Home Kurikulum Modul Ajar Fisika Kelas XII: Hambatan Jenis

Modul Ajar Fisika Kelas XII: Hambatan Jenis

Kurikulum · 08/02/2025 · Comments off

Kurikulum: Merdeka
Mata Pelajaran: Fisika
Kelas: XII SMA
Topik: Hambatan Jenis
Waktu: 90 menit (2 JP)

Tujuan Pembelajaran

Setelah menyelesaikan pembelajaran ini, peserta didik diharapkan dapat:

  1. Menjelaskan konsep hambatan jenis (ρ\rho) pada bahan konduktor.
  2. Memahami hubungan antara panjang kawat, luas penampang, dan hambatan jenis dalam menentukan besar hambatan.
  3. Menerapkan konsep hambatan jenis dalam perhitungan dan kehidupan sehari-hari.
  4. Menganalisis pengaruh hambatan jenis terhadap kinerja alat listrik dan perangkat elektronik.

Capaian Pembelajaran

Peserta didik mampu mengidentifikasi dan memahami konsep hambatan jenis, hubungan fisik antara panjang penghantar, luas penampang, serta resistivitas bahan, serta penerapannya dalam menentukan hambatan total dalam suatu rangkaian listrik.

Materi Pembelajaran

  1. Pengertian Hambatan Jenis
    • Definisi hambatan jenis (ρ) sebagai sifat material yang menentukan resistansi listrik berdasarkan bahan dan dimensinya.
    • Satuan hambatan jenis (Ohm-meter, Ω⋅m).
    • Faktor-faktor yang memengaruhi hambatan jenis: panjang (L), luas penampang (A), dan material.
  2. Hukum Ohm dan Hambatan Jenis
    • Persamaan hambatan total R=ρ×LA, di mana:
      • : Hambatan total (Ω).
      • ρ: Hambatan jenis (Ω⋅m).
      • : Panjang konduktor (meter).
      • A: Luas penampang konduktor (meter persegi).
    • Hubungan langsung antara hambatan jenis, panjang kawat, dan hambatan listrik.
  3. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Hambatan Jenis
    • Bahan penghantar: bahan dengan resistivitas rendah (misal: tembaga) vs bahan dengan resistivitas tinggi (misal: besi, nikel).
    • Suhu: bagaimana perubahan suhu memengaruhi hambatan jenis bahan.
    • Aplikasi dalam berbagai konduktor dan isolator, seperti pada kawat listrik, resistor, dan komponen elektronik lainnya.
  4. Penerapan Hambatan Jenis dalam Kehidupan Sehari-hari
    • Penggunaan bahan dengan hambatan jenis rendah pada kabel penghantar listrik.
    • Aplikasi pada elemen pemanas seperti pada setrika atau oven listrik, di mana bahan dengan hambatan jenis tinggi digunakan.
    • Pertimbangan pemilihan material untuk perangkat elektronik, termasuk pada perangkat seperti resistor dan transistor.

Alokasi Waktu (90 Menit)

  • Pendahuluan (15 Menit)
    Guru memberikan apersepsi terkait hambatan listrik dan menghubungkannya dengan penggunaan alat-alat listrik di rumah seperti kabel dan lampu. Guru memotivasi siswa untuk memikirkan bagaimana panjang kabel atau bahan konduktor dapat memengaruhi kinerja perangkat listrik.
  • Kegiatan Inti (60 Menit)
    1. Penjelasan Konsep Hambatan Jenis (20 Menit)
      • Guru menjelaskan definisi hambatan jenis (ρ) dan faktor-faktor yang memengaruhinya.
      • Menjelaskan konsep dasar persamaan R=ρ×LA dengan memberikan contoh sederhana, seperti bagaimana perubahan panjang kawat atau luas penampang dapat mengubah besar hambatan.
      • Guru memberikan contoh tabel resistivitas bahan-bahan konduktor dan isolator (misal: tembaga, aluminium, besi, kayu).
    2. Diskusi dan Analisis (20 Menit)
      • Siswa diminta berdiskusi dalam kelompok kecil untuk membahas beberapa contoh aplikasi hambatan jenis, seperti kabel listrik tembaga atau elemen pemanas pada alat listrik.
      • Setiap kelompok menganalisis bahan yang sering digunakan dalam kabel atau komponen listrik berdasarkan resistivitas dan faktor-faktor yang memengaruhi hambatan jenis, seperti suhu dan dimensi.
      • Siswa juga diminta mengamati grafik hubungan hambatan jenis terhadap suhu untuk bahan-bahan yang berbeda.
    3. Latihan Soal Perhitungan (20 Menit)
      • Siswa diminta menyelesaikan beberapa soal perhitungan terkait hambatan jenis. Contoh soal:
        Soal 1: Sebuah kawat tembaga dengan panjang 2 meter dan luas penampang 0,5 mm² memiliki hambatan jenis sebesar 1,68×10−8Ω⋅m. Berapakah hambatan total kawat tersebut?
        Soal 2: Jika panjang sebuah kawat diperbesar dua kali lipat, sementara luas penampangnya diperkecil setengahnya, bagaimana pengaruhnya terhadap hambatan total?
      • Setelah siswa menyelesaikan latihan, guru mengajak diskusi untuk menyelesaikan soal secara bersama-sama.
  • Penutup (15 Menit)
    Guru melakukan review materi dengan menanyakan poin-poin penting seperti definisi hambatan jenis, hubungan antara panjang, luas penampang, dan resistivitas, serta contoh-contoh penerapan dalam kehidupan sehari-hari. Guru memberikan kesimpulan dan penguatan konsep.

Pendekatan dan Metode Pembelajaran

  • Pendekatan: Scientific Learning (Pembelajaran Ilmiah)
    Siswa diajak untuk mengeksplorasi fenomena fisika melalui observasi dan diskusi mengenai sifat hambatan jenis pada berbagai bahan.
  • Metode:
    • Ceramah Interaktif: Guru menjelaskan konsep hambatan jenis secara mendalam dengan melibatkan interaksi dan tanya jawab dengan siswa.
    • Diskusi Kelompok: Siswa membahas dan menganalisis aplikasi hambatan jenis dalam kelompok kecil untuk mendalami materi.
    • Latihan Soal: Siswa mengerjakan soal perhitungan untuk memperkuat pemahaman terhadap hubungan panjang, luas penampang, dan hambatan jenis.

Alat dan Bahan

  • Tabel resistivitas bahan
  • Laptop/Proyektor untuk menampilkan grafik dan simulasi
  • Kalkulator untuk latihan perhitungan

Penilaian

  1. Penilaian Formatif:
    • Diskusi Kelompok: Siswa dinilai berdasarkan partisipasi aktif dan kemampuan menganalisis aplikasi hambatan jenis dalam kelompok.
    • Latihan Soal: Siswa dinilai dari kemampuan menyelesaikan soal perhitungan mengenai hambatan jenis dan faktor-faktor yang memengaruhinya.
  2. Penilaian Sumatif:
    • Tes Tertulis: Tes berupa soal pilihan ganda dan esai singkat untuk mengukur pemahaman siswa terhadap konsep hambatan jenis, termasuk pengaruh panjang konduktor, luas penampang, dan resistivitas bahan terhadap hambatan total.

Rubrik Penilaian

Aspek Kriteria Skor (1-4)
Pemahaman Konsep 4: Siswa mampu menjelaskan konsep hambatan jenis secara rinci dan memberikan contoh yang tepat.
3: Siswa memahami konsep tetapi kurang memberikan contoh yang tepat.
2: Siswa memahami konsep dengan kesalahan kecil.
1: Siswa tidak memahami konsep dengan baik.		 1-4
Kemampuan Analisis 4: Siswa mampu menganalisis hubungan antara panjang, luas penampang, dan hambatan jenis secara tepat.
3: Siswa dapat menganalisis, tetapi ada sedikit kesalahan.
2: Analisis siswa kurang tepat.
1: Siswa tidak mampu menganalisis hubungan tersebut.		 1-4
Ketepatan Perhitungan 4: Siswa mampu melakukan perhitungan hambatan dengan tepat dan akurat.
3: Perhitungan siswa cukup baik, meskipun ada beberapa kesalahan kecil.
2: Siswa banyak melakukan kesalahan dalam perhitungan.
1: Siswa tidak dapat melakukan perhitungan dengan benar.		 1-4
Partisipasi Diskusi 4: Siswa sangat aktif dalam diskusi dan memberikan kontribusi yang bermakna.
3: Siswa cukup aktif dan berpartisipasi meski ada sedikit keterbatasan dalam kontribusi.
2: Siswa pasif namun masih berpartisipasi minimal.
1: Siswa tidak berpartisipasi dalam diskusi.		 1-4

Total Skor Maksimum: 16
Keterangan:

  • Nilai akhir dapat dihitung berdasarkan penilaian dari diskusi kelompok, pemahaman konsep, serta hasil latihan soal.

Rencana Tindak Lanjut

  • Bagi siswa yang belum memahami: Guru memberikan soal latihan tambahan untuk memperkuat pemahaman mengenai perhitungan hambatan jenis dan faktor-faktor yang mempengaruhinya.
  • Bagi siswa yang sudah memahami: Guru dapat memberikan tugas proyek sederhana seperti mencari dan menganalisis resistivitas bahan-bahan konduktor dan isolator yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari.

Lampiran Soal Latihan

  1. Sebuah kawat aluminium memiliki panjang 3 meter dan luas penampang 0,3 mm². Hambatan jenis aluminium adalah 2,82×10−8Ω⋅m2,82 \times 10^{-8} \Omega \cdot m. Berapakah hambatan total kawat tersebut?
  2. Sebuah penghantar tembaga memiliki hambatan 5 ohm dengan panjang 10 meter. Jika panjang kawat dipotong menjadi setengahnya, berapa besar hambatan baru kawat tersebut?

Sumber Referensi

  • Buku Fisika Kelas XII, Kemdikbud.
  • H.C. Verma, Concepts of Physics.
  • Paul G. Hewitt, Conceptual Physics.
Budiskj