Embed Size (px)
Citation preview
PPEENNEENNTTUUAANN PPEERRMMEEAABBIILLIITTAASS MMAAGGNNEETT MMEELLAALLUUII PPEERRCCOOBBAAAANN IINNDDUUKKSSII MMAAGGNNEETT
DDEENNGGAANN LLOOGGGGEERR LLIITTEE
SKRIPSI
Disusun sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan
Oleh :
SSRRII MMUUGGII LLEESSTTAARRII
132150006
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PUROREJO 2017
i
PERNYATAAN SURAT PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama Mahasiswa : Sri Mugi Lestari NIM : 1312150006 Program Studi : Pendidikan Fisika
menyatakan bahwa yang tertilis di dalam skripsi ini benar-benar hasil
karya sendiri, bukan plagist karya orang lain, baik sebagian maupun
seluruhnya. Pendapat atau temuan orang lain yang terdapat dalam skripsi
ini dikutip atau dirujuk berdasarkan kode etik ilmiah.
Apabila terbukti/dapat dibuktikan bahwa skripsi ini adalah hasil plagiat,
saya bersedia bertanggung jawab secara hukum yang diperkarakan oleh
Universtas Muhammadiyah Purworejo.
Purworejo, 08 Juli 2017 Yang membuat pernyataan,
Sri Mugi Lestari
iv
v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTO
Pendidikan bukanlah segalanya tapi segalanya berawal dari pendidikan.
Serumit apapun masalah yang kita hadapi. Sebesar apapun tantangan yang menghalang. Seberat apapun beban yang diemban. Sehebat apapun impian yang sulit ditaklukkan. Sungguh, semua itu bisa kita selesaikan asal ada ketekunan dan kesungguhan.
Seorang muslim tidak akan berhenti berusaha, bekerja keras dan berikhtiar hingga kakinya menginjak pintu surga.
PERSEMBAHAN
Skripsi ini penulis persembahkan kepada:
Allah SWT yang selalu memberikan berkah dan anugerah-Nya.
Bapak dan ibuku tercinta yang telah memberikan doa yang senantiasa mengiringi langkahku.
Saudara-saudaraku mas Dwi Kusuma, mas Bagus Suhendro, mas Anas, mas Faud, mas Hendro, mas Cahyo, mas Bayu, mas fuat, mas Erwin, mbak Dwi, mbak Ecca, Ella, Kokom, Yulli, Jannah, Nilla, Arrif, Gandhy dan Resty yang selalu di sampingku dan memberi semangat.
Sahabat-sahabat terbaikku dan teman-teman Fisika Semester 8 angkatan 2013.
PRAKATA
Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT. Atas
limpahan rahmat, karunia dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi yang berjudul “Penentuan Permeailitas Magnet Melalui Percoaan Induksi
Magnet dengan Logger Lite.
Keberhasilan pelaksanaan penelitian ini tidak lepas dari bantuan berbagai
pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima
kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada:
1. Yuli Widiono, M.Pd., Dekan FKIP Universitas Muhammadiyah Purworejo yang
telah memberikan izin dan rekomendasi kepada penulis mengadakan penelitian
untuk penyusunan skripsi ini.
2. Eko Setyadi Kurniawan, M.Pd.Si., selaku Ketua Program Studi Pendidikan
Fisika yang telah memberikan izin penelitian.
3. Yusro Al Hakim S. SI, M. Sc., selaku pembimbing I dan Siska Desy F., M.Si.,
selaku Pembimbing II yang telah banyak membimbing, mengarahkan,
memotivasi dengan penuh kesabaran dan tidak mengenal lelah, serta mengoreksi
skripsi ini dengan penuh ketelitian sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi
ini.
vi
vii
4. H. Arif Maftukhin, M.Pd., selaku dosen pemiming mata kuliah praktikum fisika
dasar 2 di Universitas Muhammadiyah Purworejo yang telah memberikan izin
untuk melaksanakan penelitian.
5. Beragai pihal yang telah memerikan motivasi dan semangat kepada penulis dalam
menyelesaikan studi di Program Studi Pendidikan Fisika yang tidak dapat penulis
seutkan satu persatu.
Penulis hanya dapat berdoa semoga Allah SWT membalas berlipat ganda atas
budi baik yang telah diberikan. Semoga skripsi ini berguna agi penulis khususnya
dan pemaca umumnya.
Purworejo, 08 Juli 2017
Penulis,
Sri Mugi Lestari NIM. 132150006
ABSTRAK
Sri Mugi Lestari. 2017. Penentuan Permeabilitas Magnet Melalui Percobaan Induksi Magnet dengan Logger Lite. Sekripsi. Purworejo: Universitas Muhammadiyah Purworejo.
Dalam mempelajari pokok bahasan magnet konsep permeabilitas magnet μ belum banyak dibahas secara khusus.Permeabilitas magnet yang sering dibahas adalah permeabilitas hampa udara 0μ yang nilainya T.m/A. Nilai permeabilitas benda-benda
7104 −×πμ , ternyata tidak sama dengan permeabilitas hampa.
Oleh karena itu, diperlukan eksperimen dalam mempelajari magnet ini untuk memperoleh pemahaman yang memadai tentang konsep-konsep yang terkandung di dalamnya.
Alat eksperimen terdiri dari probe ware berupa software Logger lite, solenoida, power supply dan dua jenis bahan feromagnetik yaitu besi baja dan besi putih dengan sisi yang sama. Penentuan permeabilitas bahan dilakukan dengan menempatkan bahan pada solenoida memvariasi arus listrik yang mengalir pada solenoida dan mencatat medan induksi yang ditimbulkan . Selanjutnya dari set data i terhadap B ini dilakukan regresi linier. Permeabilitas bahan ditentukan dari grafik.
)(i)B(
Kata kunci :Permeabilitas magnet, feromagnetik, logger lite.
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... iii HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ......................................... iv HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ..................................v PRAKATA ..................................................................................................... vi ABSTRAK .................................................................................................... vii DAFTAR ISI ................................................................................................ viii DAFTAR TABEL ...........................................................................................x DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xiii DAFTAR SIMBOL ....................................................................................... iv DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... viii BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1
A. Latar Belakang ............................................................................ 1 B. Identifikasi Masalah .....................................................................5 C. Batasan Masalah ..........................................................................6 D. Rumusan Masalah ........................................................................6 E. Tujuan Penelitian .........................................................................7 F. Manfaat Penelitian .......................................................................7
BAB II KAJIAN PUSTAKA ........................................................................9
A. Kajian Teoritik .............................................................................9 1. Hakikat Fisiska..........................................................................9 2. Pembelajaran Fisika dengsn Metode Eksperimen .................11 3. Kajian Teori ............................................................................13
a. Kemagnetan ........................................................................13 b. Medan magnet ....................................................................14 c. Hukum Biot-Savart .............................................................15 d. Feromagnetik ......................................................................17 f. Permeabilitas .......................................................................20
B. Tinjauan Pustaka .........................................................................21 C. Kerangka Berfikir ......................................................................22
BAB III METODE PENELITIAN ............................................................28
A. Desain Penelitian ........................................................................28
B. Waktu dan Tempat Penelitian ....................................................31
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Rancangan data penelitian ........................................................................................ 30
Tabel 2. Kisi angket validasi alat ............................................................................................. 32
Tabel 3. Kisi angket mahasiswa terhadap alat ......................................................................... 33
Tabel 4. Skala kategori data penelitian .................................................................................... 43
Tabel 5. Kriteria persentase dan criteria kualitatif program .................................................... 44
Tabel 6. Data hasil pengukuran medan magnet pada solenoid kosong ................................... 46
Tabel 7. Data hasil pengukuran medan magnet pada besi baja ............................................... 47
Tabel 8. Data hasil pengukuran medan magnet pada besi putih .............................................. 48
Tabel 9. Data hasil validasi alat peraga oleh dosen ahli .......................................................... 48
Tabel 10. Data hasil respon mahasiswa terhadap alat peraga .................................................. 49
xi
1
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Fisika merupakan salah satu cabang dari sains. Tujuan pembelajaran
fisika selain untuk memahami konsep-konsep fisika dan keterkaitannya juga
ditujukan untuk menumbuhkan nilai serta sikap ilmiah. Selain itu, pada
penjelasan pasal 77I bagian (e) PP Nomor 32 Tahun 2013 dinyatakan bahan
kajian ilmu pengetahuan alam khususnya fisika dimaksudkan untuk
mengembangkan pengetahuan, pemahaman, dan kemampuan analisis siswa
terhadap lingkungan alam dan sekitarnya.
Perkembangan pendidikan sangatlah berpengaruh terhadap
perkembangan suatu negara. Pendidikan menjadi salah satu dasar untuk
menciptakan manusia yang berpotensi dan berkualitas. Melalui pendidikan
manusia dididik agar mempunyai keahlian dan keterampilan sehingga
menjadikan manusia yang terampil bekerja, kreatif, inovatif dan produktif
Fisikawan mengamati fenomena alam dan berusaha menemukan pola
dan prinsip yang menghubungkan fenomena-fenomena ini. Pola ini disebut
teori fisika atau, ketika mereka sudah benar-benar terbukti dan digunakan
luas, disebut hukum atau prinsip fisika. Perkembangan teori fisika
memerlukan kreativitas dalam setiap tahapnya. Fisikawan harus belajar untuk
mengajukan pertanyaan yang tepat, merancang percobaan untuk mencoba
menjawab pertanyaan-pertanyaan itu, dan menarik kesimpulan yang tepat
dari hasilnya (Young dan Freedman, 2002: 1-2).
2
Perkembangan teknologi informasi dan komunikasi yang pesat saat ini
banyak dipengaruhi oleh temuan dibidang fisika material melalui temuan
piranti mikroelektronika yang mampu memuat banyak informasi yang sangat
kecil. Fisika sebagai ilmu yang mempelajari fenomena alam, memberikan
pelajaran yang baik bagi manusia untuk hidup selaras berdasarkan hukum
alam. Pengelolaan sumber daya alam dan lingkungan serta pengurangan
dampak bencana alam tidak akan dapat berjalan secara optimal tanpa
pemahaman yang baik tentang fisika.
Pada kegiatan penyelidikan dalam fisika dapat diwujudkan dengan
menggunakan kegiatan eksperimen, ataupun kajian teoritis dengan selalu
berdasarkan pada metode ilmiah. Dari rangkaian kegiatan itu akan dapat
dihasilkan suatu kebenaran berupa konsep, asas, teorema ataupun hukum
serta tetapan yang dapat diakui secara umum. Untuk keperluan pendidikan,
pendekatan pengajaran fisika melalui penemuan merupakan strategi belajar
mengajar yang menuntut melakukan sesuatu agar selama proses belajar
mengajar berlangsung dapat memahami konsep, asas, teori dan hukum-
hukum fisika secara benar.
Kegiatan eksperimen diwujudkan dengan kegiatan praktikum yang
dilakukan oleh mahasiswa ( calon pendidik). Kegiatan praktikum yang
dimaksud disini pengalaman belajar yang memungkinkan mahasiswa
berinteraksi dengan material samapai kepada observasi fenomena.
Pengalaman belajar yang dibuat mungkin memiliki tingkat sruktur yang
berbeda dan ditentukan oleh buku pegangan kegiatan praktikum. Mungkin
3
juga pengalamanya mencakup fase perencanaan dan perancangan, analisis
dan implementasi serta aplikasinya seperti halnya fase saat berlangsungnya
kegiatan. Kegiatan laboratorium dapat dilakukan oleh mahasiswa baik secara
individual ataupun kelompok kecil dan definisi ini tidak termasuk demontrasi
kelompok besar, kunjungan kemusium atau kegiatan lapangam.
Sampai saat ini pembelajaran praktikum fisika dasar khususnya di
Universitas Muhammadiyah Purworejo masih sangat dibutuhkan untuk
menjelaskan materi kemagnetan khusnya sub bab permeabilitas magnet,
karena belum ada praktikum khusus permeabilitas magnet. Magnet sebagai
bagian pokok bahasan fisika merupakan komponen yang banyak
dimanfaatkan banyak orang dalam kehidupan sehari-hari. Penggunaan
magnet sangat penting terutama dalam rangkaian proses energi. Melalui
medan magnet bentuk energi listrik dapat berubah menjadi energi gerak yang
sering disebut motor dan sebaliknya energi gerak dapat diubah menjadi energi
listrik yang sering disebut generator.
Magnet sebagai bagian pokok bahasan fisika merupakan komponen
yang banyak dimanfaatkan banyak orang dalam kehidupan sehari-hari.
Penggunaan magnet sangat penting terutama dalam rangkaian proses energi.
Melalui medan magnet bentuk energi listrik dapat berubah menjadi energi
gerak yang sering disebut motor dan sebaliknya energi gerak dapat diubah
menjadi energi listrik yang sering disebut generator.
Alat-alat elektronika seperti televisi, pengeras suara, komputer dan bel
listrik juga menggunakan prinsip kemagnetan. Komponen di dalam alat
4
elektronik tersebut terdapat koil-koil kawat dengan jumlah lilitan yang besar
dan jarak yang begitu dekat sehingga tiap lilitan merupakan simpal (loop)
lingkaran yang sebidang. Kuat arus yang mengalir pada koil kawat tersebut
menghasilkan medan magnet. Dengan demikian, medan magnet
sesungguhnya menjadi dasar perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi.
Medan magnet merupakan bidang kajian yang penting untuk
dipelajari. Namun keabstrakan yang dimiliki medan magnetik dan
pembelajaran yang disampaikan secara teoritis sering kali menyebabkan
materi ini sulit dipahami oleh sebagian siswa (Suryadi, 2009). Medan magnet
dapat didefinisikan sebagai ruang di mana suatu benda mengalami gaya
magnetik yang besar dan arahnya dilukiskan sebagai garis-garis khayal yang
disebut garis-garis gaya magnetik (Supiyanto, 2006). Gaya magnetik dapat
ditimbulkan oleh benda-benda yang bersifat magnetik dan juga arus listrik
yang bergerak.
Konsep permeabilitas μ masih sangat abstrak dipelajari. Banyak
buku fisika yang belum membahas secara khusus tentang permeabilitas μ .
Biasanya permeabilitas hampa 0μ langsung menempel pada rumus yang
nilainya 7104 −×π T.m/A. Sehingga banyak kalangan yang mempelajari
tentang magnet sulit untuk memahami materi permeabilitas. Oleh karena itu,
magnet sebagai salah satu materi Fisika memerlukan hasil eksperimen yang
akurat dalam Praktikum Fisika Dasar 2 untuk memperoleh pemahaman yang
memadai tentang konsep-konsep yang terkandung di dalam permeabilitas
magnet μ itu sendiri.
5
Nilai permeabilitas benda-benda μ , ternyata tidak sama dengan
permeabilitas hampa. Permeabilitas magnet adalah angka yang menunjukkan
tingkat kemudahan suatu bahan untuk dijadikan magnet. Jika solenoida dialiri
arus maka udara yang berada di dalam solenoida bertindak sebagai bahan
yang dimagnetisasi. Karakteristik magnetik dari udara adalah 0μ . Jika dalam
solenoida diisi bahan lain seperti besi, baja dan lain-lain karakteristik
magnetik dari bahan tersebut adalah μ .
Keabstrakan konsep permeabilitas, mulai saat ini sudah harus
dipahami karena dengan percobaan sederhana yang dilengkapi alat ukur yang
dibutuhkan maka sudah dapat memberikan gambaran yang jelas tentang
permeabilitas ini.
Dari uraian di atas maka peneliti tertarik untuk melakukan penelitian
yang berjudul “Penentuan Permeabilitas Magnet Melalui Percobaan Induksi
Magnet Dengan Logger Lite”. Keunggulan penelitian ini adalah sebagai
pengkajian sifat kemagnetan setiap jenis besi sehingga dapat diketahui
bagaimana kualitas besi-besi tersebut. Dan pada penelitian ini pembacaan
data langsung terbaca oleh konputer denagn aplikasi logger lite sehingga
praktikan tidak perlu mencatat hasil praktikumnya.
B. Identifikasi Masalah
Permasalahan-permasalahan yang muncul dari uraian latar belakang
masalah dapat diidentifikasikan sebagai berikut:
1. Belum tersedianya alat penentu permeabilitas magnet.
6
2. Konsep permeabilitas udara 0μ maupun permeabilitas bahan μ belum
banyak dijelaskan dalam buku-buku ajar.
3. Menggunakan percobaan yang dilengkapi alat untuk menentukan nilai
permeabilitas magnet bahan.
4. Nilai permeabilitas magnet μ untuk beberapa batang feromagnetik.
5. Perlu adanya suatu kajian untuk mengetahui nilai permeabilitas magnet
bahan μ
6. Pembelajaran Praktikum Fisika Dasar 2 masih bersifat konvensional
dengan alat manual.
C. Batasan Masalah
Untuk menghindari luasnya permasalahan yang terdapat dalam penelitian
ini, maka penelitian melakukan pembatasn masalah sebagai berikut:
1. Penelitian hanya pada penentuan permeabilitas magnet batang
feromagnetik.
2. Pengaruh yang diteliti adalah kelayakan dari alat penentu permeabilitas
sebagai media pembelajaran pada materi kemagnetan.
3. Mahasiswa Pendidikan Fisika Semester 2
D. Rumusan Masalah
1. Bagaimana kelayakan alat peraga alat untuk menentukan permeabilitas
magnet?
7
2. Berapakah nilai permeabilitas magnet untuk batang feromagnetik?
3. Bagaimana respon praktikan terhadap alat percobaan?
E. Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah di atas, penelitian ini mempunyai
tujuan sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui kelayakan alat penentu permeabilitas magnet.
2. Menentukan nilai permeabilitas magnet pada beberapa batang
ferromagnetik
2. Mengetahui respon mahasiswa terhadap alat percobaan.
F. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini adalah
sebagai berikut:
1. Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat dalam pembelajaran fisika
yang berbentuk eksperimen untuk memperoleh penguasaan konsep
fisika menjadi lebih maksimal terutama mengenai permeabilitas magnet
pada bahan feromagnetik
2. Dengan bereksperimen mendorong mahasiswa lebih aktif belajar dan
lebih mudah memahami materi pelajaran fisika serta lebih berminat
terhadap pembelajaran fisika
8
3. Metode pengajaran praktikum dapat digunkan sebagai metode
pelengkap pembelajaran selain metode konvensional
4. Modul pembelajaran hasil penelitian ini diharapkan dapat membantu
aktivitas pembelajaran pada pokok bahasan permeabilitas magnet
5. Untuk mengetahui lebih jauh fenomena dan peristiwa kemagnetan yang
bersifat abstrak serta memperdalam pengetahuan tentang materi
kemagnetan khususnya subpoin permeabilitas
6. Sebagai acuan peneliti selanjutnya khususnya mengenai penentuan
permeabilitas.
9
BAB II KAJIAN PUSTAKA
A. Kajian Teori
1. Pembelajaran Fisika
Menurut pandangan para filosof, sains adalah suatu cara berfikir untuk
memahami suatu gejala alam, suatu cara untuk menyelidiki gejala alam dan
sebagai batang tubuh keilmuan yang diperoleh dari suatu penyelidikan. Oleh
karena itu, sains dapat didefinisikan sebagai ilmu yang dirumuskan, dalam
artian keilmuan yang diperoleh dengan aturan main standar atau baku
(Supriyadi, 2006; 1).
Fisikawan mengamati fenomena alam dan berusaha menemukan pola dan
prinsip yang menghubungkan fenomena-fenomena ini. Pola ini disebut teori
fisika atau, ketika mereka sudah benar-benar terbukti dan digunakan luas, disebut
hukum atau prinsip fisika. Perkembangan teori fisika memerlukan kreativitas
dalam setiap tahapnya. Fisikawan harus belajar untuk mengajukan pertanyaan
yang tepat, merancang percobaan untuk mencoba menjawab pertanyaan12
pertanyaan itu, dan menarik kesimpulan yang tepat dari hasilnya (Young dan
Freedman, 2002: 1-2).
Perkembangan teknologi informasi dan komunikasi yang pesat saat ini
banyak dipengaruhi oleh temuan di bidang fisika material melalui temuan
piranti mikroelektronika yang mampu memuat banyak informasi yang sangat
kecil. Fisika sebagai ilmu yang mempelajari fenomena alam, memberikan
pelajaran yang baik bagi manusia untuk hidup selaras berdasarkan hukum
10
alam. Pengelolaan sumber daya alam dan lingkungan serta pengurangan
dampak bencana alam tidak akan dapat berjalan secara optimal tanpa
pemahaman yang baik tentang fisika.
Menurut Marthen Kanginan (2013: 6) ilmu yang mempelajari gejala
alam disebut sains. Sains berasal dari bahasa Latin yang berarti
“mengetahui”. Sains terbagi atas beberapa cabang ilmu, di antaranya adalah
fisika. Fisika mempelajari gejala-gejala alam, seperti gerak, kalor, cahaya,
bunyi, listrik, dan magnet. Semua gejala tersebut adalah bentuk dari “energi”.
Fisika adalah ilmu yang mempelajari hubungan materi dan energi.
Berdasarkan definisi menurut ahli pendidikan yang telah diuraikan di
atas, maka dalam penelitian ini yang dimaksud dengan pembelajaran fisika
adalah proses interaksi antara guru dan siswa sebagai subjek dan pusat
pembelajaran dengan menggunakan fasilitas tertentu yang terjadi secara
interaktif, organik dan konstruktif dalam mempelajari gejala-gejala alam yang
merupakan benda tidak hidup dari aspek wujud dengan perubahan-perubahan
yang bersifat sementara yang mencakup hubungan antara materi dan energi.
Pembelajaran fisika memiliki tujuan yang ingin dicapai dalam proses
pembelajaran yang diklasifikasikan dalam tiga domain yaitu kognitif, afektif,
dan psikomotorik. Kognitif adalah domain yang menekankan pada
pengembangan kemampuan dan keterampilan intelektual. Afektif adalah
domain yang berkaitan dengan pengembangan perasaan, sikap, nilai, dan
emosi. Sedangkan psikomotorik adalah domain yang berkaitan dengan
kegiatan-kegiatan atau keterampilan motorik (Abdul Majid, 2014: 44).
11
Menurut Bloom (Agus Suprijono, 2014: 6) domain kognitif adalah
knowledge (pengetahuan, ingatan), comprehension (pemahaman,
menjelaskan, meringkas, contoh), application (menerapkan), analysis
(menguraikan, menentukan hubungan), synthesis (mengorganisasikan,
merencanakan, membentuk bangunan baru), dan evaluation (menilai).
Domain afektif adalah receiving (sikap menerima), responding (memberikan
respons), valuing (nilai), organization (organisasi), dan characterization
(karakterisasi). Domain psikomotor meliputi initiatory, pre-routine, dan
rountinized. Psikomotor juga mencakup keterampilan produktif, teknik, fisik,
sosial, manajerial, dan intelektual.
2. Pembelajaran fisika dengan metode eksperimen
Menurut Syaiful Bahri Djamarah (2006; 196), metode eksperimen
adalah metode pemberian kesempatan peserta didik perorangan maupun
kelompok untuk dilatih melakukan suatu proses atau percobaan. Dengan
metode ini peserta didik diharapkan sepenuhnya dapat terlibat merencanakan
eksperimen, menemukan fakta, mengumpulkan data, memecahkan masalah
yang dihadapinya secara nyata dan membuktikannya sendiri secara langsung
terhadap sesuatu yang dipelajari.
Adapun kekurangan dan kelebihan metode eksperimen adalah sebagai
berikut:
a. Kekurangan metode eksperimen:
1) Tidak cukupnya alat-alat mengakibatkan tidak semua peserta didik
berkesempatan mengadakan eksperimen
12
2) Eksperimen memerlukan waktu yang lama, peserta didik harus menanti
untuk melanjutkan pelajaran
3) Metode ini lebih sesuai untuk menyajikan bidang-bidang ilmu dan
teknologi
b. Kelebihan metode eksperimen: 1. Metode ini dapat membuat peserta didik lebih percaya atas kebenaran atau
kesimpulan berdasarkan percobaannya sendiri daripada hanya menerima
kata guru dan buku.
2. Peserta didik dapat mengembangkan sikap untuk mengadakan studi
eksplorasi (menjelajah) tentang ilmu dan teknologi.
3. Dengan metode ini diharapkan terbina manusia yang dapat membawa
terobosan-terobosan baru dengan penemuan sebagai hasil percobaan yang
bermanfaat bagi kesejahteraan manusia.
Pembelajaran siswa dengan eksperimen diajarkan kepada siswa agar
terbiasa berlatih dalam memecahkan persoalan dan diperoleh sesuai materi yang
telah diperoleh sebelumnya, artinya karkteristik yang dimilki IPA atau sains
merupakan pengetahuan teoritis digunakan oleh para ilmuan untuk menelaah
gejal-gejala alam, melalui observasi eksperimen untuk menemukan konsep dan
prinsip sains.
1. Menerima kata guru dan buku.
2. Peserta didik dapat mengembangkan sikap untuk mengadakan studi
eksplorasi (menjelajah) tentang ilmu dan teknologi.
13
3. Dengan metode ini diharapkan terbina manusia yang dapat membawa
terobosan-terobosan baru dengan penemuan sebagai hasil percobaan yang
bermanfaat bagi kesejahteraan manusia.
Pembelajaran siswa dengan eksperimen diajarkan kepada siswa agar
terbiasa berlatih dalam memecahkan persoalan dan diperoleh sesuai materi yang
telah diperoleh sebelumnya, artinya karkteristik yang dimilki IPA atau sains
merupakan pengetahuan teoritis digunakan oleh para ilmuan untuk menelaah
gejal-gejala alam, melalui observasi eksperimen untuk menemukan konsep dan
prinsip sains.
3. Kajian Teori Permeabilitas Magnet
a. Kemagnetan
Benda yang dapat menarik logam-logam tertentu disebut magnet.
Macam-macam magnet antara lain magnet batang, magnet ladam dan magnet
jarum. Magnet dapat diperoleh dengan cara buatan.
Gambar 1. Magnetisasi baja oleh arus listrik
Jika baja digosok dengan sebuah magnet dengan menggosokkannya
dalam arah yang tetap, maka baja itu akan menjadi magnet. Baja atau besi
dapat pula dimagnetisasi oleh arus listrik sebagaimana pada gambar 1. Baja
14
atau besi itu dimasukkan ke dalam kumparan kawat, kemudian ke dalam
kumparan kawat dialiri arus listrik yang searah.
b. Medan magnet
Medan magnet dikatakan ada dalam suatu ruang, jika muatan listrik yang
bergerak dalam ruang tersebut mengalami gaya tertentu (gaya bukan gesekan)
selama muatan itu bergerak. Muatan yang bergerak melalui medan magnet
mengalami gaya yang disebabkan oleh medan tersebut, dengan syarat vektor
(Halliday, 1978: 240). Medan magnet dapat didefinisikan sebagai ruang di
mana suatu benda mengalami gaya magnetik yang besar dan arahnya
dilukiskan sebagai garis-garis khayal yang disebut garis-garis gaya magnetik
seperti ditunjukkan pada gambar 2 (Supiyanto, 2006:113).
Gambar 2. Pola garis khayal magnet
Garis gaya magnetik merupakan garis khayal lintasan kutub utara
magnet-magnet kecil apabila dapat bergerak dengan bebas. Garis gaya magnet
selalu memancar dari kutub utara ke kutub selatan dan tidak pernah
memotong.
15
c. Hukum Biot-Savart
Hasil pengamatan besar induksi magnetik di sekitar penghantar yang
dialiri arus yang ditemukan oleh Biot dan Savart saat penelitian untuk pertama
kalinya adalah sebagai berikut:
a. Sebanding dengan kuat arus listrik )(i
b. Sebanding dengan panjang elemen kawat penghantar )(dl
c. Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik itu ke elemen
kawat penghantar (1/r2)
d. Sebanding dengan sinus sudut apit antara arah arus dan garis
penghubung titik itu ke elemen kawat penghantar )(sinθ
Penerapan hukum Biot-Savart medan magnetik pada solenoida
Solenoida adalah kumparan kawat dengan panjang lebih daripada
diameter lilitannya. Bila solenoide dialirkan arus listrik, di dalam selenoide
terjadi medan magnet. Medan magnetik solenoida pada dasarnya adalah medan
magnetik pada sederetan N simpal arus identik yang ditempatkan
berdampingan.
Gambar 3. Garis-garis medan magnet dari suatu solenoida
Gambar 3 menunjukkan garis-garis medan magnet untuk solenoida
panjang yang digulung rapat. Di dalam solenoida, garis-garis medan ini hampir
sejajar dengan sumbunya dan berjarak rapat dan seragam, menandakan adanya
16
medan magnetik yang kuat. Di luar solenoida, garis-garis medannya kurang
rapat. Garis-garis ini memancarkan dari satu ujung dan mengumpul pada ujung
yang lain. Garis-garis medan magnet seperti ini identik dengan garis-garis
medan magnet pada magnet batang (Tippler, 1991:254).
Menurut Kanginan (1992) untuk menentukan besarnya induksi
magnetik di pusat kumparan solenoida yang panjangnya l dan jumlah lilitan N
adalah
ilNB 0μ
= (2.1)
Dengan =B kuat medan magnetik di titik P (Wb/m2 atau T)
=0μ permeabilitas ruang hampa (T.m/A)
=i kuat arus (A)
=l panjang solenoida (m)
=N jumlah lilitan
Sedangkan besar induksi magnetik di ujung solenoida adalah
ilN
B20μ
= (2.2)
Dari persamaan (7) nilai permeabilitas ruang hampa dapat ditentukan dengan
persamaan
iNBl20 =μ (2.3)
17
d. Feromagnetik
Feromagnetik adalah bahan-bahan yang dapat ditarik oleh magnet
atau peka terhadap magnet (Didik, 2007:26). Sedangkan menurut Tipler
(1991; 333) bahan feromagnetik merupakan bahan yang memiliki nilai
suspensibilitas magnetik mχ positif, yang sangat tinggi.
Menurut Wariyono (2008) bahan feromagnetik dapat digolongkan lagi
menjadi:
1. Bahan feromagnetik keras, misalnya baja dan alcomax (logam paduan
besi) sangat sukar dijadikan magnet, tetapi setelah menjadi magnet
bahan-bahan feromagnet keras ma
2. Mampu menyimpan sifat magnetik dalam jangka waktu yang lama.
Oleh karena itu, bahan-bahan feromagnetik keras umumnya digunakan
untuk membuat magnet permanen.
3. Bahan feromagnetik lunak, misalnya besi dan mumental logam paduan
nikel. Lebih mudah dijadikan magnet tapi sifat magnetiknya pun mudah
hilang (hanya bertahan sementara waktu). Bahan feromagnetik lunak
umumnya digunakan untuk membuat elektromagnetik (magnet listrik)
karena bahan-bahan ini hanya bersifat magnet selama arus listrik
melalui kawat yang dililitkan pada bahan. Begitu arus listrik diputus,
sifat magnetik bahan ini hilang.
Bahan feromagnetik baja pada dasarnya mempunyai komposisi besi
(Fe) dengan tambahan unsur karbon (C) sampai dengan 1,67%. Bila kadar
unsur karbon lebih dari 1,67% maka material tersebut biasanya disebut sebagai
18
besi cor. Makin tinggi kadar karbon dalam baja akan mengakibatkan baja
tersebut sukar dilas, keliatan berkurang dan kuat leleh serta kuat tariknya akan
naik.
Bahan feromagnetik ini kaya akan kandungan momen-momen dipol
magnet. Momen dipol magnet berasal dari gerak orbit dan gerak spin elektron-
elektron yang tidak berpasangan (elektron bebas, free electrons) pada bahan.
Jika bahan feromagnet dipaparkan dibawah pengaruh medan magnet luar, maka
momen-monen dipol magnet tersebut cenderung mensearahkan diri dengan
arah medan magnet luar.
Dalam beberapa kasus, penyearahan ini dapat bertahan sekalipun
medan pemagnetannya telah dihilangkan. Akibatnya bahan ini akan menjadi
magnet sebagaimana dikenal dengan magnet buatan. Ini terjadi karena momen
dipol magnetik atom dari bahan-bahan ini mengerahkan gaya-gaya yang kuat
pada atom tetangganya sehingga dalam daerah ruang yang sempit momen ini
disearahkan satu sama lain sekalipun medan luarnya tidak ada lagi.
Teori feromagnetik pertama kali dikemukakan oleh Pierre Weiss, yang
berkhusus pada hipotesis berikut:
1. Suatu sampel bahan feromagnetik berisi sejumlah daerah kecil yang
disebut ranah (domain), yang termagnetisasi secara spontan. Besar
magnetisasi spontan sampel bahan itu secara keseluruhan ditentukan
oleh jumlah vektor dari momen-momen magnetik domain.
2. Magnetisasi masing-masing domain disebabkan oleh adanya perputaran
EB , yang cenderung menghasilakan susunan dipol-dipol atomik yang
19
sejajar. Medan pertukaran EB dianggap sebanding dengan magnetisasi M
masing-masing domain.
Apabila memagnetkan batang besi panjang dengan menempatkan
batang besi tersebut di bagian dalam solenoida dan secara bertahap
meningkatkan arus dalam gulungan solenoida, maka medan magnet di pusat
batang diberikan oleh persamaan:
MBB app 0μ+= (2.4)
Dengan M adalah magnetisasi bahan dan Bapp adalah medan magnet terpasang
yang besarnya:
nIBapp 0μ= (2.5)
Pada bahan feromagnetik, medan magnetik M0μ akibat momen
magnetik ini sering beberapa ribu kali lebih besar daripada medan
pemagnetan appB
e. Permeabilitas
Permeabilitas dapat diartikan tingkatan magnetisasi bahan dalam
merespon secara linear terhadap medan H . Dalam satuan SI, permeabilitas
adalah konstanta yang diketahui sebagai konstanta magnetik dan mempunyai
nilai eksak. Jika solenoida dialiri arus maka udara yang berada pada solenoida
tersebut bertindak sebagai bahan yang dimagnetisasi, dan angka yang terkait
dengan ini disebut 0μ .
Nilai permeabilitas benda-benda, ternyata tidak sama dengan
permeabilitas hampa. Pemagnetan (M) bergantung pada riwayat perlakuan
20
bahan sebelumnya, dan dapat bernilai besar sekalipun medan yang
dikerahkannya nol, pemagnetan ini tidak begitu saja terkait dengan medan
yang dikerahkan )( appB . Maka nilai M dan Bapp adalah sejajar dan M sama
dengan nol apabila Bapp nol. Dengan demikian nilai suseptibilitas magnet atau
ukuran kemudahan bahan magnetik dijadikan magnet dapat dituliskan dengan
persamaan:
)/( 0μχ appm BM = (2.6)
Dan
nInIBMBB mmappapp μχμχμ =+=+=+= )1()1( 00 (2.7)
Dengan
0)1( μχμ m+= (2.8)
Persamaan μ diatas disebut permeabilitas dari bahan. Sedangkan
)1( mmK χ+= yaitu permeabilitas relatif mK merupakan bilangan tanpa
dimensi dan dapat didefinisikan oleh:
appmm B
BK =+== χμμ 1
0
(2.9)
Dengan
mK = Permeabilitas relatif suatu zat.
μ = permeabilitas zat itu
μ 0 = permeabilitas hampa.
(Tipler, 1991: 335)
21
Untuk bahan paramagnetik μ nilainya lebih besar dari pada 0μ untuk
bahan diamagnetik μ lebih kecil dari 0μ sedangkan untuk feromagnetik μ
seringkali jauh lebih besar dari 0μ (Sears dan Zemansky, 1954).
B. Tinjauan Pustaka
Penelitian tentang permeabilitas bahan belum banyak yang melakukan
namun berikut adalah beberapa penelitian terdahulu yang mendasari
penelitian ini.
Pujowiyanto (2007) yang meneliti tentang “Analisis Karalteristik
Magnetisasi Bahan FCD Setelah Mengalami Proses Quenhing”, diperoleh
variasi suhu 300oC, 400oC, 500oC, 600oC, 700oC, 800oC, 900oC, 1000oC,
dengan lama proses quenching 30 menit.
Evina Pratiwi Adi (2008) melakukan penelitian tentang “Pengaruh pH
(Derajat Keasaman Terhadap Permeabilitas Larutan”. Dari penelitian
tersebut, dapat disimpulkan bahwa pH dari larutan HCl sebanding dengan
kuat medan magnetnya, sedangngkan pH dari larutan NaOH berbanding
terbalik dengan kuat medan magnetnya. Karena semakin tinggi tingkat
keasamanya maka permeabilitas larutan akan semakin baik.`
Dari penelitian yang dilakukan oleh Suryadi (2009) tentang
“Pemanfaatan Uap Air Sebagai Sensor Suhu Berbasis Kerentanan Magnet”
diperoleh bahwa desain sensor suhu berbasis sifat magnetik uap air dapat
menunjukkan adanya hubungan intensitas magnetisasi terhadap medan H
dan hubungan linear antara kerentanan magnet uap air terhadap perubahan
22
suhu yang menunjukkan bahwa uap air merupakan suatu bahan yang berada
diantara diamagnetik dan paramagnetik.
C. Kerangka Berpikir
Meurut Kanginan, Matin (2014:11) Fisika ( Bahasa Yunani) physikos,
“alamiah”, dan physis, “alam” adalah sains atau ilmu tentang alam dalam
makna yang terluas. Dalam mempelajari alam semesta sebagai gejala yang
meruang dan mewaktu tidak dapak hanya belajar teori saja. Akan tetapi
membutuhkan media atau alat dalam memantapkan konsep alam. Dengan alat
praktikum diharapkan dapat mememahami materi kemagneten khususnya
pada permeabilitas.
Dalam pembelajaran Fisika Dasar di Universitas Muhammadiyah
Purworejo dosen jarang menjelaskan materi kemagnetan khususnya
permeabilitas magnet secara detail. Pada Mata Kuliah Praktikum Fisika Dasar
II belum ada Praktikum Permeabilitas Magnet karena laboratorium nelum
memiliki alat kemagnetan secara lengkap. Sehingga peneliti berusaha
merancang dan membuat alat permabilitas dan pembacaan data menggunakan
computer dengan batuan aplikasi logger lite magnet untuk menjelaskan
pokok bahasan permeabilitas materi kemagnetan.
Alat sebelumnya dirancang dan dibuat oleh peneliti dan kemudian alt
tersebut diuji validitas dengan melakukan kalibrasi alat di laboraturium dan
uji validasi oleh ahli. Kemudian peneliti melakukan uji coba di Universitas
Muhammadiyah Purworejo pada Mahasiswa Pendidikan Fisiska semester 2.
23
Alat ini telah diuji coba di Universitas Muhammadiyah Purworejo pada
Mahasiswa Pendidikan Fisiska semester 2 akan dilihat bagaimana tanggapan
mahasiswa saat praktikum terhadap alat penentu permeabilitas magnet
dengan logger lite.
Penelitian ini menyelidiki tentang pemanfaatan medan magnet untuk
mengetahui permeabilitas magnet berbagai jenis besi. Permeabilitas magnet
adalah angka yang menunjukkan tingkat kemudahan suatu bahan untuk
dijadikan magnet. Pada penelitian penentuan permeabilitas bahan feromagnet
kini akan diteliti 3 jenis batang besi dengan kadar besi yang berbeda untuk
mengetahui perbedaan nilai permeabilitasnya.
Penentuan permeabilitas bahan dilakukan dengan memvariasi arus
listrik (i) yang mengalir pada solenoida dan mencatat medan induksi yang
ditimbulkan (B), selanjutnya dari set data i terhadap B ini dilakukan regresi
linier. Permeabilitas bahan ditentukan dari slope grafik.
24
BAB III METODE PENELITIAN
A. Desain Penelitia
Penelitian yang dilakukan yaitu penelitian ekspretimen untuk
mengetahui kelayakan alat penentuan permeabilitas magnet pada percobaan
induksi magnet berbasis komputer dalam proses pembelajaran praktikum.
Namun perancangan alat ini sebagimana langkah-langkah penelitian
pengembangan. Penelitian terdiri atas kajian temuan-temuan terkait
pemeabilitas magnet pada percobaan induksi magnet. Melakukan uji coba
atau observasi lapangan sesuai dengan latar dimana prodak tersebut akan
digunakan, merancang alat dan melakukan revisi uji lapangan. Selanjutnya
menghasilkan produk yang siap digunakan untuk praktikum.
Tahap penelitian alat ini seperti tahap penelitian pengembangan. Menurut
Sugiyono (2010:407) bahwa metode penelitian pengembangan adalah
metode penelitian yang bertuuan untuk menghasilkan suatu produk dan
menguji keefektifan produk tersebut. Menurutnya ada sepuluh langkah
penelitaian dan pengembangan, yaitu: (1) potensi dan masalah; (2)
pengumpulan data; (3) desain produk; (4) validitas desain; (5) revisi desain;
(6) uji coba produk; (7) revisi produk; (8) uji coba pemakaian; (9) revisi
produk; (10) produk masal. Dalam penelitian ini peneliti hanya akan
melakukan langkah satu sampai langkah tujuh.
25
ini peneliti hanya akan melakukan langkah satu sampai langkah tujuh,
dapat dilihat pada gambar 4
Gambar 4. Diagram blok dari desain penelitian
Studi Literatur untuk Mencari
Potensi dan Masalah
Pengumpulan Data dengan
Observasi Awal
Perencanaan
Pembuatan
Validasi
Revisi Alat
Uji Coba Terbatas
Revisi Alat
Analisis Kebutuhan Analisis Laboratorium
Materi Praktikum
Model Ptaktikum
Kegiatan Perencanaan pembuatan alat
Penetapan materi pokok bahasan
Menyiapkan alat dan bahan
Merangkai alat dan bahan
Validasi ahli alat peraga
Dilakukan di Laboratorium Universitas
Muhammadiyah Purworejo pada Mahasiswa
Pendidikan Fisiska semester 2
Revisi produk awal
Analias dan revisi produk
Analisis dan Revisi Produk
Hasil : Data observasi
Hasil : Penentuan desain alat
Hasil : Alat tahap awal
Hasil : Revisi hasil validasi alat
Hasil : Data hasil uji coba terbatas dan revisi
Produk Akhir
26
Adapun diagram blok dari desain alat penelitian ditunjukkan pada
gambar 5.
Gambar 5. Desain alat penelitian
Pada eksperimen ini menggunakan sumber tegangan tetap sebesar 12
volt. Solenoida digunakan sebagai pembangkit medan magnet, besi
dimasukkan pada ruang solenoida besarnya medan magnet dapat diukur
dengan menggunakan gaussmeter. Nilai yang tertera pada amperemeter
divariasikan yang mana nilai tersebut sebanding dengan nilai besarnya medan
magnet yang tertera pada gaussmeter.
Rangkaian penentuan permeabilitas magnet dapat dibuat skema
seperti terlihat pada gambar 6.
Sumber Tegangan Sampe
lSolenoida
Sensor arus Sensor MedanMagnet
Interface Komputer
Sensor tegangan
27
Gambar 6. Skema rangkaian penentuan permeabilitas magnet bahan ferromagnet
B. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium Pendidikan Fisika
Universitas Muhammadiyah Purworejo pada Mata Kuliah Praktikum Fisika
Dasar II jalan Plaosan, Purworejo dimulai pada bulan April sampai dengan
bulan Mei tahun 2017.
C. Variabel Penelitian
Variabel Menurut Sugiono (2013: 61) “variabel penelitian adalah
suatu atribut atau sifat atau nilai dari orang, objek atau kegiatan yang
mempunyai variasi tertentu yang ditetapkan oleh peneliti untuk dipelajari dan
Batang ferromagnet
Power supply
Sensor medan
Sensor arus
Interfac
Komputer
A
V
Sensor tegangan
28
kemudian ditarik kesimp ulannya”. Berdasarkan definisi tersebut variabel
penelitian adalah segala sesuatu yang ditetapkan oleh peneliti untuk
dipelajari sehingga diperoleh informasi tentang hal tersebut, dan kemudian
ditarik kesimpulan. Dinamakan variabel karena ada variasi, variabel yang
tidak ada variasinya bukan sebagai variabel.
Sedangkan menurut Sunanto, dkk (2005: 12) “variabel adalah suatu
atribut atau ciri-ciri mengenai sesuatu diamati dalam penelitian”. Karena
variabel adalah sesuatu yang dapat diamati maka variabel dapat berupa benda
atau kejadian yang dapat diamati dan diukur. Dalam penelitian ini terdapat
dua variabel penelitian yaitu variabel bebas dan variabel terikat.
1. Variabel bebas
Menurut Sunanto, dkk (2005: 12) “Variabel bebas adalah variabel yang
mempengaruhi variabel terikat”. Pada penelitian ini yang menjadi variabel
bebas adalah arus listrik (i).
2. Varabel Terikat
Menurut Sunanto, dkk (2005: 12) “Variabel terikat adalah variabel yang
dipengaruhi oleh variabel bebas”. Pada penelitian ini yang menjadi variabel
terkait adalah induksi medan magnet (B.)
D. Definisi Operasiomal
1. Permeabilitas Magnet
Permeabilitas magnet adalah angka yang menunjukkan tingkat kemudahan
suatu bahan untuk dijadikan magnet.
29
2. Fluk Magnet
Garis medan magnet yang arahnya berasal dari utara menuju selatan sebuah
magnet
3. Medan Magnet
Medan magnet adalah ruang di mana suatu benda mengalami gaya magnetik
yang besar dan arahnya dilukiskan sebagai garis-garis khayal yang disebut
garis-garis gaya magnetik (Supiyanto, 2006:113)
4. Arus Listrik
Arus listrik adalah laju aliran muatan listrik yang melalui suatu luasan
penampang lintang (Tippler, 2001b:138).
E. Pengumpulan Data
Pengumpulan data yang akan digunakan dalam penelitian ini
digunakan beberapa metode, yaitu:
1. Metode Wawancara
Metode wawancara dilakukan dengan lembar wawancara laboran
untuk mengidentifikasi masalah alat-alat yang digunakan dalam Praktikum
Fisika Dasar II
2. Metode Dokumentasi
Metode dokumentasi digunakan untuk memperoleh daftar nama
mahasiswa yang termasuk dalam populasi dan sampel penelitian, serta foto
mahasiswa pada saat proses praktikum berlangsung.
30
3. Metode Angket
Dalam penelitian ini hasil angket merupakan jawaban dari mahasiswa
untuk mengetahui respon kelayakan alat penentu permeabilitas magnet
melalui perconaan induksi magnet berbasis dengan logger lite.
4. Metode Pengambilan Data
a. Susun alat-alat menjadi rangkaian sistem perangkat penelitian sebagaimana
pada gambar 5.
b. Pasang batang besi baja sebagai inti solenoida.
c. Ukur panjang solenoida dan menghitung jumlah lilitan pada solenoida.
d. Atur tampilan komputer sampai tertampil nilai arus, tegangan dan medan
magnet.
e. Hidupkan sumber tegangan.
f. Variasikan nilai arus listrik mulai dari 0 ampere sampai grafik pada tampilan
software Logger lite menunjukkan posisi konstan. Simpan tampilan software
Logger lite tersebut sebagai data.
Parameter yang digunakan dalam penelitian ini adalah medan magnet dan
kuat arus. Penelitian ini dirancang mengikuti Tabel 1.
Table 1. Rancangan data penelitian
No. Waktu (s)
Tegangan (V)
Arus I (A)
Medan Magnet B (T)
1 2 3 4 5 6 7 8
31
9 10 11 12 13 14 15
F. Instrumen Penelitian
Instrumen yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1. Instrumen Penelitian
Instrumen penelitian adalah suatu alat yang digunakan untuk
mengukur atau menjaring data dalam penelitian.Instrumen penelitian
digunakan untuk mengukur variabel-variabel penelitian. Instrumen disusun
berdasarkan indikator-indikator yang diturunkan dari kajian teoritik.
Indikator-indikator tersebut kemudian disusun menjadi kisi-kisi yang
selanjutnya dijabarkan kedalam butir-butir pertanyaan.
Menurut Sugiyono (2011: 49) instrumen penelitian adalah suatu alat
yang digunakan untuk mengukur fenomena alam maupun sosial yang diamati.
Jadi instrumen penelitian adalah alat yang digunakan dalam melakukan
pengukuran, dalam hal ini alat untuk mengumpulkan data pada suatu
penelitian.
a. Validasi produk
Validasi produk didapatkan dari data berulang hasil uji coba alat
penentu permeabilitas. Dari data tersebut, dicari nilai ralatnya dan hasil ralat
32
dibandingkan dengan dasar teori. Validasi produk digunakan untuk
mengetahui kelayakan alat.
b. Lembar Validasi Produk
Sebelum dilakukan uji coba terbatas, produk yang dikembangkan sebelumnya
divalidasi dengan menggunakan lembar validasi produk. Lembar validasi
produk untuk dosen ahli. Lembar ini digunakan untuk melakukan validasi
instrumen produk. Kisi-kisi diajukan dalam angket ini disajikan pada tabel 2.
Tabek 2. Kisi angket validasi alat
Indikator Pernyataan
Tampilan 1,2,3
Kemudahan 4,5,6
Kejelasan 7,8,9
Prosedur Praktek 10,11,12
c. Lembar Angket Respon Mahasiswa
Lembar angket respon mahasiswa ini digunakan untuk mengetahui
respon mahasiswa terhadap alat penentu permeabilitas. Angket ini diberikan
pada mahasiswa di akhir praktikum kisi-kisi pertanyaan yang di ajukan
dalam angket ini disajikan pada tabel 3.
Tabel 3.Kisi-kisi angket respon mahasiswa terhadap alat penentu
permeabilitas melalui percobaan induksi magnet berbasis komputer
No. Indikator Tujuan Nomor Butir Pertanyaan
Jumlah Butir Pertanyaan
1. Kemudahan Mengetahui kemudahan mahasiswa dalam menggunakan
1,2,3 3
33
alat penentu permeabilitas magnet melalui percobaan induksi magnet dengan logger lite
2. Kejelasan Mengetahui kejelasan alat penentu permeabilitas magnet melalui percobaan induksi magnet dengan logger lite pada saat praktikum
4,5,6 3
3. Kesesuaian Mengetahui kesesuaian alat penentu permeabilitas magnet melalui percobaan induksi magnet dengan logger lite materi dengan praktikum
7,8,9 3
4. Keterampilan Mengetahui keterampilan mahasiswa dalam menggunakan alat penentu permeabilitas magnet melalui percobaan induksi magnet dengan logger lite
10,11,12,13 4
5. Kemenarikan Mengetahui kemenariakan
14,15, 2
34
alat penentu permeabilitas magnet melalui percobaan induksi magnet dengan logger lite
d. Modul Praktikum
Modul praktikum ini digunakan untuk petunjuk pelaksanaan
praktukum mahasiswa. Setelah mahasiswa melaksanakan praktikum dengan
alat tersebut, maka mahasiswa dapat menjawab pertanyaan-pertanyaan pada
lembar angket respon.
2. Alat penelitian
a. Solenoida, terlihat pada gambar 7 digunakan sebagai pembangkit medan
magnet.
b. Sumber tegangan Direct Current (PS-6A), digunakan sebagai pemasok arus
listrik pada solenoida ditunjukkan pada gambar 8.
Gambar 7. Solenoida
Penghubung arus listrik
Tempat sensor medan magnet
Solenoida
35
Gambar 8. Power Supply
c. Perangkat lunak (software)
Perangkat lunak yang digunakan adalah Logger Lite, dengan alat
pendukung yang terdiri dari:
i. Labquest, sebagai penghubung antara Curent Probe Sensor, Voltage Probe
Sensor dan Magnetik Field Sensor ke komputer, labquest yang digunakan
adalah labquest mini merk Vernier seperti yang ditampilkan pada gambar
9.
ii. Curent Probe Sensor dan Voltage Probe Sensor yang ada pada alat energy
sensore. Sensor arus dan sensor tegangan sebagai pengganti amperemeter
dan volt meter, agar data langsung terbaca oleh komputer dan
dimungkinkan pula mendapatkan hasil yang lebih akurat. Dalam hal ini
digunakan sensor arus keluaran merk Vernier seperti pada gambar 10.
36
Gambar 9. Labquest Mini
Gambar 10. Curent probe sensor dan Voltage Probe Sensor
iii. Magnetik Field Sensor, sensor medan magnet digunakan sebagai
pengganti gaussmeter agar data secara otomatis tertampil di komputer dan
mudah untuk dianalisis, serta bisa didapatkan pula hasil yang lebih baik.
Sama seperti sensor arus dan sensor tegangan, sensor medan magnet ini
juga menggunakan alat keluaran pabrikan Vernier seperti pada gambar 11.
37
Gambar 11. Sensor medan magnet
d. Notebook PC, terlihat pada gambar 12 sebagai penerjemah data digital
yang dikirim dari sensor ke PC melalui Logger Lite. Pada penelitian ini
digunakan Notebook PC dengan spesifikasi Intel Core i3, 2 GB of RAM,
RIM Virtual Serial Port V2 (COM 3. COM 4), dengan sistem operasi
windows 7.
3. Bahan penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah besi baja, besi beton
dan besi putih seperti yang ditunjukkan pada gambar 13. Ukuran dari bahan-
bahan ini telah disesuaikan yaitu panjang masing-masing jenis bahan 4,51 cm
dan diameter masing-masing jenis bahannya 0,48 cm.
38
Gambar 12. Netbook PC Gambar 13. Bahan Ferromagnet (besi putih)
2. Prosedur penelitian
Penelitian ini dilakukan mengikuti prosedur seperti diagram alir
yang tampak pada gambar 16.
Besi Putih
39
Gambar 14. Flowchart penelitian
Mulai
Merangkai Alat Penelitian
Memasukan Bahan Ferromagnetik pada Selenoida
Memvariasikan nilai arus
Menganalisis Data
Memperoleh Nilai Permeabilias Magnet
Membuat Modul
Selesai
Memperoleh Data Medan Magnet
40
G. Analisis Data
1. Analisis validasi alat
a. Penentuan nilai permeabilitas magnet µ
Metode yang digunakan pada penentuan permeabilitas magnet
penentuan permeabilitas magnet pada berbagai macam merk besi yaitu
dengan menggunakan persamaan linear garis lurus, yaitu dengan analisis
regresi linear yang dapat disajikan dalam grafik. Grafik linear atau garis lurus
yang mempunyai model baxy += , di mana x adalah variabel bebas yang
terletak pada sumbu datar dan y adalah variabel terikat yang terletak pada
sumbu tegak. Sedangkan aadalah kemiringan (gradien) garis dan b adalah
titik potong garis lurus dengan sumbu tegak.
Dari persamaan (5) untuk bahan selain udara maka permeabilitas
bahan μ dari induksi magnet yang ditimbulkan,
ilNB
2μ=
(3.0)
Dengan memisalkan yB = dan xi = , maka alN
=2μ
maka diperoleh
persamaan baxy += , sehingga
Nal2=μ
(3.1)
Jika nilai permeabilitas magnet solenoida kosong 0μ tidak sesuai
dengan nilai 0μ pada teori maka perlu adanya nilai konversi κ . Dimana
nilai konversi ini dijadikan nilai pengali pada hasil perhitungan nilai
41
permeabilitas magnet bahan yang diperoleh saat penelitian untuk
mendapatkan nilai permeabilitas bahan yang lebih tepat.
percobaan
teori
0
0
μμκ =
(3.2)
b. Ralat nilai permeabilitas magnet μ
1. Penentuan ralat dengan menggunakan grafik
Dalam setiap pengukuran pasti terdapat kesalahan atau ketidakpastian.
Untuk menentukan beberapa nilai medan magnet dari berbagai variasi arus,
dianalisis beberapa kesalahan atau ketidakpastian supaya mendapatkan hasil
yang dapat dipercaya. Nilai ralat dapat diperoleh dari slop grafik antara arus
terhadap medan magnet B dengan ix = dan By = akan diperoleh
persamaan baxy ii +=ˆ dengan persamaan:
( )( )∑ ∑
∑∑ Σ−= 22
ii
iiii
xxN
yxyxNa (3.3)
Hasil dari persamaan di atas dapat digunakan untuk menentikan
pasangan titik-titik )( ii yx yang akan memberi garis lurus pendekatan terbaik.
Ketidakpastian y , a dan b didapat dengan persamaan:
2)ˆ( 2
ˆ −−
= ∑N
yyS ii
y (3.4)
Ketidakpastian ini disebut standard error of estimation atau taksiran terbaik
simpangan baku (ralat baku estimasi), sehingga:
( )∑ ∑−= 22ˆ
ii
yaxxN
NSS (3.5)
42
2. Penentuan ralat dengan rumus perambatan
Pada perhitungan penentuan permeabilitas dilakukan berulang-ulang
maka ralat menggunakan rumus perambatan. Sehingga nilai ralatnya dapat
diperoleh dengan persamaan
( ) ( )22
22
la Sl
Sa
S ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
∂∂+⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
∂∂= μμ
μ (3.6)
2. Uji Validasi
a. Analisis Hasil Validasi Alat dari Dosen Ahli
Melakukan uji reliabilitas, yang mengandung maksud keajegan dari
instrumen (tes) yang digunakan untuk memperoleh data penelitian. Metode
pengujian reliabilitas menggunakan Percentage Agreement (PA). Percentage
Agreement merupakan persentase kesesuaian nilai antara penilai pertama dan
kedua terhadap instrumen, digunakan untuk mengukur keterlaksanaan
pembelajaran selama menggunakan produk. Percentage Agreement dapat
ditentukan dengan persamaan sebagai berikut: = 1 − 100% (3.7)
keterangan : PA = Persentase keterlaksanaan (angka persentase) A = Skor yang lebih tinggi dari pengamat (skor hasil
pengumpulan data) B = Skor yang lebih rendah dari pengamat (skor ideal)
Skala dari data penelitian dibagi menjadi empat kategori, dapat
dilihatpada tabel 4.
43
Tabel 4. Skala katagori data penelitian
Skor persentase (℅) Inter presentasi
0-25 Tidak Reliabiliti
25-50 Kurang Reliabiliti
50-75 Cukup Reliabiliti
75-100 Sangat Reliabiliti
b. Analisis Respon Praktikan (Mahasiswa)
Data kuantitatif skor penelitian yang diperoleh dari hasil pengisian
angket respon praktikan dianalisis dengan acuan yang diadaptasi dengan
menggunakan skala Likert yang nantinya akan dideskripsikan secara
kualitatif. Skala yang digunakan dalam penelitian pengembangan ini ada
empat skala, yaitu:
a. Sangat setuju (SS) Dengan skor 4
b. Setuju (S) dengan skor 3
c. Tidak setuju (TS) dengan skor 2
d. Sangat tidak setuju (STS) dengan skor 1
Dari total skor yang diperoleh kemudian dibandingkan dengan
skormaksimal yang mungkin tercapai dan diinterpresentasikan dengan criteria
pada tabel 5:
Tabel 5. Kriteria Presentase dan Kriteria Kualitatif Program NO. Presentase Kriteria
1 81-100 Sangat baik 2 61-80 Baik 3 41-60 Cukup
44
4 21-40 Kurang
5 0-20 Kurang sekali
Data dalam penelitian ini berupa daftar cek (check list) respon
mahasiswa terhadap penggunaan alat dalam proses praktikum. Data yang
telah diperoleh dihitung kemudian disajikan secara deskripsi pesentas.
Penyajian deskripsi persentase melalui table yang berisi tentang hal-hal yang
diukur menurut Galim Purwanto (2016 : 102-104) besarnya persentase adalah = 100(3.8)
Keterangan :
NP : Skor mentah yang diperoleh
R : Skor maksimum ideal
SM : Nilai persen yang diharapkan atau dicari
45
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Deskripsi Data
Penelitian eksperimen ini dilaksanakan di Universitas Muhammadiyah
Purworejo dengan instrumen seperti yang telah dijelaskan pada bab III. Data
dihasilkan dari angket respon mahasiswa terhadap alat, angket validasi alat
dan data dari hasil penggunaan alat.
Rancangan alat terdiri dari beberapa instrumen antara lain, sumber
tegangan DC (PS-6A), solenoida dengan panjang 0,055 m dan jumlah lilitan
sebanyak 119, softwere Logger lite, sensor medan magnet merk vernier
dengan rentan (0,32-0,4)mT, labquest mini merk vernier, dan sensor arus dan
sensor tegangan yang terdapat dinsensor energy merk vernier. Bahan yang
digunakan pada penelitian ini adalah 2 buah batang besi yaitu besi baja dan
besi putih dengan masing-masing sisi 4,51 cm. Pada gambar 19 tampak
desain alat penentuan permeabilitas magnet.
Gambar 15. Desain alat penelitian terdiri dari: (a) Power supply (b) Voltage probe sensor (c) Magnetik field sensor (d) Solenoida (e) Voltage probe sensor (f) Interface (g) Notebook PC
(a)
(f)
(e)
(g)
(b) (c) (d)
46
Setelah mendapatkan data hasil penelitian dan respon, peneliti
melakukan beberapa macam pengolahan data penelitian sebagai berikut:
a. Data dari Validasi Alat
1. Permeabilitas ruang hampa
Data hasil pengukuran medan magnet pada solenoida kosong tersaji
dalam lampiran 1. Dari data hasil pengukuran dapat dibuat grafik hubungan
antara arus listrik (I) dengan medan magnet (B) sebagaimana dilihat pada
gambar 20dengan acuan tabel sebagai berikut :
Tabel 6. Data hasil pengukuran medan magnet pada solenoida kosong No. Waktu (s) I (A) V (V) B (mT) 1 1 0,202533578 0,368742369 0,028717948 2 1,05 0,223901099 0,412698413 0,03067155 3 1,1 0,240384615 0,437118437 0,032039071 4 1,15 0,251984127 0,466422466 0,034383394 5 1,2 0,269383394 0,505494505 0,038485958 6 1,25 0,277625153 0,515262515 0,037509157 7 1,3 0,298382173 0,559218559 0,04102564 8 1,35 0,305708181 0,564102564 0,04043956 9 1,4 0,323412698 0,603174603 0,044151403 10 1,45 0,338369963 0,637362637 0,044932844 11 1,5 0,363095238 0,686202686 0,050207569 12 1,55 0,370115995 0,705738706 0,050598289 13 1,6 0,387820513 0,73015873 0,052942612 14 1,65 0,40460928 0,769230769 0,054896214 15 1,7 0,417429792 0,788766789 0,054700853 16 1,75 0,427503053 0,813186813 0,056654455
Dari grafik tersebut dapat ditentukan nilai permeabilitas magnet ruang
hampa sebesar 9102437,9 −×=μ T.m/A. Karena nilai hasil penelitian ini
tidak sesuai dengan nilai teori maka dicari nilai konversi atau permeabilitas
relatifnya )(κ diperoleh nilai 587636,13=κ . Nilai permeabilitas relatif
47
tersebut selanjutnya dijadikan pengali untuk nilai permeabilitas magnet bahan
yang diteliti. Nilai ralat permeabilitas magnet diperoleh nilai akhir
permeabilitas magnet ruang hampa sebesar 70 10)4,34( −×±= πμ T.m/A.
2. Permeabilitas besi baja
Data hasil pengukuran medan magnet pada besi baja tersaji dalam
lampiran 1. Dari data tersebut dibuat grafik hubungan antara arus listrik (I)
dan medan magnet (B) sebagaimana dapat dilihat pada gambar 21 dengan
acuan tabel sebagai berikut:
Tabel 7. Data hasil pengukuran medan magnet pada besi baja. No. Waktu (s) I (A) V (V) B (mT) 1 0,7 0,014194139 0,002442002 0,129719167 2 0,75 0,02457265 0,017094017 0,138119655 3 0,8 0,034340659 0,041514042 0,147106224 4 0,85 0,041971917 0,056166056 0,153943831 5 0,9 0,052960928 0,075702076 0,161562878 6 0,95 0,063644689 0,1001221 0,168791205 7 1 0,071886447 0,10989011 0,176996333 8 1,05 0,081959707 0,134310134 0,186178262 9 1,1 0,091422466 0,153846154 0,193211229 10 1,15 0,107600733 0,183150183 0,207863243 11 1,2 0,117063492 0,207570208 0,21528693 12 1,25 0,137210012 0,231990232 0,230915746 13 1,3 0,146367521 0,256410256 0,238144073 14 1,35 0,164072039 0,295482295 0,252210007 15 1,4 0,178724054 0,315018315 0,266471301 16 1,45 0,18513431 0,339438339 0,270769225
Dari grafik tersebut dapat ditentukan nilai permeabilitas magnet
pada besi baja sebesar 610)08,02394,8( −×±=μ T.m/A.
48
3. Permeabilitas besi putih
Data hasil pengukuran medan magnet pada besi baja tersaji dalam
lampiran 1 pada data IV. Dari data tersebut dapat dibuat grafik hubungan
antara arus listrik (I) dan medan magnet (B) sebagaimana dilihat pada gambar
23.
Tabel 8. Data hasil pengukuran medan magnet pada besi baja. No. Waktu (s) I (A) V (V) B (mT) 1 0,95 0,014194139 0,002442002 0,082832721 2 1 0,032203907 0,026862027 0,113894991 3 1,05 0,045940171 0,061050061 0,131672769 4 1,1 0,058760684 0,085470085 0,155506712 5 1,15 0,071581197 0,10989011 0,180317456 6 1,2 0,081959707 0,129426129 0,200439556 7 1,25 0,089285714 0,139194139 0,209816845 8 1,3 0,106990232 0,168498168 0,24576312 9 1,35 0,114010989 0,192918193 0,258461533 10 1,4 0,123168498 0,207570208 0,274481068 11 1,45 0,139346764 0,236874237 0,304371178 12 1,5 0,149725275 0,256410256 0,326642239 13 1,55 0,164377289 0,280830281 0,351843704 14 1,6 0,17506105 0,305250305 0,363956036 15 1,65 0,181776557 0,31990232 0,385250297
Dari slope grafik tersebut dapat ditentukan nilai permeabilitas magnet
pada besi baja diperoleh 510)002,0854,1( −×±=μ T.m/A.
b. Data Validasi oleh Ahli
Data hasil penilaian dosen ahli disajikan dalam tabel 9 .
Tabel 9. Validasi alat praga oleh ahli NO. Aspek Penilaian Nilai Keterangan
1. Tampilan 87.50% Sangat Baik
2. Kemudahan 85% Sangat Baik
49
3. Kejelasan 81.25% Sangat Baik
4. Prosedur Praktek 93.75% Sangat Baik
Hasil validasi ahli menujukan masih ada revisi sebagai berikut:
1. Untuk mevariasi selonoid
2. Untuk mevariasi magnet batang
c. Respon Mahasiswa Terhadap Alat
Data hasil respon mahasiswa terhadap alat peraga penentu
permeabilitas magnet dan buku panduan penggunaan alat diperoleh dari
lembar angket yang diisi mahasiswa pendidikan fisika semester 2. Data hasil
respon mahasiswa disajikan dalam tabel 10
Tabel 10. Respon mahasiswa terhadap alat peraga NO. Mahasiswa Rerata Persentase Keterangan 1. A 2,9 72,5% Baik 2. S 2,93 73,25% Baik 3. C 2,6 65% Baik 4. D 3,46 86,5% Sangat Baik 5. E 3,2 80% Sangat Baik 6. F 3,53 88,25% Sangat Baik 7. G 3,4 85% Sangat Baik 8. H 3,06 76,5% Baik 9. I 3,13 78,35% Baik 10. J 3,53 88,25% Sangat Baik 11. K 2,86 71,5% Baik 12. L 3,33 83,25% Sangat Baik 13. M 3,26 81,5% Sangat Baik 14. N 3,0 75% Baik 15. O 3,66 91,5% Sangat Baik 16. P 3,66 91,5% Sangat Baik 17. Q 3,46 86,5% Sangat Baik 18. R 3,4 85% Sangat Baik
50
Hasil respon mahasiswa dari lima poin yang persentasenya tidak
mencapai 100% yaitu poin empat tentang desin alat sebesar 63,16% dan poin
lima belas tentang kemasan alat sebesar 73,68%.
B. Analisis Data
a. Data dari Validasi Alat
1. Permeabilitas ruang hampa
Dari data hasil pengukuran dapat dibuat grafik hubungan antara arus
listrik (I) dengan medan magnet (B) sebagaimana dilihat pada gambar 20.
Gambar 16. Grafik hubungan antara arus dengan medan magnet pada ruang hampa
Berdasarkan pencocokkan data I terhadap B secara linier diperoleh persamaan
000002,00001,0 += xy (3.9)
y = 0,0001x + 2E-06R2 = 0,991
0,000028
0,000035
0,000042
0,000049
0,000056
0,2 0,25 0,3 0,35 0,4I (A)
B (T)
51
dengan nilai 991,02 =R . Dari grafik tersebut dapat ditentukan nilai
permeabilitas magnet ruang hampa mengikuti persamaan Nal2=μ sebesar
9102437,9 −×=μ T.m/A.
Karena nilai hasil penelitian ini tidak sesuai dengan nilai teori maka
dicari nilai konversi atau permeabilitas relatifnya )(κ dengan menggunakan
persamaan:
587636,13102437,9
1049
7
0
0 =×
×== −
−πμ
μκeksperimen
teori
(4.0)
sehingga diperoleh nilai 587636,13=κ . Nilai permeabilitas relatif
tersebut selanjutnya dijadikan pengali untuk nilai permeabilitas magnet bahan
yang diteliti. Nilai ralat permeabilitas magnet mengikuti persamaan lNa
2μ= .
Berdasarkan persamaan baxy +=ˆ maka :
0000004,000001,0ˆ += ixy
)( aS dapat dicari dengan memasukkan nilai a dan b. Nilai x adalah
nilai arus listrik (I) dan y adalah nilai medan magnet (B). Dengan n adalah
banyaknya data, maka:
52
( )
5
25
22ˆ
5ˆ
9
ˆ
2
ˆ
1072341,3
)102258852,5()703598786,1(16161003007,1
1003007,12161048546,1
2)ˆ(
−
−
−
−
×=
−×=
−=
×=−×=
−−
=
∑ ∑
∑
a
a
ii
ya
y
y
iiy
S
S
xxnnSS
S
S
nyy
S
Dengan demikian nilai )00004,00001,0()( ±=±= aSaa A/T.
maka diperoleh nilai akhir permeabilitas magnet ruang hampa
70 10)4,34( −×±= πμ T.m/A.
Dengan n adalah banyaknya data, maka:
( )
5
25
22ˆ
5ˆ
9
ˆ
2
ˆ
1072341,3
)102258852,5()703598786,1(16161003007,1
1003007,12161048546,1
2)ˆ(
−
−
−
−
×=
−×=
−=
×=−×=
−−
=
∑ ∑
∑
a
a
ii
ya
y
y
iiy
S
S
xxnnSS
S
S
nyy
S
Dengan demikian nilai )00004,00001,0()( ±=±= aSaa A/T.
53
2. Permeabilitas besi baja
Dari data tersebut dibuat grafik hubungan antara arus listrik (I) dan
medan magnet (B) sebagaimana dapat dilihat pada gambar 21.
Gambar 17. Grafik hubungan antara arus dengan medan magnet pada besi baja
Berdasarkan pencocokkan data I terhadap B secara linier diperoleh
persamaan
0001,00008,0 += xy (4.1)
dengan nilai 9997,02 =R . Dari grafik tersebut dapat ditentukan nilai
permeabilitas magnet ruang hampa mengikuti persamaan Nal2=μ
11900007216,0
119)0451,0)(0008,0(2
=
=
μ
μ
71006387,6 −×=μ Tm/A
y = 0,0008x + 0,0001R 2 = 0,9997
0,000129
0,000179
0,000229
0,000279
0,014 0,034 0,054 0,074 0,094 0,114 0,134 0,154 0,174 I (A)
B (T)
54
Dengan nilai 587636,13=κ maka permeabilitas magnet pada besi baja:
71006387,6587636,13 −××=
×=
baja
baja
μ
μκμ
6102394,8 −×=bajaμ Tm/A
dengan ralatnya mengikuti persamaan (21). 0001,00008,0ˆ += ixy
Dimana n adalah banyaknya data, maka:
( )
000101624,0)513125763,1()189513292,0(16
161018944,2
1018944,22161071113,6
2)ˆ(
25
22ˆ
5ˆ
9
ˆ
2
ˆ
=−
×=
−=
×=−
×=
−−
=
−
−
−
∑ ∑
∑
a
a
ii
ya
y
y
iiy
S
S
xxnnSS
S
S
nyy
S
Maka nilai permeabilitas magnet pada besi baja sebesar
610)08,02394,8( −×±=μ T.m/A.
Dengan demikian nilai )0001,00008,0()( ±=±= aSaa A/T.
( ) ( )
( ) ( )
( )( ) ( )( )00000025,0108078,1100328,1107454,5
22
1087
22
22
22
22
−−− ×+××=
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛+⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛=
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
∂∂+⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
∂∂=
μ
μ
μμμ
S
SNaS
NlS
Sl
Sa
S
la
la
81073223,7 −×=μS Tm/A
55
Maka nilai permeabilitas magnet pada besi baja sebesar
610)08,02394,8( −×±=μ T.m/A.
3. Permeabilitas besi putih
Dari data tersebut dapat dibuat grafik hubungan antara arus listrik (I)
dan medan magnet (B) sebagaimana dilihat pada gambar 23.
Gambar 18. Grafik hubungan antara arus dengan medan magnet pada besi putih
Berdasarkan pencocokkan data I terhadap B secara linier diperoleh
persamaan :
0008,00025,0 += xy (4.2)
dengan nilai 9841,02 =R . Dari grafik tersebut dapat ditentukan nilai
permeabilitas magnet ruang hampa mengikuti persamaan:
y = 0,0018x + 5E-05R2 = 0,9989
0,000075
0,000175
0,000275
0,000375
0,01 0,05 0,09 0,13 0,17 I (A)
B (T)
56
AmT
Nal
/.1036437,1119
00016236,0119
)0451,0)(0018,0(2
2
6−×=
=
=
=
μ
μ
μ
μ
Dengan nilai maka permeabilitas magnet pada besi putih:
61036437,1587636,13 −××=
×=
besiputih
besiputih
μ
μκμ
Dimana 00005,00018,0ˆ += ixy . Dengan n adalah banyaknya data, maka:
( )
5
26
22ˆ
6ˆ
10
ˆ
2
ˆ
1041129,2
)548382173,1()198775137,0(15151075841,4
1075841,42151094352,2
2)ˆ(
−
−
−
−
×=
−×=
−=
×=−×=
−−
=
∑ ∑
∑
a
a
ii
ya
y
y
iiy
S
S
xxnnSS
S
S
nyy
S
Dengan demikian nilai )00002,00018,0()( ±=±= aSaa A/T.
( ) ( )22
22
la Sl
Sa
S ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
∂∂+⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
∂∂= μμ
μ
( ) ( )
( )( ) ( )( )00000025,0101519,9108143,5107454,5
22
10107
22
22
−−− ×+××=
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛+⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛=
μ
μ
S
SNaS
NlS la
81037245,2 −×=μS Tm/A
1(=μ
b. Data
perme
lemba
ahli m
1. Unt
2. Unt
Walau
Maka nila
00,0854,1 ±
a Validasi ol
Data hasi
eabilitas ma
ar angket ya
Ga
Data hasil
menujukan m
tuk mevaria
tuk mevaria
upun masih
74.00%76.00%78.00%80.00%82.00%84.00%86.00%88.00%90.00%92.00%94.00%
T
Nilai
ai permea
510)02 −× T.m
leh Ahli
il penilaian
agnet dan
ang diisi ole
ambar 19. G
penilaian d
masih ada re
asi selonoid
asi magnet b
ada revisi,
Tampilan K
abilitas m
m/A.
n dosen
buku pand
eh dosen ahl
Grafik valid
dosen ahli
evisi sebaga
d
batang
alat dapat d
Kemudahan
magnet pad
ahli terhad
duan penggu
li yang diny
dasi alat per
disajikan d
ai berikut:
digunakan d
Kejelasan
da besi
dap alat p
unaan alat
yatakan dala
raga oleh do
alam tabel
demgan baik
Prosedur Praktek
As
baja dipe
peraga pe
diperoleh
am gambar
osen ahli
9, hasil va
k.
N
spek Penilai
57
eroleh
nentu
h dari
24.
alidasi
Nilai
an
c. Data
perme
lemba
respon
menca
Respon Ma
Data has
eabilitas ma
ar angket y
n mahasisw
apai 100%.
Gamb
70%72%74%76%78%80%82%84%86%
Nilai
ahasiswa
il respon
agnet dan
yang diisi
wa terhadap
Dapat dilih
bar 20. Gra
mahasisw
buku pand
mahasiswa
alat dari lim
hat pada gam
afik respon
wa terhada
duan penggu
pendidikan
ma aspek pe
mbar 25.
mahasiswa
ap alat p
unaan alat
n fisika se
enilaian per
terhadap al
A
peraga pen
diperoleh
emester 2.
rsentasenya
lat peraga
N
Aspek Penila
58
nentu
h dari
Hasil
tidak
Nilai
ian
desain
perme
kemag
C. Pe
B
respon
sebag
1. Val
pen
ana
pen
me
Gamb
Dari data
n dan kema
eabilitas su
gnetan pada
embahasan
Berdasarkan
n mahasisw
gai berikut:
lidasi Alat
Dalam
ngumpulan
alisis matem
nelitian, da
edan magne
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
Ke
Nilai
bar 21. Gra
a yang dipe
asan alat per
udah dapat
a sub materi
n Hasil Pen
n tujuan pen
wa terhadap
m penentuan
data diamb
matis. Setel
ata yang sud
et seperti te
elayakan Isi
afik respon
eroleh men
raga. Akan
digunakan
i permeabili
elitian
nelitian yaitu
p alat pera
n nilai perm
bil dengan a
lah alat tera
dah diserta
erlihat pada
KelayakaPenyajian
mahasiswa
nunjukan pe
tetapi seca
n untuk m
itas magnet
u untuk men
ga, maka d
meabilitas m
alat Logger
angkai dan
ai grafik hu
a lampiran
n n
KelaBa
terhadap m
erlu adanya
ra keseluru
enjelaskan
t.
ngetahui ke
dilakukan b
magnet pad
r Lite dan d
dijalankan
ubungan aru
2 langsung
ayakan ahasa
Asp
modul prakti
a perbaikan
uhan alat pen
pokok bah
elayakan ala
bebrapa lan
da penelitian
dianalisis de
sesuai pro
us listrik de
g tertampil
N
pek Penilaia
59
ikum
n dari
nentu
hasan
at dan
ngkah
n ini,
engan
osedur
engan
pada
ilai
an
60
layar komputer yang telah dihubungkan pada Logger Lite tersebut. Dari
grafik tersebut dapat diketahui nilai lNa 2μ= yaitu dengan mengambil
titik-titik puncaknya dan dihasilkan grafik linear pada yang disajikan pada
lampiran 2. Grafik hubungan arus listrik (x) dengan medan magnet (y)
menunjukkan linear yang bagus karena nilai R2 yang mendekati 1.
Nilai a untuk solenoida kosong adalah )00004,00001,0( ±=a T/A,
besi baja )0001,00008,0( ±=a A/T dan besi putih )00002,00018,0( ±=a
A/T. Selanjutnya nilai a digunakan untuk menentukan nilai permeabilitas
magnet (perhitungan pada lampiran 4). Maka nilai permeabilitas untuk
ruang hampa adalah 70 10)34,04( −×±= πμ T.m/A. Sedangkan untuk
masing-masing bahan yang diteliti yaitu besi baja 610)08,024,8( −×±=μ
T.m/A dan besi putih 510)002,085,1( −×±=μ T.m/A.
Dari data yang diperoleh, dapat diketahui bahwa dari kedua bahan
feromagnetik yang digunakan besi putih memiliki nilai permeabilitas
magnet paling besar. Hal ini disebabkan besi putih memiliki kandungan
unsur karbon (C) paling sedikit dibanding kedua bahan yang lain. Besi ini
sangat cocok digunakan untuk bahan elektromagnetik.
2. Validasi oleh Ahli
Setelah validasi alat, peneliti melakukan validasi ahli. Dimana
validasi ahli terhadap alat dan panduan praktikum memperoleh nilai dari
masing-masing aspek yang diteliti yaitu tampilan 87,50%, kemudahan
85%, Kejelasan 81,25% dan prosedur praktek 93,75%. Dari nilai yang
61
diperoleh menunjukan bahwa alat dan panduan praktikum sudah dapat
digunakan dengan baik. Hanya saja karena nilai belum mencapai 100%
maka masih memerlukan penyempurnaan.
3. Respon Mahasiswa terhadap Alat
Setelah melakukan validasi alat dan validasi ahli, tahab berikutnya
adalah pengambilan respon. Pengambilan respon diperoleh dari mahasiswa
pendidika fisika semester 2 di Universitas Muhammadiyah Purworejo.
Dengan jumlah peserta 18 yang terdiri dari 1 laki-laki dan 17 perempuan.
Dimana dari pengambilan respon mahasiswa terhadap alat
memperoleh nilai dari masing-masing aspek yang diteliti yaitu kemudahan
81%, kejelasan 82%, keamanan85%, ketrampilan82% dan kemenariakan
75%. Dan dari pengambilan respon mahasiswa terhadap panduan praktikun
memperoleh nilai dari masing-masing aspek yang diteliti yaitu kelayakan isi
93,78%, kelayakan penyajian 92,18% dan kelayakan bahasa 98,43%. Dari
respon mahasiswa terhadap alat dan panduan praktikum menunjukan sudah
baik hanya saja masih perlu diperbaiki lagi.
62
BAB V PENUTUP
A. Simpulan
Bardasarkan hasil analisis data validasi alat dan hasil uji validasi ahli
serta mengacu pada perumusan masalah yang telah diuraikan dimuka, dapat
disimpulkan bahwa :
1. Berdasarkan validasi kelayakan alat peraga oleh dosen ahli mendapatkan
nilai secara keseluruhan 3,37 termasuk dalam kategori baik dengan
Percentage Agreement (PA) sebesar 84,25% sehingga dapat digunakan
dalam proses pembelajaran setelah dilakukan revisi.
2. Permeabilitas magnet untuk solenoida kosong atau permeabilitas udara
adalah )1034,0104( 770
−− ×±×= πμ T.m/A. Sedangkan untuk bahan
feromgnet yang diteliti yaitu besi putih )10002,01085,1( 55 −− ×±×=μ
T.m/A dan besi baja )1008,01024,8( 66 −− ×±×=μ T.m/A.
3. Dari hasil penelitian penentuan permeabilitas magnet bahan feromagnetik
dapat diketahui bahwa alat dapat bekerja dengan cukup baik. Dengan uji
validasi ahli memperoleh nilai 3,33 dan 3,41 ini menunjukan hasil yang
baik serta persentase respon mahasiswa sebesar 75,62%. Hal tersebut
ditunjukkan dengan alat yang dapat digunakan untuk menentukan nilai
permeabilitas magnet pada ruang hampa dan bahan feromagnetik.
63
B. Saran-saran
Berdasarkan hasil penelitian, penulis mengajukan saran sebagai berikut:
1. Pembelajaran fisika dengan melalui kegiatan laboratorium dapat
dioptimalkan dengan penyediaan alat-alat laboratorium yang lebih
lengkap sertadapat berfungsi dengan baik.
2. Pada penelitian ini pengujian alat eksperimen baru dilakukan dengan dua
bahan feromagnetik dengan pengembangan alat tersebut berupa modul
pembelajaran, diharapkan pada penelitian berikutnya jenis bahan serta
ukuran bahan penelitian yang lebih bervariasi lagi.
3. Alat yang telah dibuat diharapkan pula dapat diujikan pada para siswa
sehingga pemahaman konsep permeabilitas magnet dapat terukur
dengan baik.
4. Alat eksperimen penentuan permeabilitas magnet ini dapat digunakan
sebagai alternatif pembelajaran selain model pembelajaran konvensional.
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
105
106
107
108
109
