LAPORAN KAJIAN FISIKA SMA
KELAS X SEMESTER II
LISTRIK DINAMIS
DISUSUN OLEH
FEBRI SUSANTI
(E1Q 012 012)
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS MATARAM
2015
Mata Pelajaran : FISIKA
Kelas / Semester : X / II
Pokok Bahasan : LISTRIK DINAMIS
Alokasi waktu : 2 x Pertemuan (4 x 45menit)
I. STANDAR KOMPETENSI
5. Menerapkan konsep kelistrikan dalam berbagai penyelesaian masalah dan berbagai
produk teknologi
II. KOMPETENSI DASAR
5.2 Mengidentifikasi penerapan listrik AC dan DC dalam kehidupan sehari-hari
5.3 Menggunakan alat ukur listrik
III. INDIKATOR
5.2.1 Menjelaskan pengertian listrik AC dan DC
5.2.2 Menjelaskan perbedaan listrik AC dan DC
5.2.3 Menunjukkan penerapan listrik AC dan DC dalam kehidupan sehari-hari
5.2.4 Menjelaskan bentuk rangkaian AC dalam rumah-rumah
5.3.1 Membedakan jenis dan fungsi alat ukur listrik
5.3.2 Menjelaskan cara menggunakan alat ukur listrik
5.3.2 Melakukan pengukuran besaran listrik menggunakan Amperemeter, Voltmeter,
Ohmmeter dan Wattmeter
IV. PRASYARAT :
Arus, tegangan dan hambatan
Rangkaian seri dan paralel
Hukum Ohm dan Hukum Kirchoff
V. MATERI POKOK
Pengertian dan perbedaan listrik AC dan DC
Penerapan Listrik AC dan DC dalam dalam kehidupan sehari-hari
Bentuk rangkaian AC dalam rumah-rumah
Pengukuran besaran listrik menggunakan Amperemeter, Voltmeter, Ohmmeter,
Wattmeter
VI. PETA KONSEP
VII. URAIAN MATERI
Pada laporan ini akan dikaji materi fisika yang diberikan di Sekolah Menengah Atas (SMA),
khususnya pada materi listrik dinamis. Bagian dari listrik dinamis yang akan dibahas disini adalah
listrik AC dan DC serta penggunaan alat ukurnya. Materi listrik AC dan DC di SMA
dibandingkan dengan materi listrik AC dan DC yang ada di SMP, sehingga akan terlihat
perbedaan materi fisika yang ada di SMA dan SMP.
Pada bagian ini materi pokok akan diuraikan sesuai dengan KD dan indikator. Berdasarkan
KD 5.2, tujuan yang ingin dicapai adalah siswa dapat mengidentifikasi penerapan listrik AC dan
DC dalam kehidupan sehari-hari sedangkan pada KD 5.3 tujuan yang ingin dicapai adalah siswa
dapat menggunakan alat ukur listrik. Dibandingkan dengan KD 5.2, KD 5.3 ini cenderung untuk
melakukan percobaan, yang kemudian dari percobaan tersebut diharapkan agar peserta didik
mampu dan mahir menggunakan alat ukur serta memahami cara kerja alat yang digunakan.
Berikut ini akan dijabarkan materi mengenai listrik AC dan DC.
Listrik AC dan DC
Di SMP listrik AC dan DC tidak terlalu ditekankan, hanya sebagai pendahuluan untuk
memperkenalkan listrik AC dan DC. Sedangkan untuk materi di SMA sudah mulai dijelaskan apa
pengertian listrik AC dan DC itu sebenarnya. Untuk memahami listrik AC dan DC materi dimulai
dari penjelasan tentang apa itu arus AC dilanjutkan dengan arus DC dan perbedaan antara
keduanya.
Arus AC (alternating current atau arus bolak-balik) adalah arus listrik yang arahnya
senantiasa berbalik secara teratur. Arus DC (direct current atau arus searah) adalah arus listrik
yang arahnya selalu mengalir dalam satu arah, yaitu keluar dari kutub positif melalui rangkaian
menuju ke kutub negatif.
Untuk memudahkan peserta didik dalam membedakan tegangan AC dan DC, kita dapat
menggunakan osciloskop untuk melihat bentuk gelombangnya. Osciloskop adalah alat
yang digunakan untuk melihat gelombang sinus yang ditimbulkan tegangan AC dan DC. Jika
pada layar osciloskop kurva tegangannya selalu di atas atau selalu di bawah garis mendatar, maka
itu adalah tegangan DC. Jika pada layar, kurva tegangannya sebagian di atas dan sebagian lagi di
bawah garis mendatar, maka itu adalah tegangan AC. Perbedaan yang kedua dapat dilihat dari
metode penggunaannya. Arus AC memiliki besar dan arah yang berubah-ubah secara bolak-balik.
Maksudnya, kutub arus ini selalu berubah-ubah dari positif ke negatif dan negatif ke positif.
Karena itulah, walaupun stop kontak (colokan listrik) dipasang bolak-balik tidak akan terjadi
konsleting ataupun kerusakan lainnya. Sebaliknya jika sebuah baterai yang merupakan listrik arus
DC dipasang terbalik, maka beterai tidak akan berfungsi. Bahkan untuk alat-alat listrik DC lain
kurva tegangan AC kurva tegangan DC
akan terjadi ketidaknormalan fungsi. Hal ini terjadi karena kutub arus DC tidak pernah berubah
dari positif ke negatif maupun sebaliknya.
1. ARUS AC
Arus dan tegangan listrik AC (Alternating Current) adalah arus listrik yang arahnya selalu
berbalik arah secara teratur (periodik). Dalam selang waktu tertentu bagian atas sumber AC
berpolaritas positif bagian bawahnya berpolaritas negatif sehingga arus listrik dalam rangkaian
AC mengalir berlawanan arah jarum jam dan berulang secara periodik.
Untuk mengetahui besar kuat arus dan beda potensial dalam listrik AC digunakan
amperemeter dan voltmeter. Amperemeter dan voltmeter yang dipasang dalam rangkaian AC
tidak perlu memerhatikan polaritas ujung mana yang positif atau negatif karena arus AC selalu
berubah-ubah arahnya.
Sumber Listrik AC
Sumber arus listrik AC dikenal dengan arus bolak-balik karena merupakan sumber arus
yang dihasilkan oleh generator dan PLN. Arus AC ini dikatakan bolak-balik karena arus yang
mengalir tidak tetap yaitu dari positif ke negatif dan dari negatif ke positif. Frekuensi arus listrik
yang bersumber dari PLN ditetapkan sebesar 50 Hz.
Materi tentang listrik AC dibahas sebatas ini saja, karena di kelas XII nanti ada sub bab
khusus yang akan membahas tentang materi listrik AC secara detail dengan memformulasikan
persamaan dan rangkaian listrik AC itu sendiri.
2. ARUS DC
Arus dan tegangan listrik DC (Direct Current) adalah arus listrik yang selalu mengalir dalam
satu arah. Jika arus DC dihasilkan oleh sumber teganganya (V) tetap dan disalurkan pada
penghantar yang memiliki hambatan (R) yang tetap, maka besar kuat arusnya (I) juga akan tetap.
Arus DC hanya mengalir satu arah sehingga pada pemasangan amperemeter dan voltmeter
pada rangkaian DC harus memperhatikan polaritas ujung-ujung rangkaian yang akan
dihubungkan. Pemasangan yang benar adalah kutub yang potensialnya lebih rendah (positif) harus
dipasang ke kutub positif pada amperemeter dan voltmeter begitu juga sebaliknya.
Sumber Listrik DC
Sumber listrik DC, atau yang dikenal dengan sebutan sumber arus searah, merupakan
tegangan arus searah yang dihasilkan oleh baterai kering. Dikatakan arus searah karena arus listrik
mengalir terus menerus dari kutub negatif ke kutub positif.
Sumber arus searah yang lainnya adalah akumulator atau yang lebih dikenal dengan aki
(accu). Sumber listrik dari benda ini banyak sekali dipakai dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya
saja untuk sumber listrik pada sepeda motor, mobil, atau barang-barang elektronika lainnya yang
kebetulan pada daerah dimana belum ada arus listrik dari PLN yang masuk.
Penerapan Listrik AC dan DC dalam kehidupan sehari - hari
Di SMP materi tentang penerapan listrik AC dan DC dalam kehidupan sehari - hari tidak
dibahas sedangkan di SMA sudah ada sub babnya sendiri, hal ini dimaksudkan agar konsep
tentang listrik AC dan DC itu tidak hanya sebagai teori saja bagi peserta didik tetapi peserta didik
juga dapat menggunakan pengetahuan yang didapatnya untuk menangani/memecahkan masalah
yang berhubungan dengan listrik yang dipakainya dalam kehidupan sehari - hari.
Arus AC adalah arus listrik yang biasa kita pakai. Arus AC lebih banyak dipakai karena arus
tersebut tidak habis jika dipakai terus menerus. Tidak seperti listrik DC yang mempunyai masa
waktu. Arus AC juga dapat diubah menjadi arus DC dengan memakai Trafo.
Di SMA juga di berikan penekanan bahwa pada alat-alat yang merupakan penerapan dari
listrik AC dan DC adalah peralatan elektronik untuk arus AC sedangkan pada arus DC digunakan
peralatan eletronika.
1. Penerapan Listrik AC
Kita menggunakan listrik AC untuk mengoperasikan berbagai peralatan elektronik
seperti lampu, setrika, televisi, AC, lemari es dan mesin cuci.
Di gedung-gedung maupun pusat perbelanjaan, listrik AC juga digunakan untuk
menggerakkan lift dan escalator. Di bidang pelayanan publik, listrik AC digunakan untuk
menggerakkan kereta listrik, penerangan jalan, lampu lalu lintas, mengoperasikan fasilitas
jaringan telekomunikasi, dan mengoperasikan berbagai peralatan medis dirumah sakit.
Di bidang industri, listrik AC digunakan untuk mengoperasikan mesin-mesin industri,
mesin absensi elektrik, serta berbagai fasilitas keamanan dan keselamatan pekerja.
Listrik AC sebagian besar dipasok oleh perusahaan penyedia energy listrik yang
mengelola stasiun pembangkit listrik. Tegangan listrik sangat tinggi dari stasiun pembangkit
ditransmisikan menggunakan kabel ke sejumlah gardu listrik untuk diturunkan tegangannya
dan kemudian ditransmisikan ke industri dan rumah tangga. Tegangan ribuan volt dari
pembangkit listrik diturunkan menjadi beberapa ratus volt saja. Masyarakat konsumen listrik
dikenai biaya atas sejumlah energy listrik yang dipakainya. Konsumen juga dikenai biaya
langganan sesuai besar daya yang dipakainya. Pembahasan tentang perhitungan biaya listrik
sudah dijelaskan di SMP sehingga di SMA tidak dibahas lagi.
2. Penerapan Listrik DC
Kita menggunakan listrik DC untuk mengoperasikan berbagai peralatan elektronika
seperti radio saku, handpone, lampu senter, kamera digital, jam dinding, arloji, dan
kalkulator. Kita menggunakan sumber listrik berupa baterai untuk mengoperasikan
peralatan-peralatan itu.
Ada dua tipe baterai, yaitu baterai sekali pakai dan baterai yang bisa diisi ulang. Baterai
pada radio saku, lampu senter, jam dinding, serta arloji biasanya merupakan baterai sekali
pakai. Jika energinya habis, kita harus menggantinya dengan yang baru. Baterai jenis ini
umumnya bertegangan 1,5volt.
Baterai pada handpone dan kamera digital biasanya merupakan baterai yang bisa diisi
ulang energinya dengan menggunakan listrik AC. Mengapa pengisian ulang listrik DC justru
menggunakan listrik AC ? pengisian ulang batrei dilakukan menggunakan charger yang
sesuai. Pada charger telah terpasang rangkaian elektronik yang berfungsi menyearahkan arus
bolak-balik. Dengan kata lain, listrik AC dapat diubah menjadi listrik DC.
Berikut ini adalah gambar dari peralatan ektronik dan elektronika yang menggunakan
listrik AC dan DC.
Lift Penerangan jalan Lampu lalu lintas
Televisi Setrika mesin absensi
Lemari es Mesin Cuci
AC
Bentuk rangkaian AC dalam rumah-rumah
Listrik masuk ke rumah-rumah melalui circuit breaker utama (milik PLN), kWh meter
dan kotak sekring (circuit breaker) pelayanan rumah seperti gambar dibawah ini.
Peralatan ektronik yang menggunakan listrik AC
Lampu senter Kalkulator Power bank
Kamera digital bolpoint mainan Handphone
Arloji Laptop Jam dinding
Peralatan ektronika yang menggunakan listrik DC
Suplai listrik menuju ke rumah-rumah
Rangkaian yang menunjukkan bagaimana
arus listrik disuplai kerumah-rumah
Bentuk rangkaian listrik di dalam rumah
Kotak pelayanan rumah dengan beberapa
circuit breaker untuk tiap rangkaian dalam
rumah
Pemakaian daya listrik di rumah bisa dibatasi besarnya oleh pemutus daya yang dipasang
dirumah bersama dengan kWh meter yang mengukur pemakaian energi listrik. Jika
pemutus daya memiliki spesifikasi dengan nilai tertentu, maka total daya peralatan listrik
di dalam rumah tidak boleh melebihi besar daya yang sudah ditentukan. Jika total daya
melebihi besar daya yang sudah ditentukan maka pada kumparan pemutus daya akan
mengalir arus lebih yang secara otomatis akan menurunkan sakelar sehingga memutuskan
arus dalam rangkaian. Sakelar pemutus daya juga otomatis turun jika terjadi hubung
sungkat (korsleting listrik). Begitu penyebab arus lebih atau arus hubung singkat
diketahui dan diperbaiki, pemutus daya dengan mudah dapat menghubungkan kembali
arus dalam rangkaian dengan cara menaikkan sakelar pemutus daya yang turun.
Untuk keamanan beberapa peralatan listrik
dikawatkan secara terpisah ke sekringnya sendiri
yang terdapat didalam kotak sekring utama, seperti
ditunjukkan pada gambar di samping.
Sebuah sekring (fuse) adalah seutas kawat tembaga
tipis yang akan menjadi panas ketika arus mengalir
melaluinya. Jika arus yang lewat terlau besar maka
kawat tembaga itu melebur. Ini menyebabkan
rangkaian putus dan secara otomatis juga
memutuskan arus yang menuju ke peralatan listrik.
Sekering digunakan untuk melindungi semua peralatan listrik di rumah agar tidak rusak
karena arus lebih. Gambar (a) dibawah ini menunjukkan sekering tipe kawat yang
digunakan dalam kotak sekering utama dirumah. Kawat sekering yang melebur dapat kita
gantikan dengan memasang kawat sekering baru diantara kedua kotak. Gambar (b)
dibawah ini menunjukan sekering tipe peluru (catridge). Jika kawat sekering telah
melebur maka harus diganti dengan sekering baru. Untuk keperluan praktis, sekering
telah digantikan
circuit breaker
(pemutus daya).
Penggunaan Alat Ukur Listrik
Penggunaan alat ukur di SMP hanya terdapat pada materi besaran dan satuan berupa alat ukur
panjang, massa, waktu dan suhu saja sedangkan pada materi listrik dinamis tidak ada. Hal ini
dikarenakan pada materi listrik dinamis hanya membahas tentang cara menghitung besaran
(tegangan, arus, hambatan, dan daya listrik) dengan cara manual menggunakan rumus yang ada.
Berbeda dengan di SMA penggunaan alat ukur listrik sudah mulai diperkenalkan. Berikut akan
dijelaskan jenis dan fungsi alat ukur listrik serta cara penggunaanya.
Pada materi sebelumnya telah dibahas tentang besaran-besaran dalam kelistrikan, seperti
tegangan (beda potensial), arus, hambatan dan daya listrik. Dalam penerapannya, seperti
pemasangan instalasi listrik di rumah, kita tidak bisa dengan sembarangan menentukan nilai dari
besaran-besaran tersebut hanya dengan perkiraan, melainkan harus menggunakan suatu alat ukur.
Fungsinya agar pemasangan instalasi atau yang lainnya selesai dengan baik dan dapat diandalkan
keselamatannya. Alat yang akan kita gunakan untuk menentukan nilai dari suatu besaran listrik
antara lain : alat ukur kuat arus listrik (ampere meter), alat ukur tegangan listrik (voltmeter), alat
ukur hambatan listrik (ohmmeter), alat ukur daya listrik (wattmeter).
1. Amperemeter
Amperemeter adalah alat ukur arus listrik. Amperemeter juga
mempunyai hambatan sehingga dengan disisipkannya ampere-
meter tersebut menyebabkan arus listrik dalam rangkaian sedikit
berkurang. Idealnya, suatu amperemeter harus memiliki hambatan
yang sangat kecil agar berkurangnya arus listrik dalam rangkaian
juga sangat kecil. Amperemeter dipasang seri dengan rangkaian
yang akan diukur arusnya.
2. Voltmeter
Voltmeter adalah alat ukur tegangan listrik.Voltmeter sering
dicirikan dengan simbol V pada setiap rangkaian listrik.
Voltmeter dipasang paralel dengan ujung-ujung hambatan yang
akan diukur beda potensialnya.
3. Ohmmeter
Ohmmeter adalah alat ukur hambatan listrik. Satuan
hambatan listrik dalam satuan SI adalah ohm atau diberi simbol
. Ohmmeter dipasang seri dengan ujung-ujung resistor yang
akan diukur nilai hambatannya.
4. Wattmeter
Wattmeter adalah alat ukur daya listrik. Satuan daya listrik dalam satuan SI adalah watt atau
diberi simbol W. Susunan wattmeter untuk mengukur daya yang dikeluarkan oleh suatu hambatan
adalah dengan menghubungkan amperemeter dan voltmeter secara bersamaan pada hambatan tsb.
Untuk memudahkan pemahaman dalam menggunakan alat ukur, peserta didik diarahkan
untuk melakukan kegiatan sederhana. Kegiatan yang dapat dilakukan di antaranya:
1. Ampermeter
Tujuan : Mempelajari cara mengukur kuat
arus dengan ampermeter.
Alat dan bahan : Resistor, baterai,
ampermeter, dan kabel penghubung merah dan
hitam.
Kegiatan :
1. Buatlah rangkaian sederhana seperti gambar
disamping
2. Aturlah batas ukur Ampermeter
3. Pasanglah kabel penghubung merah dan
hitam pada lubang 10ADC dan COM lalu
hubungkan pada resistor dan baterai secara
seri.
Perhatikan kutub-kutubnya.
2. Voltmeter
Tujuan : Mempelajari cara mengukur
tegangan dengan voltmeter
Alat dan bahan : Resistor, baterai, voltmeter,
kabel penghubung merah dan hitam.
Kegiatan :
1. Buatlah rangkaian sederhana seperti gambar
disamping (gunakan beberapa baterai)
2. Aturlah batas ukur voltmeter
3. Pasanglah kabel penghubung merah dan
hitam pada lubang VΩmA dan COM lalu
hubungkan pada resistor dan baterai secara
paralel.
Perhatikan kutub-kutubnya.
3. Ohmmeter
Tujuan : Mempelajari cara mengukur nilai
resistor dengan ohmmeter
Alat dan bahan : Resistor, ohmmeter, kabel
penghubung merah dan hitam.
Kegiatan :
1. Buatlah rangkaian sederhana seperti gambar
disamping
2. Aturlah batas ukur ohmmeter
3. Pasanglah kabel penghubung merah dan
hitam pada lubang VΩmA dan COM lalu
hubungkan pada kedua kaki resistor
Ulangi langkah (2) dan (3) dengan mengganti
resistor dengan gelang warna yang berbeda.
4. Wattmeter
Tujuan : Mempelajari cara mengukur
hambatan dengan wattmeter
Alat dan bahan : Resistor, ohmmeter,
voltmeter, kabel penghubung merah dan
hitam.
Kegiatan :
1. Buatlah rangkaian sederhana seperti
gambar disamping
2. Aturlah batas ukur ohmmeter dan
voltmeter
3. Pasanglah kabel penghubung merah dan
hitam pada lubang VΩmA dan COM
untuk voltmeter, lalu hubungkan pada
resistor secara paralel
4. Pasanglah kabel penghubung merah dan
hitam pada lubang 10ADC dan COM
untuk ohmmeter, lalu hubungkan secara
seri pada rangkaian sebelumnya
Perhatikan kutub-kutubnya.
Daya P dapat diperoleh dari hasil pembacaan
voltmeter dan ohmmeter secara bersamaan.
Pengetahuan yang diperoleh siswa setelah mengikuti pembelajaran adalah sebagai berikut :
1. Siswa mengetahui pengertian dan perbedaan listrik AC dan DC
2. Siswa mengetahui penerapan listrik AC dan DC dalam kehidupan sehari-hari
3. Siswa mengetahui bentuk rangkaian AC dalam rumah-rumah
4. Siswa dapat membedakan jenis dan fungsi alat ukur listrik
5. Siswa dapat mengetahui cara menggunakan alat ukur listrik
6. Siswa dapat melakukan pengukuran besaran listrik menggunakan Amperemeter, Voltmeter,
Ohmmeter dan Wattmeter
Recommended