Kurikulum: Merdeka
Mata Pelajaran: Fisika
Kelas: XII SMA
Topik: Rangkaian Listrik
Waktu: 90 menit (2 JP)
Tujuan Pembelajaran
Setelah menyelesaikan pembelajaran ini, peserta didik diharapkan dapat:
- Memahami dan menjelaskan konsep rangkaian listrik, termasuk rangkaian seri dan paralel.
- Membedakan karakteristik rangkaian listrik seri dan paralel serta menghitung nilai tegangan, arus, dan hambatan total pada kedua jenis rangkaian.
- Menerapkan hukum Ohm dalam rangkaian listrik untuk menyelesaikan masalah perhitungan arus, tegangan, dan hambatan.
- Mengidentifikasi aplikasi rangkaian listrik seri dan paralel dalam kehidupan sehari-hari.
Capaian Pembelajaran
Peserta didik mampu memahami dasar-dasar rangkaian listrik sederhana (seri dan paralel), menerapkan hukum Ohm dalam perhitungan, serta mengidentifikasi dan menganalisis penggunaan rangkaian listrik pada perangkat elektronik dan sistem kelistrikan sehari-hari.
Materi Pembelajaran
- Konsep Dasar Rangkaian Listrik
- Definisi rangkaian listrik dan komponen-komponennya (sumber tegangan, resistor, penghantar).
- Arus listrik dan potensial listrik dalam rangkaian.
- Rangkaian Seri
- Karakteristik rangkaian seri: arus yang sama di setiap komponen, pembagian tegangan.
- Rumus perhitungan untuk hambatan total dalam rangkaian seri: Rtotal=R1+R2+R3+…
- Contoh aplikasi rangkaian seri dalam kehidupan sehari-hari (contoh: lampu pohon Natal).
- Rangkaian Paralel
- Karakteristik rangkaian paralel: tegangan yang sama di setiap cabang, pembagian arus.
- Rumus perhitungan untuk hambatan total dalam rangkaian paralel:
- Contoh aplikasi rangkaian paralel dalam kehidupan sehari-hari (contoh: sistem kelistrikan rumah).
- Perbandingan Rangkaian Seri dan Paralel
- Keuntungan dan kerugian menggunakan rangkaian seri dan paralel.
- Bagaimana memahami kelebihan dan kekurangan kedua jenis rangkaian dalam konteks praktis, seperti pada alat elektronik atau perangkat rumah tangga.
- Penerapan Hukum Ohm dalam Rangkaian Listrik
- Menerapkan hukum Ohm V=I×R dalam rangkaian seri dan paralel untuk menghitung arus, tegangan, dan hambatan.
- Perhitungan nilai hambatan total pada rangkaian campuran (kombinasi seri dan paralel).
Alokasi Waktu (90 Menit)
- Pendahuluan (10 Menit)
Guru memberikan apersepsi dengan mengaitkan konsep listrik dalam kehidupan sehari-hari, seperti cara kerja rangkaian listrik di rumah atau di perangkat elektronik. Guru juga menjelaskan tujuan pembelajaran yang akan dicapai. - Kegiatan Inti (65 Menit)
- Penjelasan Konsep Rangkaian Listrik (20 Menit)
- Guru menjelaskan konsep dasar rangkaian listrik, termasuk rangkaian seri dan paralel, serta karakteristik dari masing-masing rangkaian.
- Guru memaparkan perbedaan mendasar antara rangkaian seri dan paralel, baik dari segi distribusi arus dan tegangan, maupun perhitungan hambatan total.
- Visualisasi dengan gambar rangkaian seri dan paralel, serta penjelasan bagaimana arus dan tegangan mengalir dalam kedua rangkaian tersebut.
- Diskusi dan Simulasi Rangkaian (20 Menit)
- Guru menunjukkan simulasi rangkaian listrik sederhana menggunakan perangkat lunak simulasi fisika (misal: PhET Simulations atau Crocodile Physics).
- Siswa diminta menganalisis bagaimana arus, tegangan, dan hambatan berperilaku dalam rangkaian seri dan paralel melalui simulasi.
- Diskusi kelompok: Siswa bekerja dalam kelompok kecil untuk menjelaskan pengamatan mereka terhadap simulasi dan menganalisis perbedaan antara kedua jenis rangkaian.
- Latihan Soal Perhitungan (25 Menit)
- Guru memberikan beberapa soal terkait perhitungan arus, tegangan, dan hambatan pada rangkaian seri dan paralel.
- Contoh Soal:
Soal 1: Dalam rangkaian seri terdiri dari tiga resistor dengan nilai 10 ohm, 15 ohm, dan 20 ohm, hitung hambatan total dari rangkaian tersebut.
Soal 2: Pada rangkaian paralel yang terdiri dari dua resistor dengan nilai 12 ohm dan 6 ohm, berapakah hambatan total dari rangkaian tersebut? - Guru memberikan kesempatan kepada siswa untuk mengerjakan soal secara individu atau berkelompok. Setelah itu, diskusikan jawabannya bersama-sama.
- Penjelasan Konsep Rangkaian Listrik (20 Menit)
- Penutup (15 Menit)
Guru melakukan refleksi terhadap pembelajaran dengan menanyakan poin-poin penting, seperti perbedaan mendasar antara rangkaian seri dan paralel, serta bagaimana menerapkan hukum Ohm dalam perhitungan. Guru juga memberikan soal evaluasi singkat sebagai penilaian formatif.
Pendekatan dan Metode Pembelajaran
- Pendekatan: Scientific Learning (Pembelajaran Ilmiah)
Pembelajaran berfokus pada investigasi dan eksperimen melalui simulasi rangkaian listrik. Siswa belajar memahami fenomena fisika listrik dengan melakukan pengamatan, perhitungan, dan diskusi. - Metode:
- Ceramah Interaktif: Guru menjelaskan konsep rangkaian listrik secara interaktif dengan melibatkan siswa dalam tanya jawab.
- Simulasi: Siswa mengamati dan menganalisis simulasi rangkaian listrik menggunakan perangkat lunak untuk memvisualisasikan perbedaan rangkaian seri dan paralel.
- Diskusi Kelompok: Siswa berdiskusi dalam kelompok untuk menganalisis perilaku arus dan tegangan dalam rangkaian seri dan paralel.
- Latihan Soal: Siswa menyelesaikan soal perhitungan untuk memperkuat pemahaman tentang konsep rangkaian listrik.
Alat dan Bahan
- Laptop atau komputer dengan akses simulasi rangkaian listrik (misal: PhET Simulations).
- Proyektor untuk menampilkan simulasi.
- Kertas kerja dan kalkulator untuk perhitungan.
Penilaian
- Penilaian Formatif:
- Diskusi kelompok: Siswa dinilai berdasarkan partisipasi aktif dalam diskusi kelompok untuk menganalisis hasil simulasi rangkaian listrik.
- Latihan soal: Siswa dinilai dari ketepatan dalam menyelesaikan soal perhitungan terkait arus, tegangan, dan hambatan dalam rangkaian seri dan paralel.
- Penilaian Sumatif:
- Tes tertulis: Siswa diberikan tes dengan soal pilihan ganda dan esai singkat untuk mengukur pemahaman konsep rangkaian listrik dan kemampuan melakukan perhitungan menggunakan hukum Ohm.
- Proyek sederhana: Siswa dapat diminta merancang rangkaian listrik sederhana dan menjelaskan cara kerjanya, baik rangkaian seri maupun paralel, beserta perhitungannya.
Rubrik Penilaian
| Aspek | Kriteria | Skor (1-4) |
|---|---|---|
| Pemahaman Konsep | 4: Siswa mampu menjelaskan perbedaan rangkaian seri dan paralel secara mendalam dengan contoh yang jelas. 3: Siswa memahami konsep tetapi kurang dapat menjelaskan dengan tepat. 2: Siswa memahami konsep dengan banyak kesalahan. 1: Siswa tidak memahami konsep. |
1-4 |
| Ketepatan Perhitungan | 4: Siswa mampu menyelesaikan soal perhitungan arus, tegangan, dan hambatan dalam rangkaian seri dan paralel dengan benar. 3: Siswa melakukan beberapa kesalahan kecil dalam perhitungan. 2: Perhitungan siswa banyak salah. 1: Siswa tidak dapat melakukan perhitungan. |
1-4 |
| Partisipasi Diskusi | 4: Siswa sangat aktif dalam diskusi, memberikan kontribusi yang berarti. 3: Siswa cukup aktif dalam diskusi, namun kontribusi masih terbatas. 2: Siswa sedikit berpartisipasi, namun belum signifikan. 1: Siswa tidak berpartisipasi dalam diskusi. |
1-4 |
Total Skor Maksimum: 12
Keterangan:
- Nilai akhir dapat dihitung dari partisipasi dalam diskusi, pemahaman konsep, dan ketepatan perhitungan.
Rencana Tindak Lanjut
- Bagi siswa yang belum memahami: Guru memberikan soal latihan tambahan untuk memperkuat pemahaman tentang perhitungan rangkaian seri dan paralel serta penerapan hukum Ohm.
- Bagi siswa yang sudah memahami: Guru memberikan tugas tambahan berupa proyek mini untuk merancang rangkaian listrik sederhana dengan berbagai komponen dan menjelaskan aplikasinya.
Lampiran Soal Latihan
- Sebuah rangkaian terdiri dari dua resistor dengan nilai 10 ohm dan 20 ohm yang dihubungkan secara seri. Jika diberikan tegangan sebesar 30 V, hitung besar arus yang mengalir melalui rangkaian tersebut.
- Dalam rangkaian paralel terdapat dua resistor dengan nilai 8 ohm dan 16 ohm. Hitunglah hambatan total dari rangkaian tersebut.
- Sebuah lampu dihubungkan secara paralel dengan resistor pada sumber tegangan 12 V. Jika arus yang mengalir pada lampu adalah 0,5 A dan pada resistor adalah 1 A, hitung besar hambatan masing-masing komponen.
Sumber Referensi
- Buku Fisika Kelas XII, Kemdikbud.
- Paul G. Hewitt, Conceptual Physics.
- H.C. Verma, Concepts of Physics.