Home Kurikulum Modul Ajar Fisika: Rangkaian Kapasitor

Modul Ajar Fisika: Rangkaian Kapasitor

Kurikulum · 09/02/2025 · Comments off 
Mata Pelajaran: Fisika

Kelas: XII SMA

Topik: Rangkaian Kapasitor

Kurikulum: Merdeka

Alokasi Waktu: 90 menit (2 JP)

A. Tujuan Pembelajaran

Pada akhir pembelajaran, peserta didik diharapkan mampu:

  1. Menjelaskan konsep dasar rangkaian kapasitor, termasuk rangkaian seri dan paralel.
  2. Membedakan karakteristik kapasitansi total pada rangkaian kapasitor seri dan paralel.
  3. Menghitung kapasitansi total dari rangkaian kapasitor dalam konfigurasi seri dan paralel.
  4. Menjelaskan aplikasi rangkaian kapasitor dalam perangkat elektronik dan teknologi modern.
  5. Menerapkan konsep rangkaian kapasitor untuk memecahkan masalah fisika melalui perhitungan dan analisis.

B. Capaian Pembelajaran (CP)

Pembelajaran ini berkaitan dengan kompetensi berikut dari Kurikulum Merdeka:

  • Memahami dan menerapkan konsep-konsep dasar listrik statis dan dinamika, termasuk kapasitansi dan rangkaian kapasitor.
  • Mengembangkan kemampuan berpikir kritis dan analitis dalam menyelesaikan masalah fisika terkait rangkaian listrik, khususnya kapasitor.

C. Materi Pembelajaran

  1. Rangkaian Kapasitor Seri dan Paralel
    • Kapasitor dalam Rangkaian Seri:
      • Kapasitansi total (Ctotal) lebih kecil daripada kapasitansi individu.
      • Persamaan kapasitansi total:

    • Kapasitor dalam Rangkaian Paralel:
      • Kapasitansi total (Ctotal) lebih besar daripada kapasitansi individu.
      • Persamaan kapasitansi total:

      Ctotal=C1+C2+⋯+Cn

  2. Kapasitansi Total dan Energi yang Disimpan dalam Kapasitor
    • Energi yang disimpan dalam kapasitor:

    E=½CV2Dimana adalah energi yang disimpan, adalah kapasitansi, dan adalah tegangan listrik.

  3. Aplikasi Rangkaian Kapasitor
    • Penggunaan kapasitor dalam perangkat elektronik seperti komputer, radio, televisi, dan kamera.
    • Rangkaian penyaring (filter) dalam perangkat elektronik menggunakan rangkaian kapasitor.

D. Alat dan Bahan

  • Kapasitor dengan nilai kapasitansi berbeda.
  • Breadboard (untuk merangkai rangkaian seri dan paralel).
  • Kabel penghubung dan multimeter.
  • Sumber tegangan (baterai atau power supply).
  • Kertas dan pensil untuk mencatat hasil percobaan.

E. Metode Pembelajaran

  1. Pendekatan: Saintifik, berbasis inkuiri dan diskusi.
  2. Metode:
    • Ceramah untuk menjelaskan konsep dan teori.
    • Diskusi untuk membandingkan rangkaian seri dan paralel.
    • Eksperimen untuk praktik langsung membuat rangkaian kapasitor.
    • Tanya jawab untuk menguji pemahaman peserta didik.

F. Langkah-Langkah Pembelajaran

Pendahuluan (10 Menit)

  1. Motivasi dan Apersepsi
    • Guru membuka dengan contoh-contoh penggunaan kapasitor dalam perangkat elektronik modern.
    • Guru mengaitkan dengan topik yang akan dipelajari, yaitu rangkaian kapasitor, dan menjelaskan bagaimana perangkat seperti kamera digital dan filter elektronik memanfaatkan rangkaian kapasitor untuk menyimpan energi dan mengatur sinyal listrik. (Durasi: 5 menit)
  2. Tujuan Pembelajaran
    Guru menjelaskan tujuan pembelajaran yang ingin dicapai, yaitu memahami konsep rangkaian kapasitor, membedakan antara rangkaian seri dan paralel, serta menghitung kapasitansi total pada berbagai konfigurasi.
    (Durasi: 3 menit)
  3. Mengaitkan dengan Kehidupan Sehari-hari
    Guru menekankan pentingnya rangkaian kapasitor dalam berbagai aplikasi teknologi modern, seperti dalam sirkuit penyimpan daya cepat pada perangkat elektronik.
    (Durasi: 2 menit)

Kegiatan Inti (70 Menit)

  1. Penjelasan Teori Rangkaian Seri dan Paralel (15 menit)
    Guru menjelaskan konsep dasar rangkaian kapasitor dalam konfigurasi seri dan paralel menggunakan diagram dan rumus:

    • Dalam rangkaian seri, kapasitansi total lebih kecil daripada kapasitansi masing-masing kapasitor.
    • Dalam rangkaian paralel, kapasitansi total adalah penjumlahan dari setiap kapasitansi.
      Guru memberikan contoh perhitungan sederhana untuk kapasitansi total dalam kedua jenis rangkaian.
      (Durasi: 15 menit)
  2. Diskusi Interaktif (10 menit)
    Guru mengajukan beberapa pertanyaan yang merangsang pemikiran kritis peserta didik, seperti:

    • “Apa keuntungan menggunakan rangkaian kapasitor paralel dalam sirkuit elektronik?”
    • “Mengapa kapasitansi total lebih kecil dalam rangkaian seri dibandingkan paralel?”
      Diskusi dilakukan secara kelompok atau kelas penuh.
      (Durasi: 10 menit)
  3. Latihan Soal (15 menit)
    Guru memberikan beberapa contoh soal perhitungan kapasitansi total pada rangkaian seri dan paralel, dan meminta peserta didik untuk menyelesaikannya:

    Contoh Soal:

    • Diketahui dua kapasitor masing-masing memiliki kapasitansi C1=4μF dan C2=6μF. Hitung kapasitansi total jika keduanya dihubungkan:
      • Dalam rangkaian seri.
      • Dalam rangkaian paralel.
        Peserta didik diminta untuk menyelesaikan soal ini secara individu atau kelompok.
        (Durasi: 15 menit)
  4. Percobaan Rangkaian Kapasitor (20 menit)
    Guru membimbing peserta didik dalam melakukan percobaan sederhana untuk merangkai kapasitor dalam konfigurasi seri dan paralel:

    Langkah-Langkah Percobaan:
    a. Peserta didik merangkai dua kapasitor dengan nilai berbeda pada breadboard dalam rangkaian seri.
    b. Mengukur kapasitansi total menggunakan multimeter.
    c. Merangkai kapasitor dalam konfigurasi paralel dan mengukur kembali kapasitansi total.
    d. Mencatat hasil pengukuran dan membandingkan dengan hasil perhitungan teoritis.
    (Durasi: 20 menit)

  5. Analisis Hasil Percobaan (10 menit)
    Guru memfasilitasi peserta didik untuk menganalisis hasil percobaan:

    • Membandingkan hasil perhitungan dengan hasil pengukuran.
    • Mendiskusikan apakah ada perbedaan dan mengapa perbedaan itu bisa terjadi.
      (Durasi: 10 menit)

Penutup (10 Menit)

  1. Refleksi dan Kesimpulan
    Guru bersama peserta didik merangkum poin-poin penting tentang rangkaian kapasitor, termasuk perbedaan antara rangkaian seri dan paralel, serta bagaimana kapasitansi total dihitung dalam kedua jenis rangkaian.
    (Durasi: 5 menit)
  2. Evaluasi dan Penugasan
    • Guru memberikan tugas rumah berupa soal perhitungan kapasitansi total dalam rangkaian campuran (kombinasi seri dan paralel).
    • Peserta didik diminta mencari satu aplikasi kapasitor dalam rangkaian elektronik yang mereka temukan dalam kehidupan sehari-hari dan membuat laporan singkat.
      (Durasi: 5 menit)

G. Penilaian

  1. Penilaian Kognitif (Tes Tertulis)
    • Soal-soal terkait perhitungan kapasitansi total dalam rangkaian seri dan paralel.
    • Pertanyaan esai singkat tentang konsep dasar rangkaian kapasitor.
  2. Penilaian Keterampilan (Praktik Eksperimen)
    • Penilaian berdasarkan kemampuan peserta didik dalam merangkai rangkaian kapasitor dengan benar.
    • Ketepatan dalam melakukan pengukuran dan mencatat hasil percobaan.
  3. Penilaian Sikap (Observasi)
    • Pengamatan terhadap sikap peserta didik selama pembelajaran, termasuk partisipasi aktif dalam diskusi, kerjasama dalam kelompok, dan kedisiplinan.

H. Rubrik Penilaian

1. Penilaian Kognitif (Tes Tertulis)

Aspek Kriteria Penilaian Skor Maksimal
Pemahaman Konsep Siswa memahami konsep rangkaian seri dan paralel pada kapasitor serta dapat menjelaskan karakteristik masing-masing. 30
Ketepatan Perhitungan Siswa mampu menghitung kapasitansi total dengan tepat berdasarkan soal yang diberikan. 30
Analisis Masalah Siswa dapat menganalisis perbedaan hasil perhitungan antara rangkaian seri dan paralel serta mengaplikasikannya dalam konteks nyata. 20
Kejelasan Penulisan Jawaban disajikan secara rapi dan sistematis. 20
Total Skor 100

2. Penilaian Keterampilan (Praktik Eksperimen)

Aspek Kriteria Penilaian Skor Maksimal
Keterampilan Merakit Siswa mampu merangkai rangkaian kapasitor (seri dan paralel) dengan benar. 30
Ketepatan Pengukuran Siswa mampu mengukur kapasitansi total menggunakan multimeter dengan benar dan membandingkan dengan hasil perhitungan teoritis. 30
Analisis Hasil Siswa dapat menganalisis hasil pengukuran dan menjelaskan perbedaan antara hasil praktikum dan hasil perhitungan teoritis. 30
Kerapian Laporan Laporan percobaan disusun dengan rapi, mencakup data hasil pengukuran dan kesimpulan yang sesuai. 10
Total Skor 100

3. Penilaian Sikap

Aspek Kriteria Penilaian Skor Maksimal
Partisipasi Siswa berpartisipasi aktif dalam diskusi dan tanya jawab serta memberikan pendapat dengan jelas. 30
Kerja Sama Siswa mampu bekerja sama dalam kelompok dengan baik saat melakukan percobaan dan diskusi. 30
Disiplin Siswa menunjukkan ketepatan waktu dalam menyelesaikan tugas dan eksperimen. 20
Tanggung Jawab Siswa menunjukkan sikap tanggung jawab terhadap tugas individu maupun kelompok. 20
Total Skor 100

I. Sumber Belajar

  1. Buku teks Fisika Kelas XII (Kurikulum Merdeka)
  2. PhET Interactive Simulations: “Rangkaian Kapasitor”
  3. Video pembelajaran tentang rangkaian seri dan paralel kapasitor

Demikianlah modul ajar ini dibuat untuk topik Rangkaian Kapasitor dalam Kurikulum Merdeka.

Budiskj
  • Modul Ajar Fisika: Kapasitor Keping Sejajar
    •
  • Karakteristik Rangkaian RLC: Struktur, Jenis, dan Perannya dalam Sistem Listrik
    •
  • Rangkaian Paralel Kapasitor
    •