Mata Pelajaran: Fisika Kelas: XII SMA Topik: Kapasitor Keping Sejajar Kurikulum: Merdeka Alokasi Waktu: 90 menit (2 JP)
A. Tujuan Pembelajaran
Pada akhir pembelajaran, peserta didik diharapkan mampu:
- Menjelaskan konsep dasar kapasitor keping sejajar dan prinsip kerjanya dalam rangkaian listrik.
- Menghitung kapasitansi kapasitor keping sejajar berdasarkan variabel yang memengaruhi, seperti luas keping, jarak antar keping, dan bahan dielektrik.
- Menerapkan persamaan kapasitansi dalam situasi nyata dan menyelesaikan masalah perhitungan yang berhubungan dengan kapasitor keping sejajar.
- Mengidentifikasi aplikasi kapasitor dalam kehidupan sehari-hari dan teknologi modern.
- Mengembangkan keterampilan berpikir kritis dan ilmiah melalui percobaan sederhana yang berkaitan dengan kapasitor keping sejajar.
B. Capaian Pembelajaran (CP)
Pembelajaran ini berkaitan dengan kompetensi berikut dari Kurikulum Merdeka:
- Memahami dan menerapkan konsep-konsep dasar listrik statis, termasuk kapasitansi dan kapasitor, serta bagaimana konsep ini digunakan dalam kehidupan sehari-hari.
- Mengembangkan keterampilan berpikir ilmiah dengan merancang dan melakukan percobaan sederhana terkait listrik.
C. Materi Pembelajaran
- Kapasitor Keping Sejajar
- Pengertian kapasitor dan prinsip kerja kapasitor.
- Persamaan kapasitansi untuk kapasitor keping sejajar:
Dimana adalah kapasitansi, A adalah luas keping, adalah jarak antara keping, ε0 adalah permitivitas vakum, dan εr adalah konstanta dielektrik bahan. - Variabel yang Memengaruhi Kapasitansi:
- Luas keping (A): Semakin besar luas keping, semakin besar kapasitansi.
- Jarak antar keping (d): Semakin kecil jarak, semakin besar kapasitansi.
- Bahan dielektrik: Jenis bahan yang memisahkan keping logam memengaruhi kapasitansi.
- Aplikasi Kapasitor Keping Sejajar
- Penggunaan kapasitor dalam peralatan elektronik, seperti pada sirkuit penyimpanan energi, kamera, dan perangkat elektronik lainnya.
D. Alat dan Bahan
- Kapasitor model sederhana (kit percobaan kapasitor keping sejajar).
- Voltmeter dan sumber tegangan.
- Berbagai bahan dielektrik (kertas, plastik, kaca).
- Penggaris untuk mengukur jarak keping.
- Multimeter untuk mengukur kapasitansi.
E. Metode Pembelajaran
- Pendekatan: Saintifik (berbasis eksperimen dan diskusi)
- Metode:
- Ceramah untuk menjelaskan konsep dasar.
- Diskusi untuk mengidentifikasi variabel yang memengaruhi kapasitansi.
- Eksperimen untuk pengukuran kapasitansi kapasitor keping sejajar.
- Tanya jawab untuk mengukur pemahaman siswa secara langsung.
F. Langkah-Langkah Pembelajaran
Pendahuluan (10 Menit)
- Motivasi dan Apersepsi
Guru membuka pelajaran dengan pertanyaan pemantik:- “Bagaimana perangkat elektronik seperti kamera dan telepon menyimpan energi?”
- “Tahukah kalian bahwa kapasitor adalah salah satu komponen yang memungkinkan penyimpanan energi secara cepat?”
(Durasi: 2-3 menit)
- Tujuan Pembelajaran
Guru menyampaikan tujuan pembelajaran yang akan dicapai, yaitu memahami cara kerja kapasitor keping sejajar dan melakukan perhitungan terkait kapasitansi.
(Durasi: 2 menit) - Mengaitkan Materi
Guru mengaitkan materi dengan aplikasi sehari-hari, seperti kamera digital yang menggunakan kapasitor untuk menyimpan energi flash.
(Durasi: 3-5 menit)
Kegiatan Inti (70 Menit)
- Eksplorasi Konsep Kapasitor Keping Sejajar (15 menit)
a. Guru menjelaskan konsep dasar kapasitor, termasuk jenis kapasitor dan fungsinya dalam menyimpan energi listrik.
b. Penjelasan kapasitor keping sejajar:- Dua keping logam sejajar yang dipisahkan oleh bahan isolator.
- Persamaan kapasitansi dan pengaruh variabel-variabel penting seperti luas keping, jarak antar keping, dan bahan dielektrik.
Guru dapat menggunakan media visual (diagram atau video) untuk memudahkan pemahaman peserta didik.
(Durasi: 10 menit) - Diskusi Interaktif (10 menit)
Guru mengajukan beberapa pertanyaan untuk mengukur pemahaman peserta didik, seperti:- “Apa yang terjadi jika kita memperbesar luas keping kapasitor?”
- “Bagaimana jarak antar keping memengaruhi kapasitansi?”
- “Bagaimana peran bahan dielektrik dalam meningkatkan kapasitansi?”
Diskusi dilakukan dalam kelompok kecil untuk mendorong partisipasi aktif peserta didik.
(Durasi: 10 menit) - Latihan Soal (15 menit)
- Guru memberikan contoh soal perhitungan kapasitansi kapasitor keping sejajar.
- Peserta didik diminta menghitung kapasitansi berdasarkan kondisi yang berbeda, seperti perubahan jarak antar keping dan bahan dielektrik.
Contoh Soal: Sebuah kapasitor memiliki dua keping sejajar dengan luas 0,04 m² dan jarak antar keping 1 mm. Jika bahan dielektrik memiliki konstanta 3, hitung kapasitansi kapasitor tersebut.
(Durasi: 15 menit) - Percobaan Sederhana (20 menit)
Guru membimbing peserta didik untuk melakukan percobaan sederhana menggunakan kapasitor keping sejajar:- Mengukur kapasitansi dengan berbagai bahan dielektrik.
- Melihat pengaruh perubahan jarak antar keping terhadap kapasitansi.
Langkah-Langkah Percobaan: a. Peserta didik merangkai alat dan bahan sesuai petunjuk. b. Melakukan pengukuran kapasitansi dengan multimeter dan mencatat hasil. c. Menganalisis hasil percobaan dan membandingkan dengan teori yang sudah dijelaskan.
(Durasi: 20 menit) - Analisis Hasil Percobaan (10 menit)
- Peserta didik mempresentasikan hasil pengukuran kapasitansi dan membahas bagaimana variasi dalam percobaan mempengaruhi kapasitansi.
- Guru memberikan umpan balik dan menghubungkan hasil eksperimen dengan teori.
(Durasi: 10 menit)
Penutup (10 Menit)
- Refleksi dan Kesimpulan
Guru mengajak peserta didik untuk merangkum apa yang telah dipelajari tentang kapasitor keping sejajar, khususnya pengaruh luas keping, jarak antar keping, dan bahan dielektrik terhadap kapasitansi.
(Durasi: 5 menit) - Evaluasi dan Penugasan
- Guru memberikan tugas rumah berupa soal latihan perhitungan kapasitansi dan mencari aplikasi kapasitor dalam kehidupan sehari-hari.
- Peserta didik diminta membuat laporan hasil percobaan dan menjelaskan pengaruh berbagai faktor terhadap kapasitansi kapasitor keping sejajar.
(Durasi: 5 menit)
G. Penilaian
- Penilaian Kognitif (Tes Tertulis)
Soal-soal tentang konsep dan perhitungan kapasitansi kapasitor keping sejajar. Penilaian dilakukan melalui soal latihan yang diberikan saat pembelajaran dan tugas rumah. - Penilaian Keterampilan (Praktik Eksperimen)
Penilaian dilakukan berdasarkan observasi selama percobaan, ketepatan pengukuran kapasitansi, dan kemampuan peserta didik dalam merangkai alat, serta menyimpulkan hasil percobaan. - Penilaian Sikap
Penilaian dilakukan melalui pengamatan sikap peserta didik selama diskusi dan eksperimen, termasuk kerja sama tim, partisipasi aktif, serta ketelitian dan tanggung jawab dalam mengerjakan tugas.
H. Rubrik Penilaian
1. Penilaian Kognitif (Tes Tertulis)
| Aspek | Kriteria Penilaian | Skor Maksimal |
|---|---|---|
| Pemahaman Konsep | Siswa memahami dan dapat menjelaskan konsep kapasitor keping sejajar dan pengaruh variabel yang memengaruhinya. | 25 |
| Ketepatan Perhitungan | Siswa mampu menghitung kapasitansi kapasitor dengan tepat berdasarkan soal yang diberikan. | 25 |
| Analisis Masalah | Siswa dapat menganalisis hubungan antara variabel dan hasil perhitungan kapasitansi. | 20 |
| Penjelasan Solusi | Siswa memberikan penjelasan yang jelas dalam setiap langkah penyelesaian soal. | 20 |
| Kejelasan Penulisan | Penyajian jawaban ditulis dengan rapi dan sistematis. | 10 |
| Total Skor | 100 |
2. Penilaian Keterampilan (Eksperimen)
| Aspek | Kriteria Penilaian | Skor Maksimal |
|---|---|---|
| Keterampilan Merakit | Siswa mampu merangkai alat percobaan kapasitor keping sejajar sesuai instruksi. | 20 |
| Ketepatan Pengukuran | Siswa mampu melakukan pengukuran kapasitansi dengan multimeter secara tepat. | 25 |
| Analisis Hasil | Siswa mampu menganalisis hasil percobaan dan membandingkannya dengan teori yang dipelajari. | 30 |
| Kerja Sama Tim | Siswa berpartisipasi aktif dalam kelompok dan menunjukkan kerja sama yang baik. | 15 |
| Kerapian Laporan | Laporan percobaan disajikan dengan rapi dan sistematis, termasuk tabel data dan analisis. | 10 |
| Total Skor | 100 |
3. Penilaian Sikap
| Aspek | Kriteria Penilaian | Skor Maksimal |
|---|---|---|
| Partisipasi | Siswa berpartisipasi aktif dalam diskusi dan tanya jawab. | 25 |
| Disiplin | Siswa tepat waktu dalam menyelesaikan tugas dan eksperimen. | 25 |
| Kerja Sama | Siswa mampu bekerja sama dengan baik dalam kelompok. | 25 |
| Tanggung Jawab | Siswa menunjukkan sikap tanggung jawab dalam menjalankan percobaan dan menyelesaikan tugas. | 25 |
| Total Skor | 100 |
I. Sumber Belajar
- Buku teks Fisika Kelas XII (Kurikulum Merdeka)
- PhET Interactive Simulations: “Kapasitor”
- Video pembelajaran terkait kapasitansi dan aplikasi kapasitor
Demikian modul ajar ini dibuat untuk topik Kapasitor Keping Sejajar dalam Kurikulum Merdeka.