungkan dengan suatu penghantar. Arus listrik yang dihasilkan sendiri berasal dari tempat yang berpotensial tinggi yang bergerak menuju tempat yang bermuatan lebih rendah. Perpindahan yang terjadi adalah perpindahan electron yang terdapat pada muataan/tempat yang memiliki potensial tinggi kemudian bergerak menuju muatan/tempat yang memiliki potensial lebih rendah, sehingga dapat disimpulkan bahwa arus listrik terjadi karena ada perpindahan dari muatan negative (electron) dalam selang waktu tertentu. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut : I
Dengan
Q t
(1.A)
I = besar kuat arus, satuannya ampere (A) Q = besar muatan listrik, satuannya coulomb (C) t = waktu tempuh, satuannya sekon (s)
Penting!!! -
Arah arus listrik berlawanan dengan arah aliran electron Arus listrik mengalir dari potensial tinggi menuju ke potensial rendah Penyebab arus listrik dapat mengalir pada dua benda yang bermuatan listrik adalah adanya beda potensial antara kedua benda
Ketika kita menitik beratkan arus dalam satu rangkaian dengan hanya mendapatkan variable berupa sumber tegangan dan hambatan, tentunya persamaan 1.A tidak berlaku lagi. Hal ini justru lebih banyak yang kita temukan dalam kehidupan sehari hari dalam menggunaan perangkat elektronik seperti TV, AC, Kulkas, Komputer dsb. Untuk menyelesaikan
6
LISTRIK DINAMIS
permasalah ini kita dapat menggunakan persamaan yang disbut dengan hukum Ohm. Hukum Ohm menyatakan: jika tegangan pada suatu rangkaian dinaikkan, arus dalam rangkaian akan naik, dan jika tegangan diturunkan, arus akan turun. Hukum Ohm juga memperlihatkan bahwa jika tegangan dijaga konstan, resistansi penghantar yang lebih kecil akan menghasilkan arus yang lebih besar dan resistansi rangkaian yang lebih besar akan menghasilkan arus yang lebih kecil. Dari pernyataan hukum Ohm diatas kita dapat menemukan relasi antara arus, tegangan dan hambatan yang secra matematis dapat ditulis sebagai berikut: I
Dengan
V R
(2.A)
I = besar kuat arus, satuannya ampere (A) V = besar eda potensial, satuannya Volt (V) R = besar hambatan listrik, satuannya Ohm (Ω)
Mari Berlatih 1. Partikel bermuatan bermuatan bergerak pada sebuah kabel penghantar dengan panjang 10 meter. Jika arus yang terukur pada ampermeter sebesar 3 ampere, tentukan banyak partikel yang melintas tiap satu detik jika 1 masing masing partikel bermuatan 1 x 10-3 Coulomb . 2. Suatu rangkaian listrik terdiri dari dari baterai bertegangan 4 volt dan sebuah lampu dengan hambatan 2 ohm. Berapakah arus total yang mengalir dalam rangkaian tersebut jika hambatan dalam batrai diabaikan?
7
LISTRIK DINAMIS
B. Rangkaian Listrik Pernahkah kamu menyalakan lampu di rumah atau disekolah dan ketika saklar ditekan beberapa lampu menyala secara bersamaan. Dari peristiwa tersebut ada bebrapa lamu yang menyala redup da nada lampu yang menyala sangat terang. Mengapa hal ini bisa terjadi? Jika kamu memperhatikan hal ini kamu termasuk siswa yang berfikir kritis. Untuk menemukan jawabannya mari lakukan eksperimen berikut!
Ber-Experiment !! Alat dan Bahan - Satu buah baterai - 2 buah bola lampu - Kabel minimal 4 buah Langkah percobaan “ Buatlah lampu lampu tersebut agar bisa menyala dengan memvariasikan bentuk susunannya” Tugas Catat dan gambarkan bagan rangkaian yang menghasilkan lampu paling terang dan paling redup
Eksperimen yang telah kamu lakukan diatas merupakan eksperimen untuk membentuk rangkaian sederhana. Rangkaian secara umum terdiri dari dua macam yaitu rangkaian seri dan rangkaian parallel: 1. Rangkaian Seri Rangkaian seri merupakan rangkaian listrik yang disusun membentuk garis lurus. Artinya pada saat kamu menyambungkan batrai, lampu 1, dan lampu 2 secara urut membentuk garis lurus maka kamu sudah menyusun rangkaian seri. Agar lebih mengetahui
bentuk
rangkaian
seri
sederhana
perhatikan gambar 1 berikut: Pada rangkaian seri bola lampu disusun runtun sehingga
membentuk
garis
lurus
(tanpa
Gambar 1 Rangkaian Seri
8
LISTRIK DINAMIS
percabangan) dengan sember tegangan / baterai. Bola lampu yang merupakan salah satu implikasi dari jenis hambatan tetap maka akan menghasilkan arus listrik. Pada rangkaian seri berlaku kaidah bahwa arus yang mengalir pada setiap hambatan adalah sama dengan arus total dan jumlah tegangan yang engalir dalam setiap hambatan adalah sama dengan tegangan sumber. Secara matematis dapat dituliskan : I S I1 I 2 I n
(1.B)
VS V1 V2 Vn
(2.B)
Untuk arus sendiri berlaku hukum ohm yaitu I
V dengan R merupakan R
RTotal RT R1 R2 R2
(3.B)
Untuk tegangan yang terdapat pada setiap hambatan / lampu diperoleh dengan menggunakan persamaan VX I RX
Penting!!! Hambatan yang disusun seri memiliki ciri-ciri sebagai berikut. 1. Hambatan disusun dari ujung ke ujung (berderet). 2. Terdapat satu lintasan arus listrik. 3. Kuat arus listrik yang mengalir di setiap hambatan sama besar. 4. Hambatan pengganti seri R selalu lebih besar dari hambatan terbesar yang disusun seri. 5. Rangkaian hambatan seri berfungsi sebagai pembagi tegangan.
Mari Berlatih Kerjakan soal berikut dibuku latihan !! 1. Perhatikan gambar berikut.
Berdasarkan gambar di atas, tentukan:
9
LISTRIK DINAMIS
a. hambatan pengganti, b. arus listrik yang mengalirpada R1, R2 , dan R3, dan c. beda potensial pada masingmasing hambata 2. Perhatikan gambar rangkaian berikut.
Jika IAB = 0,25 A, tentukan: a. hambatan total pada rangkaian, b. beda potensial pada ujunghambatan AB, BC dan CD, c. beda potensial pada ujung AD. 2. Rangkaian Parallel Rangkaian parallel merupakan rangkaian listrik dimana antar komponen rangkaian disusun secara sejajar. Setiap komponen seperti hambatan dan sumber tegangan disambungkan pada titik percabangan. Perhatikan gambar 2 berikut ini : Pada
rangkaian
lampu/hambatan
parallel
setiap
mengambil
sumbe
tegangan yang sama yaitu yang berasal dari tegangan sumber sehingga berlaku kaidah tegangan yang mengalir dalam
Gambar 2 Rangkaian Paralel
setiap komponen adalah sama dengan tegangan sumber dan jumlah arus yang mengalir pada setiap komponen sama dengan arus total. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut VS V1 V2 Vn
(2.4)
I S I1 I 2 I n
(2.5)
Untuk arus juga berlaku hukum ohm yaitu I
V dengan R merupakan R
RTotal
10
LISTRIK DINAMIS
1 1 1 1 RT R1 R2 Rn
(2.6)
Penting!!! Hambatan yang disusun paralel memiliki ciri-ciri sebagai berikut. 1. Hambatan disusun berdampingan (sebelah menyebelah). 2. Terdapat lebih dari satu lintasan arus listrik. 3. Beda potensial di setiap ujung hambatan sama besar. 4. Hambatan pengganti paralel RP selalu lebih kecil daripada hambatan terkecil yang disusun paralel. 5. Rangkaian hambatan paralel berfungsi sebagai pembagi kuat arus
Mari Berlatih 1. Perhatikan gambar berikut
Jika kuat arus pada hambatan R1 sebesar 0,4 A, tentukan: a. beda potensial pada ujung-ujung hambatan, b. kuat arus pada hambatan R2 dan R3. c. tegangan yang dihasilkan oleh baterai, dan d. kuat arus yang dihasilkan baterai. C. Hukum 1 Kirchoff Pada pembahasan mengenai jenis jenis rangkaian listrik disbutkan bahwa pada rangkaian seri arus total adalah sama dengan arus yang mengalir pada setiap hambatan dalam rangkaian sedangkan pada rangkaian parallel arus yang mengalir pada setiap hambatan bergantung pada nilai/besar dari hambatan itu sendiri. Hukum 1 Kirchoff sendiri menjelaskan bagaimana hubungan antara arus yang mengalir dalam rangkaian dengan besar hambatannya. Kirchoff menyatakan bahwa “jumlah kuat arus listrik yang
11
LISTRIK DINAMIS
masuk titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus listrik yang meninggalkan titik percabangan. Perhatikan Gambar.3 berikut Pada Gambar disampinng terlihat bahwa arus total I yang terbagi menjadi I1, I2, dan I3 yang nilai dari I = I1, + I2 + I3. Sehingga secara matematid hukum 1 Kirchoff dapat dituliskan
Gambar 3 Ilustrasi Hukum Kirchoff sebagai berikut :
I Masuk I Keluar
(1.C)
Penerapan dari hukum kirchoff ini sendiri telah kita temukan dalam percobaan rangkaian listrik. Baik itu pada rangkain seri ataupun rangkaian parallel. Untuk menambah pemahaman mari kerjakan soal latihan berikut ;
Mari Berlatih 1. Perhatikan gambar berikut !!
Jika I1 = 5 A, I2 = 3 A, dan I3 = 6 A, maka nilai I4 adalah …… 2. Perhatikan gambar berikut !
i2
i5
i4
i1 i3 i6 Jika I1 = 6 Ampere, I2 = 2 Ampere, I3 = 1 Ampere, I4 = 2I2 – I3, I5 = I4 / 3, Tentukan nilai I6 !! D. Energi Listrik Mempelajari energy listrik tidak terlepas dari kondisi/hukum kekekalan energy yang menyatakan bahwa “energy tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan akan tetapi dapat diubah menjadi ke bentuk energy lainnya.” Energy listrik sendiri dipengaruhi oleh besarnya tegangan (V), kuat Arus (I) 12
LISTRIK DINAMIS
dan waktu (t) sehingga apabila penghantar yang memeiliki hambatan R diberikan tegangan V pada ujung-ujungnya dan arus yang melaluinya maka dalam waktu t detik besar energy listrik yang diperoleh dapat dirumuskan sebagai berikut : W VIt
(1.D)
Dengan memandang hukum Ohm, V = I R maka diperoleh : W I 2 Rt
Dengan
atau
W
V2 t R
(2.D)
W = energy listrik (Joule, J) V = tegangan listrik (Volt, V) I = arus listrik (Ampere, A) R = hambatan listrik )Ohm, Ω t = waktu (secon, s)
Dalam kehidupan sehari-hari, banyak alat-alat yang menggunakan energi listrik sebagai sumber energinya. Alat-alat ini mengubah energi listrik menjadi energi lain yang lebih praktis digunakan manusia. Perubahan tersebutdi antaranya: 1) Energi listrik menjadi energi panas, contohnya pada peralatan rumah tangga, seperti setrika, solder, kompor listrik, dan hair dryer. 2) Energi listrik menjadi energi cahaya, contohnya pada lampu. 3) Energi listrik menjadi energi gerak, contohnya pada kipas angin, dynamo
13
LISTRIK DINAMIS
Mencari Tahu Yuk !! Berapa besar daya yang dibutuhkan untuk menghidupkan sebuah radio tape??? Langkah Kegiatan : 1. Keluarkan baterai dari sebuah radio tape. Hubungkan satu ujung kabel kesatu ke baterai tersebut dengan bantuan selotip atau karet gelang. 2. Hubungkan ujung lain kabel tersebut pada salah satu sambungan baterai dengan benar pada radio tersebut. Hubungkan satu ujung kabel kedua pada salah satu terminal amperemeter dan ujung yang lain ke baterai. 3. Gunakan kabel ketiga untuk menghubungkan terminal lain amperemeter tersebut ke sambungan baterai yang lain pada radio tersebut. 4. Hidupkan radio itu dan ukurlah arus tersebut dengan mencatat penunjukkan jarum amperemeter tersebut. 5. Tentukan tegangan baterai yang digunakan. Apabila digunakan dua baterai seri, jangan lupa menjumlahkan tegangan kedua baterai tersebut untuk mendapatkan tegangan total. Analisis : 1. Gunakan tegangan dan arus untuk menghitung daya listrik dalam watt. 2. Akankah kamu mengharapkan penggunaan daya berubah bila radio itu dihidupkan pada volume suara yang berbeda? Jika memungkinkan, cobalah ini. Kapan penggunaan daya paling besar?
Untuk menambah pemahaman mengenai energy listrik yang digunakan dalam kehidupan sehari – hari maka selesaikan soal beikut :
Mari Berlatih 1. Sebuah lampu 220 volt dialiri arus listrik sebesar 5 ampere. Tentukanlah energi listrik yang timbul setelah lampu tersebut dialiri arus listrik selama: a. 10 sekon b. 5 menit
14
LISTRIK DINAMIS
2. Energi listrik yang dihasilkan sebuah elemen listrik dengan hambatan 5 ohm dan dialiri arus listrik selama 2 menit adalah 9.600 J. Berapa kuat arus listrik yang mengalir melalui elemen listrik tersebut? E. Daya Listrik Pernahkah kamu mengamati sebuah bola lampu listrik? Sering kita lihat pada bola lampu listrik tertuliskan angka, misalnya 220 V, 20 W. Apa artinya? Artinya bola lampu tersebut akan bekerja dengan baik bila dipasang pada tegangan 220 V dengan daya 25 W. Daya adalah “kemampuan untuk melakukan usaha’.Sedangkan daya listrik merupakan kemampuan alat-alat listrik untuk mengubah energi listrik menjadi energi bentuk lainnya setiap sekon. Jadi, dapat disimpulkan bahwa besar dari daya listrik dipengaruhi oleh beberapa besaran yaitu energi listrik dan waktu. Jika besarnya energi listrik yang diubah itu adalah W dalam waktu (t ), maka dayanya (P) adalah: P
Dengan
W t
(1.E)
P = Daya Listrik (Watt, W W = energy listrik (Joule, J) t = waktu (secon, s)
Jika kita turunkan dari persamaan daya maka P
Dengan
VIt , maka P V I I 2 R t
(2.E)
P = Daya Listrik (Watt, W V = Beda Potensial (Volt, V) I = Arus (Ampere, A)
Untuk menambah pemahaman, mari kerjakan soal latihan berikut :
Mari Berlatih 1. Sebuah bola lampu terterai tertuliskan 220 V, 25 Watt, dipasang pada tegangan yang tepat selama 2 menit. Hitunglah banyaknya energi listrik yang digunakan!
15
LISTRIK DINAMIS
2. Sebuah sekering dipasang pada tegangan 110 Volt menyebabkan arus mengalir 4 Ampere. Hitunglah daya sekering tersebut
Berfikir Kritis !! Kumpulkanlah kotak dari perangkat elektronik yang ada dirumahmu, hitunglah daya yang digunakan masing masing alat elektronik dan kumpulkan ke gurumu dalam bentuk kliping yang berisikan gambar/potongan kotak dan keterangan dari daya yang digunakan selama satu bulan Catatan, untuk waktu yang digunakan adalah waktu pemakaian alat tersebut selama perbulan.
F. Hukum 2 Kirchoff Baterai baru yang belum dipakai umumnya memiliki Gaya Gerak Listrik (GGL) = 1,5 Volt. Artinya sebelum dirangkai untuk menghasilkan arus listrik, di antara kutub-kutub baterai ada tegangan sehingga ada arus yang mengalir, maka tegangan di antara kutub-kutub baterai disebut tegangan jepit. Perbedaan besar GGL dan tegangan jepit baterai dikarenakan adanya hambatan dalam pada baterai. Menurut Hukum Ohm, besar kuat arus yang mengalir pada rangkaian tertutup adalah: I
E Rr
(1.F)
Sehingga besar tegangan jepitnya menjadi, I .R E (i r ) V E (i r )
Dengan
(2.F)
r = hambatan dalam baterai (Ω) R = Hambatan Luar (Ω) E = GGL Baterai (Volt) V = Tegangan Jepit (Volt) I = Arus (Ampere)
Sumber
Arus
Listrik
Elemen
listrik
yang
sama
dipasang
secara seri dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
16
LISTRIK DINAMIS
ETotal E1 E 2 E n E rTotal r1 r2 rn n r
(3.F)
sehingga I
nE R nr
Untuk menambah pemahaman, kerjakan latihan berikut !
Mari Berlatih 1. Perhatikan Gambar berikut !
Jika R1 = 3 Ω, R2 = 6 Ω, R3 = 2 Ω dan I3 = 3 A Hitunglah : a. Hambatan Total Rangkaian b. Tegangan Total (VAB) c. Arus Listrik yang mengalir pada R1 d. Arus Listrik yang mengalir pada R2 G. Sumber Energi dan Arus Listrik Pembahasan mengenai sumber arus listrik berarti kita mempelajari proses perubahan dari energy lain menjadi energy listrik karena berdasarkan hukum kekekalan energy menyatakan bahwa energy tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan akan tetapi energy bisa di ubah menjadi bentuk lain. Secara umum bentuk arus listrik ada dua macam yaitu arus searah dan arus bolak balik. Agar lebih memahami perhatikan tabel berikut : Jenis Sumber Arus Listrik
Sumber Arus Listrik
DC (Direct Current)
Elemen volta Elemen kering (baterai) Akumulator (ACCU) Solar sel Dinamo DC
Proses Perubahan Energi Kimia listrik Kimia listrik Kimia listrik Kalor listrik Gerak listrik
17
LISTRIK DINAMIS
Dinamo AC Gerak listrik AC (Alternating Current) Generator Gerak listrik Elemen volta, baterai, dan akumulator adalah sumber arus DC yang dihasilkan dari reaksi kimia, sehingga disebut juga sebagai elektrokimia. Berdasarkan dapat atau tidaknya diisi ulang, sumber arus listrik dibedakan menjadi elemen primer dan elemen sekunder. Elemen primer adalah sebutan bagi sumber arus listrik yang tidak dapat diisi ulang ketika energinya habis, contohnya seperti baterai kering dan elemen volta. Elemen sekunder adalah sebutan bagi sumber arus listrik yang dapat diisi ulang ketika energinya habis, contohnya seperti akumulator dan baterai Li-ion yang digunakan pada telepon genggam atau kamera. Perlu diingat bersama bahwa sumber arus listrik diatas berbahan dasar bahan/material yang tidak adapt didaur ulang khususnya sumber arus listrik yang berasal dari proses elektrokimia. Lama kelamaan bahan ini akan habis dan membutuhkan waktu yang sangat lama untuk menghasilkannya kembali. Disamping itu bahan bahan kimia diatas juga merusak lingkungan karena limbah yang dihasilkan termasuk limbah yang beracun. H. Sumber-sember energy listrik alternative Sumber energy listrik alternative lahir untuk menjawab permasalahan dari keterbatasan sumber energy listrik berbahan fosil seperti yang terjadi pada sumber arus dari proses elektrokimia. Ada beberapa bentuk dari sumber arus listrik alternative yang dikembagkan saat ini yaitu : 1. Energy matahari Energi matahari adalah sumber energi terbesar dan paling besar ketersediaannya. Melalui penggunaan panel surya, energi matahari dapat diubah menjadi energi listrik. Tetapi saat cuaca mendung, energi listrik yang diperoleh
tidak
dapat
dihasilkan secara maksimal. Sehingga,
energy
diperoleh
saat
yang
matahari
Gambar 4 Panel Surya
18
LISTRIK DINAMIS
bersinar terang akan disimpan dalam baterai agar dapat digunakan saat cuaca mendung atau bahkan malam hari. Penggunaan energi surya di Indonesia diterapkan dalam dua macam teknologi, yaitu teknologi energi surya termal dan energy surya fotovoltaik. Energi surya termal digunakan untuk memasak (kompor surya), mengeringkan hasil pertanian dan memanaskan air. Energi surya fotovoltaik digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik, pompa air, televisi, telekomunikasi, dan lemari pendingin di Puskesmas dengan kapasitas total ± 6 MW. 2. Energi Angin (Kincir Angin) Kincir angin adalah salah satu contoh sumber energi listrik alternatif. Energi gerak, yang dihasilkan oleh gerakan angin terhadap kincir, diubah oleh generator menjadi energi listrik. Berbeda dengan batu bara, gas, dan minyak
bumi,
menyebabkan
kincir
polusi
angin
bagi
tidak
lingkungan,
sehingga kincir angin dipercaya ramah terhadap lingkungan.
Gambar 5 Kincir Angin (Energi Angin)
3. Energi Air (Hydropower) Air
yang
mengalir
dari
hulu ke hilir, khususnya pada sungai-sungai
yang
deras,
dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik. Arus air sungai tersebut dimanfaat kan untuk menggerakkan turbin yang generator
terhubung sehingga
pada energi
Gambar 6 PLTA
listrik dapat dihasilkan. 4. Bioenergi
19
LISTRIK DINAMIS
Bioenergi
adalah
energi
yang di peroleh dari biomassa. Biomassa
merupakan
bahan
organik yang berasal dari makhluk hidup, maupun
baik
dari
hewan.
tumbuhan
Limbah
dari
budidaya pertanian, perkebunan, kehutanan, peternakan, maupun
Gambar 7 Biomassa
perikanan juga dapat digunakan sebagai sumber bioenergi. Energi yang diperoleh dari biomassa ini dapat diubah menjadi energy listrik dengan cara mengolah biomassa menjadi bahan bakar nabati, misalnya etanol atau biodisel. Bahan bakar nabati ini selanjutnya dapat digunakan sebagai bahan bakar generator atau diesel untuk menghasilkan listrik. I. Transmisi Energi Transmisi energy secara sederhana diartikan dengan cara menyampaikan energy listrik dari sumber hingga sampai ke rumah rumah. Perhatikan ilustrasi berikut :
Gambar 8 Transmisi Energi Listrik
20
LISTRIK DINAMIS
Transmisi listrik jarak jauh dilakukan dengan menaikkan tegangan listrik. Jika tegangan listrik untuk transmisi jarak jauh rendah, maka arus listriknya akan menjadi besar sehingga diperlukan kabel listrik yang besar dan banyak energi yang terbuang menjadi kalor saat listrik disalurkan dari PLN ke rumah-rumah. Namun, dengan tegangan yang tinggi, maka arus listrik akan menjadi kecil sehingga kabel listrik yang dibutuhkan kecil dan tidak terlalu banyak energi yang terbuang. Agar tegangan listrik dari PLN dapat dinaikkan, maka diperlukan transformator step up. PLN memproduksi listrik dengan tegangan sebesar
10.000
volt,
sehingga
perlu
dinaikkan
menjadi
sekitar
150.000 volt. Transmisi energi listrik dengan tegangan sebesar ini dilakukan dengan menaikkan kabel pada gardu-gardu listrik yang tinggi agar aman bagi penduduk. Pada transmisi berikutnya digunakan transformator step down untuk menurunkan tegangan hingga menjadi 220 volt sehingga dapat langsung didistribusikan ke penduduk. J. Penghematan Energi Sumber energi yang terbatas dan banyaknya permintaan listrik di tanah air mendorong kita untuk menghemat energi diantaranya penghematan energi listrik. Pemanfaatan energi listrik secara efektif perlu digalakkan pada seluruh pengguna energi listrik. Jatah daya listrik yang diberikan PLN perlu dimanfaatkan sebaikbaiknya. Berikut ini beberapa usaha penghematan energi listrik. : •
Mematikan saklar alat listrik yang tidak digunakan.
•
Menyalakan lampu setelah gelap.
•
Menggganti lampu pijar dengan lampu TL.
•
Memilih alat-alat listrik yang berdaya rendah.
•
Membuat ruangan berjendela
•
Mencari sumber-sumber energi alternatif yang dapat diperbarui
21
LISTRIK DINAMIS
•
Menemukan alat-alat baru yang menggunakan tenaga surya.
Berfikir Kritis !! Bawalah struk pembayaran listrik dirumahmu selama 6 bulan terakhir. Hitunglah berapa daya total yang digunakan tiap bulannya. Bandingkan pada bulan mana kamu dan keluargamu menghemat listrik. Tuliskan upaya yang telah kamu lakukan untuk menghemat listrik dan presentasikanlah didepan kelas.
K. Bahaya akibat listrik Bahaya akibat listrik yang aling sering ditemukan adalah terkena sentruman listrik. Pada saat tersengat yang paling sering dirasakan oleh korban adalah sensasi terkejut. Namun dalam skala yang jauh lebih besar terkena sentrum dapat mengakibatkan kematian. Berikut ini adalah beberapa jenis bahaya yang ditimbulkan oleh energy listrik : -
Konslet (arus pendek)
-
Kebakaran
-
Terkena sentruman
Jenis ancaman diatas jika mengenai mengenai manusia dapat berakibat fatal, sedangkan untuk perangkat elektronik sendiri dapat menyebabkan kegegalan sistem dan fungsi dari peralatan elektronik tersebut. Berikut ini adalah beberapa upaya untuk mengantisipasi ancaman bahaya yang mungkin saja disebabkan oleh energy listrik :
- Mencabut kabel dari stop kontak bila tidak menggunakan peralatan listrik.
- Menghindari air dan kondisi tangan yang basah saat ingin menyambung atau melepas sambungan kabel dengan stop kontak.
- Tidak memegang lubang stop kontak atau sambungan kabel yang terbuka.
- Selalu memperhatikan peringatan penggunaan listrik yang ada pada peralatan listrik.
22
LISTRIK DINAMIS
- Memasang sekering untuk menghindari kebakaran dengan cara memutus arus pendek yang terjadi di rumah secara otomatis.
- Mencabut semua rangkaian listrik sebelum berpergian - Tidak meninggalkan alat elektronik dalam keadaan terhubung listrik dalam jangkan waktu yang cukup lama -
Mengikuti standar keamanan listrik yang dipasang oleh PLN
Berfikir Kritis !! Carilah berita yang berkaitan dengan kecelakaan dan bahaya yang berasal dari energy listrik. Berita yang telah dikumpul kemudian diidentifikasi penyebab kecelakaan yang terjadi. Kemudian diskusikan dengan teman sebangkumu lalu kumpulkan ke guru sebagai tugas individu.
23
LISTRIK DINAMIS
PEDOMAN PENIALAIAN a. Lembar pengamatan sikap kegiatan praktikum
LEMBAR PENGAMATAN SIKAP Kelas
: …………………..
Hari, Tanggal : …………………..
No
Tema
: …………………..
Kelompok
: ……
Nama Peserta Didik
Sikap Kerja Sama
Jujur
Cermat
Teliti
Keterangan
Rubrik Penilaian No 1
2
3
Indikator Jujur
Kerjasama
Cermat
Kriteria Ya
Rubrik Menyajikan hasil pengukuran dengan apa adanya
Tidak
Menyajikan hasil pengukuran dengan data yang dimodifikasi
Ya
Memberdayakan kelompok dalam bekerja
Tidak
Tidak Memberdayakan kelompok dalam bekerja
Ya
Melaksanakan percobaan dengan efektif dan efisien
Tidak
Melaksanakan percobaan dengan bertele-tele / tidak runtun
24
LISTRIK DINAMIS
4
Teliti
Ya
Tidak
Mengambil / membaca data hasil pengukuran dengan benar Mengambil / membaca data hasil pengukuran dengan kurang benar
Perhitungan skor Ya
=1
Tidak = 0
Skor _ diperoleh x100 Skor _ Akhir Skor _ Maksimal b.
Instrumen Penilaian Keterampilan Praktikum
LEMBAR KETERAMPILAN PRAKTIKUM Kelas : ………………….. Hari, Tanggal : ………………….. Tema : ………………….. Kelompok : …… No
Hasil Penilaian Baik(3) Cukup(2) Kurang (1)
Indicator
1
Menyiapkan Alat dan Bahan 2 Deskripsi Pengamatan 3 Menafsirkan Peristiwa yang akan terjadi 4 Melakukan praktik 5 Mempresentasikan Hasil Praktik Jumlah Skor yang Diperoleh Petunjuk Pengisian Berilah tanda ѵ pada kolom penilaian sesuai keterampilan peserta didik Rubrik Penilaian No 1
Indikator Menyiapkan alat dan bahan
Rubrik 1. Menyiapkan seluruh alat dan bahan yang diperlukan
25
LISTRIK DINAMIS
2
Deskripsi pengamatan
3
Memprediksi peristiwa yang akan terjadi
4
Melakukan Praktik
5
Mempresentasikan hasil praktik
2. Menyiapkan sebagian alat dan bahan yang diperlukan 1. Tidak menyiapkan seluruh alat dan bahan yang diperlukan 3. Memperoleh deskripsi hasil pengamatan secara lengkap sesuai prosedur yang ditetapkan 2. Memperoleh deskripsi hasil pengamatan kurang lengkap sesuai prosedur yang ditetapkan 1. Tidak Memperoleh deskripsi hasil pengamatan secara lengkap sesuai prosedur yang ditetapkan 3. Mampu memberikan penafsiran yang benar secara subtantif 2. Mampu memberikan penafsiran yang kurang benar secara subtantif 1. Tidak mampu memberikan penafsiran yang benar secara subtantif 3. Mampu melakukan praktik dengan menggunakan seluruh prosedur yang ada 2. Mampu melakukan praktik dengan menggunakan sebagian prosedur yang ada 1. Tidak Mampu melakukan praktik dengan menggunakan prosedur yang ada 3. Mampu mempresentasikan hasil praktik dengan benar secara subtanstif, bahasa mudah dimengerti, dan disampaikan secara percaya diri. 2. Mampu mempresentasikan hasil praktik dengan benar secara subtanstif, bahasa mudah dimengerti, dan disampaikan kurang percaya diri. 1. Mampu mempresentasikan hasil praktik dengan benar secara subtanstif, bahasa mudah dimengerti, dan disampaikan tidak percaya diri.
Kriteria Penilaian
Skor _ diperoleh x100 Nilai Skor _ Maksimal
Pedoman Penskoran Kognitif a. Untuk jawaban PG setiap jawaban benar diberi poin 1 dan jawaban salah diberi poin 0
26
LISTRIK DINAMIS
b. Untuk soal uraian dan essay maka poin diberikan sesuai tingkat kesulitan soal dan kelengkapan jawaban c. Nilai akhir
Po int_ diperoleh x100 Nilai Po int_ Maksimal
27
LISTRIK DINAMIS
KUNCI JAWABAN
Latihan 1.a = 3000 partikel, 2.a = 2 Ampere
1.1.b.a 60 Ohm, 1.1.b.b 0,1 ampere, 1.1.b.c 2V, 1 Volt, 3 Volt
1.2.b.a 120 Ohm, 1.2.b.b 10 V, 5 V, 15 V, 1.2.b.c 30 V
2.1.b.a = 18 V, 2.1.b.b = 2 V, 2.1.b.c = 18 V, 2.1.b.d = 3,6 A
1.c = 4 A, 2.c = 1 A
1.d.a = 11000 J, 1.d.b = 330000 J, 2.d = 6,3 A
1.e = 3000 watt, 2.e = 1760 watt
28
LISTRIK DINAMIS
Refrensi Zubaedah, dkk. 2015. Ilmu Pengetahuan Alam kelas IX semester 1. Jakarta : Pusat Kurikulum dan Perbukuan Balitbang Kemendikbud Puspita, Diadna dkk. 2009. Alam Sekitar IPA Terpadu : untuk SMP kelas IX. Jakarta : Pusat Perbukuan, Depertemen Pendidikan Nasional. Wasis, dkk 2009. Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas IX. Jakarta : Pusat Perbukuan. Depertemen Pendidikan Nasional Kuswanti,Nur,dkk. (2008). Ilmu Pengetahuan ALam Sekolah Menengah Pertama/Madrasah Tsanawiyah Kelas IX.Pusat Perbukuan Depdikbud Widodo,Tri,dkk. (2009). IPA Terpadu : Untuk SMP/MTs Kelas IX. Jakarta : Melvi Caraka Wariyono, Sukis dkk. 2008. Mari Belajar Ilmu Alam Sekitar Panduan Belajar IPA Terpadu untuk Kelas IX SMP/MTs.Jakarta : Pusat Perbukuan, Depertemen Pendidikan Nasional Http://ilmusiana.com http://fisikastudycenter.com Http://physicworld.com http://physicforetell.com
29
