Home Kurikulum Modul Ajar: Generator

Modul Ajar: Generator

Kurikulum · 23/01/2025 · Comments off

Kelas: XII SMA

Mata Pelajaran: Fisika

Topik: Generator

Kurikulum: Merdeka

Alokasi Waktu: 135 Menit (3 JP)

Tujuan Pembelajaran

Pada akhir pembelajaran, peserta didik diharapkan mampu:

  1. Menjelaskan prinsip kerja generator berdasarkan konsep induksi elektromagnetik.
  2. Mengidentifikasi jenis-jenis generator dan penggunaannya dalam kehidupan sehari-hari.
  3. Menganalisis faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja generator, seperti kecepatan putaran dan jumlah lilitan kumparan.
  4. Menghitung besar Gaya Gerak Listrik (GGL) yang dihasilkan oleh generator dengan menggunakan persamaan yang relevan.
  5. Menjelaskan peran generator dalam sistem pembangkit listrik dan penerapannya di bidang teknologi.

Capaian Pembelajaran

  • Peserta didik memahami konsep induksi elektromagnetik yang menjadi dasar kerja generator.
  • Peserta didik mampu melakukan eksperimen sederhana terkait generator untuk melihat hubungan antara faktor-faktor yang memengaruhi besaran GGL.
  • Peserta didik mampu menjelaskan cara kerja generator, baik AC (Alternating Current) maupun DC (Direct Current), dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.

Karakter Profil Pelajar Pancasila yang Dikembangkan

  • Bernalar kritis: Mampu menganalisis konsep fisika yang mendasari kerja generator dan menyusun solusi terhadap permasalahan teknis yang berkaitan.
  • Kreatif: Mampu merancang dan melakukan eksperimen sederhana untuk memahami prinsip kerja generator.

Alur Pembelajaran

Pendahuluan (15 Menit)

  1. Apersepsi:
    • Guru memulai dengan pertanyaan pembuka: “Bagaimana listrik dihasilkan? Apakah kalian tahu bahwa generator adalah alat yang memungkinkan kita menghasilkan listrik di pembangkit listrik dan bahkan di rumah-rumah?”
    • Guru menayangkan video singkat yang menjelaskan bagaimana generator bekerja dalam pembangkit listrik (3-5 menit).
    • Mengaitkan konsep generator dengan kehidupan sehari-hari, seperti pembangkit listrik tenaga angin, air, dan generator darurat.
  2. Tujuan Pembelajaran:
    Guru menyampaikan tujuan pembelajaran yang diharapkan, termasuk pemahaman prinsip kerja generator dan penerapannya dalam teknologi yang kita gunakan sehari-hari.
  3. Motivasi:
    Guru menekankan pentingnya pemahaman tentang generator sebagai bagian dari sistem kelistrikan yang mendukung berbagai teknologi modern seperti pembangkit listrik, kendaraan listrik, hingga perangkat portabel.

Inti (100 Menit)

A. Eksplorasi Konsep Generator (30 Menit)
  1. Penjelasan Konsep Dasar Generator:
    • Guru menjelaskan prinsip kerja generator berdasarkan Hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik, yang menyatakan bahwa perubahan medan magnet dalam suatu rangkaian akan menghasilkan Gaya Gerak Listrik (GGL).
    • Bedakan antara generator arus searah (DC) dan generator arus bolak-balik (AC). Diskusikan bagaimana cara kerja masing-masing jenis generator.
    • Gunakan diagram visual untuk menunjukkan perbedaan fisik antara generator DC dan AC, serta komponen-komponen utama seperti rotor, stator, dan kumparan.
  2. Demonstrasi Sederhana:
    • Guru melakukan demonstrasi menggunakan dinamo sepeda untuk menunjukkan prinsip kerja generator sederhana. Saat dinamo diputar, arus listrik dihasilkan yang dapat dinyalakan melalui lampu kecil.
    • Diskusikan faktor-faktor yang mempengaruhi besaran arus yang dihasilkan, seperti kecepatan putaran dan jumlah lilitan kawat pada kumparan.
  3. Diskusi Kelas:
    • Guru mengajak peserta didik berdiskusi tentang perbedaan mendasar antara pembangkit listrik skala besar seperti PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air) dan generator sederhana yang digunakan dalam alat sehari-hari, misalnya genset.
B. Penerapan Konsep Generator (35 Menit)
  1. Jenis-Jenis Generator:
    • Guru menjelaskan beberapa jenis generator dan penerapannya:
      • Generator DC: Digunakan pada beberapa aplikasi, seperti dinamo sepeda, motor listrik kecil, dan charger ponsel.
      • Generator AC: Digunakan pada pembangkit listrik skala besar, seperti PLTA, PLTU, dan PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas).
  2. Latihan Penghitungan GGL pada Generator:
    • Guru memberikan rumus dasar untuk menghitung GGL yang dihasilkan oleh generator:
      GGL Induksi=−NΔΦ/Δt
      di mana N adalah jumlah lilitan kawat, ΔΦ adalah perubahan fluks magnetik, dan Δt adalah waktu yang diperlukan.
    • Berikan contoh soal terkait penghitungan besar GGL dengan berbagai variabel, misalnya, kecepatan putaran, jumlah lilitan kawat, dan perubahan medan magnet.
    • Ajak peserta didik menghitung besar GGL pada beberapa skenario berbeda, baik untuk generator AC maupun DC.
  3. Analisis Kinerja Generator:
    • Ajak peserta didik untuk menganalisis kinerja generator berdasarkan eksperimen yang dilakukan. Misalnya, bagaimana kinerja generator berubah saat kecepatan putaran meningkat atau lilitan kawat diperbanyak.
    • Diskusikan penerapan generator di pembangkit listrik dan dampaknya terhadap konsumsi energi.
C. Eksperimen Sederhana (35 Menit)
  1. Tujuan Eksperimen:
    Melihat hubungan antara kecepatan putaran rotor pada generator sederhana dengan besar GGL yang dihasilkan.
  2. Alat dan Bahan:
    • Dinamo sepeda (atau generator mini)
    • Kumparan kawat
    • Galvanometer
    • Magnet batang
    • Kabel penghubung
  3. Langkah-langkah Eksperimen:
    a. Rangkai alat sesuai instruksi guru.
    b. Putar dinamo dengan kecepatan berbeda-beda dan catat arus listrik yang dihasilkan.
    c. Ulangi eksperimen dengan menambah atau mengurangi lilitan kawat pada kumparan.
    d. Amati bagaimana kecepatan putaran rotor mempengaruhi besar GGL dan bagaimana jumlah lilitan kawat mempengaruhi hasil.
  4. Diskusi Hasil Eksperimen:
    • Minta peserta didik untuk menganalisis hubungan antara kecepatan putaran dan besar GGL yang dihasilkan dari eksperimen tersebut.
    • Diskusikan bagaimana aplikasi ini diterapkan di dunia nyata, misalnya dalam pembangkit listrik tenaga angin di mana kecepatan angin berperan sebagai penggerak rotor.

Penutup (20 Menit)

  1. Refleksi:
    • Guru mengajak peserta didik untuk merefleksikan pembelajaran hari ini dengan bertanya: “Apa yang kalian pelajari tentang generator dan bagaimana ini memengaruhi teknologi yang kita gunakan sehari-hari?”
    • Peserta didik diminta menyebutkan contoh penerapan generator di lingkungan sekitar mereka, seperti genset, pembangkit listrik tenaga air, dan motor listrik.
  2. Penugasan:
    • Guru memberikan tugas berupa soal penghitungan GGL pada generator dengan berbagai skenario.
    • Minta peserta didik untuk menulis esai singkat tentang penggunaan generator di bidang tertentu, seperti pembangkit listrik, transportasi, atau alat-alat portabel.

Asesmen

Asesmen Formatif

  • Partisipasi dalam diskusi kelas.
  • Pengamatan selama eksperimen.
  • Pemberian umpan balik selama latihan penghitungan GGL.

Asesmen Sumatif

  • Laporan hasil eksperimen.
  • Soal penghitungan GGL generator dan pemahaman konsep generator AC dan DC.

Rubrik Penilaian

Aspek Baik (4) Cukup (3) Kurang (2) Sangat Kurang (1)
Pemahaman Konsep Generator Peserta didik memahami konsep generator dengan jelas, menjelaskan mekanisme kerja dengan detail. Peserta didik memahami sebagian besar konsep, namun masih terdapat beberapa kesalahan dalam penjelasan. Peserta didik memiliki pemahaman dasar, namun kesulitan menjelaskan secara rinci. Peserta didik tidak memahami konsep dasar generator.
Eksperimen Eksperimen dilakukan dengan benar, hasil pengamatan rinci, dan analisis sesuai teori. Eksperimen dilakukan dengan beberapa kesalahan, namun hasil pengamatan masih dapat dianalisis. Eksperimen dilakukan dengan banyak kesalahan, dan hasil tidak sesuai teori. Eksperimen tidak dilakukan dengan benar dan hasilnya tidak relevan.
Penghitungan GGL Penghitungan GGL dilakukan dengan benar dan rinci sesuai variabel yang diberikan. Penghitungan dilakukan dengan baik, namun ada beberapa kesalahan kecil. Penghitungan dilakukan, namun banyak kesalahan konseptual. Penghitungan tidak sesuai konsep dan hasilnya salah.
Partisipasi dan Kolaborasi Peserta didik aktif dalam diskusi dan bekerja sama dengan baik dalam kelompok. Peserta didik cukup aktif, namun peran dalam diskusi dan kolaborasi masih terbatas. Peserta didik kurang berpartisipasi dalam diskusi dan kolaborasi. Peserta didik tidak berpartisipasi dalam diskusi atau kelompok.

Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD)

Judul: Eksperimen Generator Sederhana

Tujuan:
Mengamati hubungan antara kecepatan putaran rotor pada generator sederhana dan besar GGL yang dihasilkan.

Alat dan Bahan:

  1. Dinamo sepeda (atau generator mini)
  2. Kumparan kawat
  3. Galvanometer
  4. Magnet batang
  5. Kabel penghubung

Langkah-langkah:

  1. Rangkai alat sesuai petunjuk guru.
  2. Putar dinamo dengan kecepatan rendah dan amati arus yang dihasilkan.
  3. Ulangi dengan kecepatan putaran yang lebih tinggi.
  4. Ubah jumlah lilitan kawat pada kumparan, lalu ulangi langkah 2 dan 3.
  5. Catat semua hasil pengamatan dalam tabel berikut.

Tabel Pengamatan:

No. Kecepatan Putaran (rpm) Jumlah Lilitan Arus yang Terbaca (A)
1 50 100
2 100 100
3 50 200
4 100 200

Analisis:

  1. Bagaimana kecepatan putaran rotor mempengaruhi besar arus yang dihasilkan oleh generator?
  2. Bagaimana jumlah lilitan kawat memengaruhi hasil arus listrik?

Kesimpulan:
Tuliskan kesimpulan dari hasil eksperimen ini tentang hubungan antara kecepatan putaran dan besar GGL yang dihasilkan.

Sumber Referensi

  1. Buku Teks Fisika SMA Kelas XII (Sesuai Kurikulum Merdeka).
  2. Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2013). Fundamentals of Physics (10th Edition).
  3. Video pembelajaran dari YouTube, seperti Khan Academy (Electromagnetic Induction and Generators).

Dengan rubrik penilaian dan LKPD, modul ajar ini menyediakan panduan lengkap bagi guru untuk melaksanakan pembelajaran mengenai generator, melakukan asesmen, dan memberikan pengalaman belajar yang aktif serta mendalam kepada peserta didik.

Budiskj
  • Generator: Prinsip dan Aplikasi
    •