Kelas: XII SMA
Alokasi Waktu: 135 Menit (3 JP)
Kurikulum: Merdeka
I. Kompetensi Dasar
- Capaian Pembelajaran (CP)
- Siswa memahami konsep dasar gaya magnet yang bekerja pada kawat berarus listrik.
- Siswa mampu menganalisis dan menghitung gaya Lorentz pada kawat berarus listrik dalam medan magnet.
- Siswa dapat menerapkan konsep gaya magnet pada kawat berarus dalam berbagai fenomena fisika dan aplikasi teknologi, seperti motor listrik.
- Profil Pelajar Pancasila yang Dikembangkan
- Bernalar kritis: Siswa mampu menganalisis hubungan antara arus listrik dan medan magnet serta penerapannya pada kawat berarus.
- Mandiri: Siswa mampu bekerja secara mandiri dan disiplin dalam melakukan eksperimen gaya magnet.
- Kreatif: Siswa mampu membuat model atau simulasi sederhana untuk menjelaskan gaya magnet pada kawat berarus.
- Tujuan Pembelajaran
- Siswa dapat menjelaskan dan memahami konsep gaya magnet yang bekerja pada kawat berarus listrik dalam medan magnet.
- Siswa dapat menggunakan persamaan gaya Lorentz untuk menghitung gaya magnet yang bekerja pada kawat.
- Siswa dapat merancang dan melakukan eksperimen sederhana untuk membuktikan adanya gaya magnet pada kawat berarus serta menganalisis hasilnya.
II. Persiapan Pembelajaran
- Materi Pokok
- Konsep medan magnet.
- Pengaruh arus listrik terhadap medan magnet di sekitarnya.
- Gaya magnet yang bekerja pada kawat berarus listrik dalam medan magnet (gaya Lorentz).
- Persamaan gaya Lorentz: F=B×I×L×sin(θ)
- F = Gaya magnet (newton).
- B = Medan magnet (tesla).
- I = Arus listrik (ampere).
- L = Panjang kawat dalam medan magnet (meter).
- θ = Sudut antara arah arus listrik dan medan magnet.
- Media dan Sumber Belajar
- Media: PowerPoint (PPT), video simulasi gaya magnet pada kawat berarus, magnet batang, kawat, sumber daya listrik (baterai), alat ukur (multimeter).
- Sumber Belajar:
- Buku teks fisika kelas XII.
- Artikel atau video tutorial tentang gaya magnet pada kawat berarus dan penerapannya.
- Simulasi interaktif gaya magnet pada kawat (misalnya dari situs simulasi fisika seperti PhET).
- Metode Pembelajaran
- Diskusi interaktif dan tanya jawab.
- Demonstrasi eksperimen sederhana.
- Eksperimen kelompok untuk membuktikan gaya magnet pada kawat berarus.
- Problem-based learning (PBL) melalui soal perhitungan gaya Lorentz dan aplikasi gaya magnet dalam teknologi.
III. Langkah-langkah Pembelajaran
A. Kegiatan Pembuka (10 menit)
- Orientasi dan Apersepsi (5 menit)
- Guru membuka pelajaran dengan mengaitkan materi gaya magnet dengan kehidupan sehari-hari, seperti pada motor listrik, loudspeaker, atau generator.
- Guru bertanya kepada siswa: “Apakah kalian pernah berpikir bagaimana motor listrik bekerja atau mengapa loudspeaker bisa menghasilkan suara dari magnet dan arus listrik?”
- Motivasi dan Tujuan Pembelajaran (5 menit)
- Guru menjelaskan bahwa siswa akan mempelajari bagaimana arus listrik yang mengalir melalui kawat dapat menghasilkan gaya magnet dan bagaimana prinsip ini diaplikasikan dalam berbagai teknologi.
- Tujuan pembelajaran dijelaskan secara singkat: siswa akan memahami konsep gaya magnet pada kawat berarus, menghitung gaya Lorentz, dan melakukan eksperimen sederhana.
B. Kegiatan Inti (105 menit)
- Penjelasan Konsep Gaya Magnet pada Kawat Berarus (30 menit)
- Medan Magnet dan Arus Listrik: Guru menjelaskan bahwa arus listrik yang mengalir melalui kawat menghasilkan medan magnet di sekitarnya sesuai dengan hukum Biot-Savart.
- Gaya Magnet pada Kawat Berarus: Guru menjelaskan bahwa kawat berarus yang berada dalam medan magnet eksternal akan mengalami gaya magnet (gaya Lorentz).
- Persamaan Gaya Lorentz: Guru memberikan penjelasan tentang persamaan yang digunakan untuk menghitung gaya magnet yang bekerja pada kawat: F=B×I×L×sin(θ)
- Guru menjelaskan makna dari setiap simbol dalam rumus, serta bagaimana arah gaya ditentukan menggunakan aturan tangan kanan.
- Contoh Kasus: Guru memberikan contoh kasus sederhana terkait penggunaan persamaan gaya Lorentz untuk menghitung gaya magnet. Misalnya, kawat sepanjang 0,5 meter dengan arus 3A berada dalam medan magnet 0,2T dan membentuk sudut 90°. Berapa gaya yang bekerja pada kawat?
- Demonstrasi Sederhana Gaya Magnet pada Kawat Berarus (15 menit)
- Guru memimpin demonstrasi sederhana untuk menunjukkan bagaimana arus listrik pada kawat yang diletakkan dalam medan magnet eksternal menghasilkan gaya magnet.
- Langkah-langkah Demonstrasi:
- Hubungkan kawat tembaga ke sumber daya (baterai).
- Letakkan kawat tersebut di dekat magnet batang sehingga arus listrik mengalir melalui kawat.
- Amati gerakan kawat akibat gaya magnet yang bekerja.
- Guru menjelaskan kembali konsep gaya magnet yang bekerja pada kawat dan mengaitkan hasil demonstrasi dengan rumus gaya Lorentz.
- Eksperimen Siswa: Membuktikan Gaya Magnet pada Kawat Berarus (40 menit)
- Siswa dibagi dalam kelompok untuk melakukan eksperimen membuktikan adanya gaya magnet pada kawat berarus listrik.
- Alat dan Bahan:
- Magnet batang.
- Kawat tembaga.
- Sumber daya (baterai).
- Multimeter untuk mengukur arus.
- Penggaris untuk mengukur panjang kawat.
- Langkah-langkah Eksperimen:
- Susun rangkaian dengan menghubungkan kawat tembaga ke baterai sehingga arus listrik mengalir.
- Tempatkan kawat di dekat magnet batang yang menghasilkan medan magnet tetap.
- Amati pergerakan kawat dan catat arah gaya magnet yang bekerja.
- Gunakan multimeter untuk mengukur besar arus listrik dan penggaris untuk mengukur panjang kawat dalam medan magnet.
- Hitung gaya magnet menggunakan persamaan gaya Lorentz berdasarkan pengukuran.
- Siswa mencatat hasil pengamatan dan perhitungan pada lembar kerja yang disediakan.
- Diskusi dan Perhitungan Gaya Lorentz (20 menit)
- Guru membagikan beberapa soal latihan perhitungan gaya Lorentz kepada siswa untuk dikerjakan secara individu atau berkelompok. Contoh soal:
- “Sebuah kawat dengan panjang 0,4 meter membawa arus sebesar 2A. Jika medan magnet sebesar 0,3T bekerja tegak lurus terhadap arah arus, hitunglah gaya magnet yang bekerja pada kawat tersebut.”
- Siswa mengerjakan soal, dan guru membahas jawabannya bersama-sama untuk memastikan pemahaman siswa.
- Guru membagikan beberapa soal latihan perhitungan gaya Lorentz kepada siswa untuk dikerjakan secara individu atau berkelompok. Contoh soal:
C. Kegiatan Penutup (20 menit)
- Refleksi Pembelajaran (10 menit)
- Guru mengajak siswa untuk merefleksikan apa yang telah dipelajari tentang gaya magnet pada kawat berarus dan penerapannya dalam teknologi.
- Pertanyaan refleksi seperti: “Bagaimana konsep gaya magnet pada kawat berarus mempengaruhi cara kerja motor listrik dan generator?”
- Penugasan (5 menit)
- Guru memberikan tugas untuk membuat laporan singkat tentang eksperimen yang telah dilakukan, mencakup pengukuran arus, medan magnet, perhitungan gaya magnet, dan aplikasi gaya magnet dalam kehidupan sehari-hari.
- Penutup dan Evaluasi (5 menit)
- Guru menutup pelajaran dengan memberikan evaluasi terhadap keterlibatan siswa dalam pembelajaran dan mengumumkan topik pembelajaran selanjutnya, seperti induksi elektromagnetik.
IV. Penilaian
- Penilaian Pengetahuan:
- Soal-soal perhitungan gaya magnet pada kawat berarus, gaya Lorentz, dan pengamatan dari eksperimen.
- Penilaian Keterampilan:
- Laporan eksperimen yang mencakup pengukuran arus, medan magnet, dan perhitungan gaya magnet yang bekerja pada kawat.
- Penilaian Sikap:
- Observasi keterlibatan siswa dalam diskusi kelas, kerjasama kelompok dalam melakukan eksperimen, dan kedisiplinan dalam menyelesaikan laporan.
V. Lampiran
- Lembar Kerja Siswa (LKS): Berisi langkah-langkah eksperimen, pengamatan, dan soal perhitungan gaya magnet.
- Materi Tambahan: Artikel atau video tutorial tentang gaya magnet pada kawat berarus dan penerapannya dalam teknologi seperti motor listrik.
Lampiran 1: Lembar Kerja Siswa (LKS)
Lembar Kerja Siswa: Gaya Magnet pada Kawat Berarus
Kelas: XII SMA
Nama: …
Tanggal: …
A. Tujuan Kegiatan
- Mengukur pengaruh medan magnet terhadap kawat berarus listrik.
- Menganalisis gaya magnet yang bekerja pada kawat berarus menggunakan persamaan gaya Lorentz.
- Menerapkan konsep gaya magnet pada teknologi seperti motor listrik.
B. Alat dan Bahan
- Magnet batang
- Kawat tembaga
- Baterai
- Multimeter
- Penggaris
- Klem atau penjepit kabel
C. Langkah-langkah Eksperimen
- Susun rangkaian dengan menghubungkan kawat tembaga ke baterai sehingga arus listrik mengalir.
- Letakkan kawat di dalam medan magnet dari magnet batang.
- Amati pergerakan kawat akibat gaya magnet yang bekerja.
- Gunakan multimeter untuk mengukur arus yang mengalir melalui kawat, dan penggaris untuk mengukur panjang kawat.
- Hitung gaya magnet yang bekerja pada kawat dengan menggunakan persamaan: F=B×I×L×sin(θ) Catat hasil pengamatan dan perhitungan kalian.
D. Pertanyaan Refleksi
- Bagaimana arah gaya magnet berubah ketika arah arus atau medan magnet diubah?
- Apa pengaruh medan magnet yang lebih kuat terhadap gaya yang bekerja pada kawat berarus?
- Sebutkan aplikasi teknologi yang memanfaatkan prinsip gaya magnet pada kawat berarus.
Lampiran 2: Rubrik Penilaian
A. Penilaian Laporan Eksperimen
| No | Aspek Penilaian | Kriteria Penilaian | Skor |
|---|---|---|---|
| 1 | Pengukuran Arus Listrik | Pengukuran arus dilakukan dengan benar | 0-10 |
| 2 | Pengamatan Interaksi Medan Magnet | Pengamatan terhadap pengaruh medan magnet tepat | 0-10 |
| 3 | Perhitungan Gaya Magnet | Perhitungan gaya magnet menggunakan rumus yang tepat | 0-10 |
| 4 | Penyusunan Laporan | Laporan lengkap dan tersusun rapi | 0-10 |
| Total Skor | 0-40 |
Dengan modul ini, siswa akan memahami secara mendalam konsep gaya magnet pada kawat berarus, mengaplikasikannya dalam eksperimen nyata, serta memahami penerapannya dalam teknologi seperti motor listrik.