Home Kurikulum Modul Ajar Fisika: Medan Listrik

Modul Ajar Fisika: Medan Listrik

Kurikulum · 09/02/2025 · Comments off

Modul Ajar Fisika: Medan Listrik

Mata Pelajaran: Fisika

Kelas: XII SMA

Topik: Medan Listrik

Kurikulum: Merdeka

Alokasi Waktu: 90 menit (2 JP)

A. Tujuan Pembelajaran

Pada akhir pembelajaran, peserta didik diharapkan mampu:

  1. Menjelaskan konsep medan listrik dan bagaimana medan ini dihasilkan oleh muatan listrik.
  2. Menggambarkan medan listrik di sekitar muatan titik dan konfigurasi muatan lainnya.
  3. Menghitung kuat medan listrik yang dihasilkan oleh muatan titik pada jarak tertentu.
  4. Mengaplikasikan konsep medan listrik dalam menyelesaikan masalah fisika terkait interaksi antar muatan.
  5. Mengaitkan konsep medan listrik dengan fenomena atau teknologi yang ada di kehidupan sehari-hari, seperti alat listrik dan fenomena petir.

B. Capaian Pembelajaran (CP)

Pembelajaran ini berkaitan dengan kompetensi berikut dari Kurikulum Merdeka:

  • Memahami dan menerapkan konsep-konsep dasar listrik statis, termasuk medan listrik.
  • Mampu mengembangkan keterampilan berpikir kritis dan analitis dalam menyelesaikan masalah terkait interaksi muatan listrik dan medan listrik.
  • Mengembangkan keterampilan eksperimen sederhana untuk mengamati medan listrik secara tidak langsung melalui simulasi atau ilustrasi.

C. Materi Pembelajaran

  1. Konsep Medan Listrik
    • Medan listrik adalah ruang di sekitar muatan listrik yang memungkinkan muatan lain merasakan gaya.
    • Medan listrik yang dihasilkan oleh muatan titik diberikan oleh persamaan: Di mana E adalah kuat medan listrik (N/C), ke adalah konstanta Coulomb (9×109 Nm2/C2), q adalah muatan listrik, dan r adalah jarak dari muatan ke titik di mana medan listrik diukur.
  • Arah Medan Listrik
    • Medan listrik dari muatan positif keluar dari muatan, sedangkan medan listrik dari muatan negatif masuk ke arah muatan.
    • Garis-garis medan listrik menunjukkan arah gaya yang dialami muatan uji positif dan menunjukkan kekuatan medan; semakin rapat garis, semakin kuat medan listrik.
  • Hukum Coulomb
    • Gaya listrik antara dua muatan terkait dengan medan listrik melalui hubungan: F⃗=q⋅E⃗. Di mana q adalah muatan yang mengalami medan listrik dan E⃗ adalah kuat medan listrik.
  1. Superposisi Medan Listrik
    • Medan listrik yang dihasilkan oleh beberapa muatan dapat dihitung dengan menjumlahkan medan listrik dari setiap muatan menggunakan prinsip superposisi.
  2. Aplikasi Medan Listrik dalam Kehidupan Sehari-hari
    • Prinsip medan listrik diterapkan dalam berbagai alat teknologi, seperti printer laser, pemurnian udara, dan penangkal petir.

D. Alat dan Bahan

  • Kertas gambar atau papan tulis untuk menggambarkan garis-garis medan listrik.
  • Kalkulator ilmiah untuk perhitungan medan listrik.
  • Laptop dengan akses ke simulasi PhET “Medan Listrik” (opsional untuk aktivitas simulasi).
  • Penggaris dan pensil untuk membuat sketsa medan listrik dalam latihan.

E. Metode Pembelajaran

  1. Pendekatan: Saintifik berbasis inkuiri dan diskusi.
  2. Metode:
    • Ceramah interaktif untuk menjelaskan konsep dan teori medan listrik.
    • Diskusi kelompok untuk membahas fenomena medan listrik dalam kehidupan sehari-hari.
    • Latihan soal untuk memperkuat pemahaman konsep dan kemampuan perhitungan.
    • Simulasi (jika tersedia) untuk mengamati medan listrik secara virtual.
    • Tanya jawab untuk mengeksplorasi penerapan konsep dalam konteks kehidupan nyata.

F. Langkah-Langkah Pembelajaran

Pendahuluan (10 Menit)

  1. Motivasi dan Apersepsi
    Guru memulai dengan contoh-contoh fenomena yang terkait dengan medan listrik dalam kehidupan sehari-hari, seperti kilat dan interaksi antara balon yang digosok dengan kain.
    Guru bertanya:

    • “Apa yang terjadi ketika dua balon yang bermuatan listrik saling mendekat?”
    • “Bagaimana medan listrik mempengaruhi gaya antara kedua balon tersebut?”
      (Durasi: 5 menit)
  2. Tujuan Pembelajaran
    Guru menjelaskan tujuan pembelajaran, yaitu untuk memahami konsep medan listrik, menghitung kuat medan listrik, serta menerapkan konsep ini dalam kehidupan sehari-hari dan menyelesaikan masalah fisika.
    (Durasi: 3 menit)
  3. Mengaitkan dengan Kehidupan Sehari-hari
    Guru mengaitkan konsep medan listrik dengan aplikasi praktis dalam teknologi, seperti pada printer laser atau pemurni udara yang menggunakan medan listrik untuk menarik partikel debu.
    (Durasi: 2 menit)

Kegiatan Inti (70 Menit)

  1. Penjelasan Konsep Medan Listrik (15 Menit)
    Guru menjelaskan konsep medan listrik menggunakan analogi dan ilustrasi visual (garis-garis medan listrik). Guru juga menjelaskan bahwa medan listrik merupakan besaran vektor yang memiliki arah dan besar.

    • Guru memberikan persamaan untuk kuat medan listrik yang dihasilkan oleh muatan titik.
    • Guru menggambarkan medan listrik dari satu muatan titik dan dua muatan dengan tanda berbeda (medan listrik dari dua muatan positif dan negatif).
      (Durasi: 15 menit)
  2. Latihan Perhitungan Medan Listrik (15 Menit)
    Guru memberikan contoh soal tentang cara menghitung kuat medan listrik yang dihasilkan oleh muatan titik pada jarak tertentu.Contoh Soal 1: Sebuah muatan q=3 μC terletak pada jarak r=2 m dari titik yang diukur. Hitung kuat medan listrik pada titik tersebut.

    • Guru memandu peserta didik untuk menyelesaikan soal secara bertahap, mulai dari substitusi nilai-nilai ke dalam persamaan hingga mendapatkan hasil akhir.
    • Peserta didik menyelesaikan soal yang serupa secara mandiri atau berkelompok.
      (Durasi: 15 menit)
  3. Eksplorasi Konsep Superposisi Medan Listrik (10 Menit)
    Guru menjelaskan prinsip superposisi medan listrik dan memberikan contoh kasus di mana terdapat lebih dari satu muatan yang menghasilkan medan listrik pada satu titik.

    • Guru memberikan contoh bagaimana medan listrik dari beberapa muatan dapat dijumlahkan vektornya.

    Contoh Soal 2: Diketahui dua muatan q1=4 μC dan q2=−2 μC berjarak r1=1 m dan r2=1,5 m dari titik P. Hitung medan listrik total di titik P.
    (Durasi: 10 menit)

  4. Diskusi Interaktif dan Tanya Jawab (10 Menit)
    • Guru mendorong diskusi kelompok tentang fenomena alam yang melibatkan medan listrik, seperti petir atau bagaimana rambut berdiri ketika digosok dengan balon.
    • Guru menjawab pertanyaan yang diajukan oleh peserta didik dan mendorong mereka untuk menghubungkan konsep yang telah dipelajari dengan fenomena sehari-hari.
      (Durasi: 10 menit)
  1. Simulasi Medan Listrik (Opsional, 10 Menit)
    Jika tersedia, guru menggunakan simulasi PhET “Medan Listrik” untuk memperlihatkan medan listrik yang dihasilkan oleh berbagai konfigurasi muatan.

    • Peserta didik diajak mengamati garis medan listrik dan memanipulasi jarak serta nilai muatan untuk melihat bagaimana medan listrik berubah.
    • Diskusi tentang bagaimana simulasi ini mencerminkan konsep medan listrik yang dipelajari secara teoritis.
      (Durasi: 10 menit)

Penutup (10 Menit)

  1. Refleksi dan Kesimpulan
    Guru bersama peserta didik merangkum kembali poin-poin penting tentang medan listrik, termasuk cara menghitung kuat medan listrik dan bagaimana medan listrik dihasilkan oleh muatan.

    • Guru menanyakan beberapa pertanyaan reflektif, seperti:
      • “Bagaimana arah medan listrik ditentukan?”
      • “Apa yang akan terjadi jika ada dua muatan yang berbeda tanda?”
        (Durasi: 5 menit)
  2. Evaluasi dan Penugasan
    • Guru memberikan latihan tambahan berupa soal perhitungan medan listrik dari beberapa muatan.
    • Penugasan tambahan: peserta didik diminta untuk mencari aplikasi medan listrik dalam teknologi modern dan membuat laporan singkat.
      (Durasi: 5 menit)

G. Penilaian

  1. Penilaian Kognitif (Tes Tertulis)
    • Soal-soal perhitungan terkait medan listrik, arah medan listrik, dan superposisi medan listrik.
    • Pertanyaan esai singkat tentang aplikasi medan listrik dalam kehidupan sehari-hari, seperti penangkal petir.
  2. Penilaian Keterampilan (Simulasi atau Percobaan)
    • Penilaian dilakukan berdasarkan kemampuan peserta didik dalam menggunakan simulasi untuk memvisualisasikan medan listrik dan menjelaskan bagaimana medan tersebut berubah.
  3. Penilaian Sikap (Observasi)
    • Pengamatan terhadap sikap peserta didik selama pembelajaran, termasuk partisipasi aktif dalam diskusi, kerjasama dalam kelompok, serta kedisiplinan dan ketelitian dalam menyelesaikan tugas.

H. Rubrik Penilaian

1. Penilaian Kognitif (Tes Tertulis)

Aspek Kriteria Penilaian Skor Maksimal
Pemahaman Konsep Siswa memahami konsep medan listrik dan dapat menjelaskan arah dan besar medan listrik. 30
Ketepatan Perhitungan Siswa mampu menghitung kuat medan listrik dengan tepat berdasarkan soal yang diberikan. 30
Analisis Masalah Siswa dapat menganalisis superposisi medan listrik dari beberapa muatan dan menyelesaikan soal dengan benar. 20
Kejelasan Penulisan Penyajian jawaban ditulis dengan rapi dan sistematis. 20
Total Skor 100

2. Penilaian Keterampilan (Simulasi/Praktik)

Aspek Kriteria Penilaian Skor Maksimal
Keterampilan Menggunakan Simulasi Siswa mampu menggunakan simulasi untuk memvisualisasikan medan listrik dengan benar. 40
Ketepatan Observasi Siswa dapat mengamati dan menjelaskan perubahan medan listrik berdasarkan pengaturan simulasi atau percobaan. 40
Kerapian Laporan Laporan pengamatan atau hasil percobaan disusun dengan rapi dan sistematis. 20
Total Skor 100

3. Penilaian Sikap

Aspek Kriteria Penilaian Skor Maksimal
Partisipasi Siswa berpartisipasi aktif dalam diskusi dan kegiatan pembelajaran. 30
Kerja Sama Siswa mampu bekerja sama dalam kelompok dengan baik selama diskusi atau simulasi. 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 Field” (Simulasi Medan Listrik)
  3. Video pembelajaran terkait medan listrik dan aplikasi dalam kehidupan sehari-hari

Demikianlah modul ajar ini dibuat untuk topik Medan Listrik dalam Kurikulum Merdeka.

Budiskj
  • Medan Listrik Muatan Titik: Teori dan Aplikasinya
    •
  • Medan Listrik pada Pelat Paralel: Teori dan Aplikasinya
    •