Home Kurikulum Modul Ajar Fisika: Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik

Modul Ajar Fisika: Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik

Kurikulum · 08/02/2025 · Comments off 
Mata Pelajaran: Fisika

Kelas: XII SMA

Topik: Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik

Kurikulum: Merdeka

Alokasi Waktu: 90 menit (2 JP)

A. Tujuan Pembelajaran

Pada akhir pembelajaran, peserta didik diharapkan mampu:

  1. Menjelaskan konsep energi potensial listrik dan potensial listrik dalam medan listrik.
  2. Menghitung energi potensial listrik dan potensial listrik pada berbagai konfigurasi muatan.
  3. Membedakan antara energi potensial listrik dan potensial listrik serta menjelaskan hubungan keduanya.
  4. Menerapkan konsep energi potensial listrik dan potensial listrik dalam menyelesaikan masalah fisika terkait muatan titik.
  5. Mengaitkan konsep energi potensial listrik dengan aplikasi dalam kehidupan sehari-hari, seperti dalam baterai dan perangkat elektronik.

B. Capaian Pembelajaran (CP)

Pembelajaran ini berkaitan dengan kompetensi berikut dari Kurikulum Merdeka:

  • Memahami dan menerapkan konsep-konsep dasar listrik statis, termasuk energi potensial listrik dan potensial listrik.
  • Mampu mengembangkan keterampilan berpikir kritis dan pemecahan masalah terkait medan listrik dan energi potensial.
  • Mengembangkan kemampuan analitis untuk menghitung dan memecahkan masalah dengan menggunakan konsep energi dan potensial listrik dalam situasi sehari-hari.

C. Materi Pembelajaran

  1. Energi Potensial Listrik
    • Energi potensial listrik adalah energi yang dimiliki oleh muatan listrik karena posisinya dalam medan listrik.
    • Persamaan energi potensial listrik untuk dua muatan titik:

    Di mana UU adalah energi potensial listrik, kek_e adalah konstanta Coulomb (9×109 Nm2/C2), q1 dan q2 adalah muatan-muatan listrik, dan r adalah jarak antara kedua muatan.

  2. Potensial Listrik
    • Potensial listrik di suatu titik adalah energi potensial listrik per satuan muatan di titik tersebut.
    • Persamaan potensial listrik (V) untuk sebuah muatan titik:

    V=ke⋅q/rDi mana V adalah potensial listrik, adalah muatan listrik, dan r adalah jarak dari muatan ke titik yang diukur.

  3. Hubungan antara Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik
    • Hubungan antara energi potensial listrik dan potensial listrik adalah:

    U=q⋅VDi mana adalah energi potensial listrik, adalah muatan, dan adalah potensial listrik di posisi muatan.

  4. Aplikasi Konsep Energi dan Potensial Listrik dalam Kehidupan Sehari-hari
    • Baterai sebagai sumber potensial listrik dalam sirkuit listrik.
    • Energi potensial listrik dalam rangkaian listrik, seperti pengisian dan pelepasan kapasitor.

D. Alat dan Bahan

  • Proyektor untuk menampilkan visualisasi medan listrik.
  • Kalkulator ilmiah.
  • Kertas dan alat tulis untuk latihan perhitungan.
  • Multimeter untuk mengukur tegangan potensial listrik (jika diperlukan dalam eksperimen sederhana).

E. Metode Pembelajaran

  1. Pendekatan: Saintifik berbasis inkuiri dan diskusi.
  2. Metode:
    • Ceramah interaktif untuk menjelaskan konsep energi potensial listrik dan potensial listrik.
    • Diskusi kelompok untuk membandingkan konsep energi potensial listrik dengan potensial listrik.
    • Latihan soal untuk memperkuat pemahaman konsep dan kemampuan perhitungan.
    • Tanya jawab untuk mengeksplorasi penerapan konsep dalam situasi kehidupan nyata.

F. Langkah-Langkah Pembelajaran

Pendahuluan (10 Menit)

  1. Motivasi dan Apersepsi
    • Guru memulai dengan pertanyaan sederhana tentang penggunaan baterai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya:
      • “Apa yang terjadi ketika kita memasang baterai dalam sirkuit?”
      • “Bagaimana baterai dapat menyediakan energi listrik?”
    • Guru menjelaskan bahwa topik hari ini akan membahas energi potensial listrik dan potensial listrik, yang merupakan prinsip dasar di balik kerja baterai dan perangkat listrik lainnya.
      (Durasi: 5 menit)
  2. Tujuan Pembelajaran
    Guru menyampaikan tujuan pembelajaran, yaitu untuk memahami dan menghitung energi potensial listrik dan potensial listrik, serta menerapkan konsep ini dalam masalah nyata.
    (Durasi: 2 menit)
  3. Mengaitkan dengan Kehidupan Sehari-hari
    Guru mengaitkan konsep dengan aplikasi nyata, seperti bagaimana energi potensial listrik digunakan dalam pengisian baterai, pengoperasian alat-alat elektronik, dan proses kilat yang terjadi di alam.
    (Durasi: 3 menit)

Kegiatan Inti (70 Menit)

  1. Eksplorasi Konsep Energi Potensial Listrik (15 menit)
    Guru menjelaskan konsep energi potensial listrik, menggunakan diagram untuk menggambarkan medan listrik antara dua muatan titik.

    • Guru menjelaskan bagaimana posisi relatif antara dua muatan mempengaruhi besar energi potensial listrik.
    • Guru memberikan contoh perhitungan energi potensial listrik untuk dua muatan titik yang berjarak tertentu.

    Contoh Soal 1: Diketahui dua muatan titik q1=2 μCq_1 = 2 \, \mu C dan q2=3 μCq_2 = 3 \, \mu C berjarak r=0,5 mr = 0,5 \, m. Hitung energi potensial listrik antara kedua muatan tersebut.
    (Durasi: 15 menit)

  2. Eksplorasi Konsep Potensial Listrik (15 menit)
    Guru melanjutkan dengan menjelaskan konsep potensial listrik dan hubungannya dengan energi potensial listrik. Guru menunjukkan bahwa potensial listrik merupakan energi per satuan muatan.

    • Guru memberikan contoh perhitungan potensial listrik untuk sebuah muatan titik.

    Contoh Soal 2: Sebuah muatan q=5 μCq = 5 \, \mu C terletak pada jarak r=0,4 mr = 0,4 \, m dari titik yang ingin dihitung potensial listriknya. Hitung besar potensial listrik di titik tersebut.
    (Durasi: 15 menit)

  3. Hubungan antara Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik (10 menit)
    Guru mengaitkan kedua konsep tersebut, menjelaskan bahwa energi potensial listrik adalah hasil perkalian antara muatan qq dan potensial listrik VV.Contoh Soal 3: Jika potensial listrik di suatu titik adalah V=12 VV = 12 \, V dan muatan q=1 μCq = 1 \, \mu C, hitung energi potensial listrik di titik tersebut.
    (Durasi: 10 menit)
  4. Diskusi dan Tanya Jawab (10 menit)
    • Guru mengajak peserta didik berdiskusi tentang perbedaan antara energi potensial listrik dan potensial listrik.
    • Guru memberikan beberapa skenario kehidupan nyata, seperti penggunaan baterai, dan meminta peserta didik untuk menganalisisnya menggunakan konsep energi dan potensial listrik.
      (Durasi: 10 menit)
  5. Latihan Perhitungan (15 menit)
    Guru memberikan beberapa soal latihan terkait perhitungan energi potensial listrik dan potensial listrik dalam berbagai konfigurasi muatan.Latihan Soal:

    • Dua muatan masing-masing sebesar q1=6 μCq_1 = 6 \, \mu C dan q2=−4 μCq_2 = -4 \, \mu C berjarak 0,3 m. Hitung energi potensial listrik antara kedua muatan.
    • Sebuah muatan q=2 μCq = 2 \, \mu C berada 0,2 m dari muatan titik lain. Hitung potensial listrik di titik tersebut.
      (Durasi: 15 menit)
  6. Percobaan Sederhana (Jika Waktu Memungkinkan)
    Jika memungkinkan, guru dapat mengajak peserta didik melakukan percobaan sederhana dengan menggunakan multimeter untuk mengukur tegangan potensial listrik pada rangkaian sederhana dengan baterai.
    (Durasi: 5 menit)

Penutup (10 Menit)

  1. Refleksi dan Kesimpulan
    • Guru bersama peserta didik merangkum kembali konsep energi potensial listrik dan potensial listrik.
    • Guru menekankan pentingnya memahami perbedaan antara energi potensial listrik dan potensial listrik serta cara perhitungannya.
      (Durasi: 5 menit)
  2. Evaluasi dan Penugasan
    • Guru memberikan tugas rumah berupa soal-soal perhitungan energi potensial listrik dan potensial listrik untuk memperdalam pemahaman.
    • Tugas tambahan: peserta didik diminta untuk mencari aplikasi potensial listrik dalam perangkat elektronik dan membuat laporan singkat.
      (Durasi: 5 menit)

G. Penilaian

  1. Penilaian Kognitif (Tes Tertulis)
    • Soal-soal perhitungan terkait energi potensial listrik dan potensial listrik.
    • Pertanyaan esai singkat tentang penerapan konsep energi potensial listrik dalam kehidupan sehari-hari.
  2. Penilaian Keterampilan (Praktik Eksperimen)
    • Penilaian dilakukan berdasarkan kemampuan peserta didik dalam melakukan pengukuran potensial listrik menggunakan multimeter, jika ada eksperimen sederhana.
  3. Penilaian Sikap (Observasi)
    • Pengamatan terhadap sikap peserta didik selama pembelajaran, termasuk partisipasi aktif, kerja sama dalam diskusi kelompok, dan kedisiplinan dalam menyelesaikan tugas.

H. Rubrik Penilaian

1. Penilaian Kognitif (Tes Tertulis)

Aspek Kriteria Penilaian Skor Maksimal
Pemahaman Konsep Siswa memahami konsep energi potensial listrik dan potensial listrik serta dapat menjelaskan perbedaannya. 30
Ketepatan Perhitungan Siswa mampu menghitung energi potensial listrik dan potensial listrik dengan tepat. 30
Analisis Masalah Siswa dapat menerapkan konsep energi dan potensial listrik dalam menyelesaikan soal dan masalah nyata. 20
Kejelasan Penulisan Penyajian jawaban disampaikan dengan rapi dan sistematis. 20
Total Skor 100

2. Penilaian Keterampilan (Praktik Eksperimen)

Aspek Kriteria Penilaian Skor Maksimal
Keterampilan Mengukur Siswa mampu menggunakan multimeter atau alat lain untuk mengukur tegangan dengan benar. 40
Ketepatan Pengukuran Siswa dapat mengukur potensial listrik dengan hasil yang sesuai dengan teori dan menyusun laporan yang baik. 40
Kerapian Laporan Laporan percobaan disusun dengan rapi, mencakup data hasil pengukuran dan kesimpulan. 20
Total Skor 100

3. Penilaian Sikap

Aspek Kriteria Penilaian Skor Maksimal
Partisipasi Siswa aktif berpartisipasi dalam diskusi dan kegiatan pembelajaran. 30
Kerja Sama Siswa mampu bekerja sama dengan baik dalam kelompok saat melakukan diskusi atau eksperimen. 30
Disiplin Siswa menunjukkan kedisiplinan dalam menyelesaikan tugas dan mengikuti instruksi guru. 20
Tanggung Jawab Siswa menunjukkan sikap tanggung jawab terhadap tugas yang diberikan. 20
Total Skor 100

I. Sumber Belajar

  1. Buku teks Fisika Kelas XII (Kurikulum Merdeka)
  2. PhET Interactive Simulations: “Electric Potential” (Simulasi Potensial Listrik)
  3. Video pembelajaran terkait energi potensial listrik dan potensial listrik

Demikian modul ajar ini dibuat untuk topik Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik dalam Kurikulum Merdeka.

 

Budiskj
  • Perbedaan Antara Energi Kinetik dan Energi Potensial
    •