Kelas: XII SMA Alokasi Waktu: 135 Menit (3 JP) Kurikulum: Merdeka
I. Kompetensi Dasar
- Capaian Pembelajaran (CP)
- Siswa memahami prinsip kerja motor listrik serta komponen-komponen utama yang membentuk motor listrik.
- Siswa mampu menjelaskan bagaimana gaya magnet dan arus listrik berinteraksi untuk menghasilkan gerakan pada motor listrik.
- Siswa mampu melakukan analisis sederhana dan merancang model motor listrik sederhana sebagai bagian dari kegiatan praktis.
- Profil Pelajar Pancasila yang Dikembangkan
- Bernalar kritis: Siswa mampu menganalisis prinsip kerja motor listrik dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.
- Kreatif: Siswa mampu membuat model motor listrik sederhana dan mengeksplorasi berbagai cara untuk meningkatkan kinerja motor.
- Mandiri: Siswa menunjukkan inisiatif dalam melakukan percobaan dan mengatasi masalah yang muncul selama praktikum.
- Tujuan Pembelajaran
- Siswa dapat menjelaskan prinsip kerja motor listrik dan menerapkan konsep gaya Lorentz dalam pengoperasian motor listrik.
- Siswa dapat merancang dan membangun model motor listrik sederhana menggunakan bahan-bahan dasar seperti kawat, magnet, dan baterai.
- Siswa dapat menganalisis interaksi antara medan magnet dan arus listrik yang menghasilkan gerakan rotasi pada motor listrik.
II. Persiapan Pembelajaran
- Materi Pokok
- Prinsip kerja motor listrik (DC dan AC).
- Gaya Lorentz pada motor listrik.
- Komponen utama motor listrik: rotor, stator, komutator, sikat, magnet.
- Aplikasi motor listrik dalam kehidupan sehari-hari, seperti kipas angin, mesin cuci, dan kendaraan listrik.
- Media dan Sumber Belajar
- Media: PowerPoint (PPT), video simulasi motor listrik, alat peraga berupa komponen motor listrik sederhana, video tutorial pembuatan motor listrik sederhana.
- Sumber Belajar:
- Buku teks fisika kelas XII.
- Artikel dan video tentang prinsip kerja motor listrik (misalnya dari YouTube atau simulasi PhET).
- Bahan bacaan tentang aplikasi motor listrik dalam teknologi modern, seperti kendaraan listrik.
- Metode Pembelajaran
- Diskusi interaktif.
- Demonstrasi eksperimen.
- Praktikum kelompok untuk membuat model motor listrik sederhana.
- Problem-based learning (PBL) dengan studi kasus aplikasi motor listrik.
III. Langkah-langkah Pembelajaran
A. Kegiatan Pembuka (10 menit)
- Orientasi dan Apersepsi (5 menit)
- Guru mengawali pelajaran dengan menjelaskan bagaimana motor listrik digunakan dalam berbagai perangkat sehari-hari, seperti kipas angin, blender, dan mobil listrik.
- Guru bertanya kepada siswa: “Pernahkah kalian berpikir bagaimana kipas angin bisa berputar terus-menerus saat kita menghidupkannya? Apa yang menyebabkan gerakan ini?”
- Motivasi dan Tujuan Pembelajaran (5 menit)
- Guru menjelaskan bahwa siswa akan mempelajari bagaimana motor listrik bekerja berdasarkan interaksi antara medan magnet dan arus listrik.
- Tujuan pembelajaran dijelaskan: siswa akan mempelajari prinsip dasar motor listrik, membuat model motor listrik sederhana, dan memahami cara kerja motor dalam aplikasi sehari-hari.
B. Kegiatan Inti (105 menit)
- Penjelasan Prinsip Kerja Motor Listrik (30 menit)
- Pengertian Motor Listrik: Guru menjelaskan bahwa motor listrik adalah perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dalam bentuk gerakan rotasi.
- Komponen Motor Listrik: Guru menjelaskan komponen-komponen dasar motor listrik, seperti:
- Rotor: Bagian yang berputar.
- Stator: Bagian tetap di sekitar rotor yang mengandung medan magnet.
- Komutator dan Sikat: Komponen yang berfungsi untuk membalik arah arus agar rotor terus berputar.
- Magnet: Menghasilkan medan magnet yang berinteraksi dengan arus listrik.
- Gaya Lorentz: Guru menjelaskan bagaimana gaya Lorentz (gaya magnetik) bekerja pada kawat berarus listrik yang berada dalam medan magnet, menghasilkan gerakan rotasi pada rotor motor. Rumus gaya Lorentz dijelaskan: 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.
- Guru memberikan contoh bagaimana motor listrik bekerja, seperti pada kipas angin atau mesin cuci.
- Demonstrasi Motor Listrik Sederhana (15 menit)
- Guru menunjukkan demonstrasi sederhana menggunakan magnet, kawat tembaga, dan baterai untuk membuat model motor listrik kecil.
- Langkah Demonstrasi:
- Gulung kawat tembaga membentuk kumparan (rotor).
- Letakkan magnet di dekat kumparan sehingga medan magnet bisa memengaruhi kawat.
- Hubungkan kumparan ke baterai untuk menghasilkan arus listrik, dan amati bagaimana kumparan mulai berputar.
- Guru menjelaskan bagaimana interaksi antara arus listrik dan medan magnet menghasilkan gerakan.
- Praktikum: Membuat Motor Listrik Sederhana (45 menit)
- Tujuan Praktikum: Siswa bekerja dalam kelompok untuk membuat motor listrik sederhana menggunakan alat dan bahan yang tersedia.
- Alat dan Bahan:
- Magnet batang.
- Kawat tembaga (email wire).
- Baterai.
- Penjepit kertas.
- Klem atau alas untuk merakit motor.
- Langkah-langkah Praktikum:
- Membuat Kumparan (Rotor): Siswa menggulung kawat tembaga menjadi kumparan (bentuk lingkaran) yang akan berfungsi sebagai rotor.
- Menyusun Komponen Motor: Letakkan magnet di bawah kumparan dan pasang ujung kumparan ke baterai dengan bantuan penjepit kertas agar arus mengalir.
- Mengamati Gerakan: Siswa mengamati bagaimana kumparan mulai berputar ketika arus listrik mengalir melalui kawat dalam medan magnet.
- Peningkatan Kinerja: Siswa diajak untuk mengeksplorasi berbagai cara meningkatkan putaran motor, seperti menambah jumlah lilitan kumparan atau mengganti kekuatan magnet.
- Siswa mencatat hasil pengamatan mereka di lembar kerja yang disediakan.
- Diskusi dan Analisis Aplikasi Motor Listrik (15 menit)
- Setelah praktikum, siswa berdiskusi tentang aplikasi motor listrik dalam kehidupan sehari-hari.
- Guru memberikan studi kasus, misalnya tentang bagaimana motor listrik digunakan pada kendaraan listrik. Siswa diminta untuk menjelaskan prinsip kerja motor listrik dalam aplikasi tersebut.
- Guru membagikan beberapa soal terkait prinsip kerja motor listrik untuk dikerjakan siswa. Contoh soal:
- “Jelaskan bagaimana interaksi antara arus listrik dan medan magnet menyebabkan rotor pada motor listrik berputar.”
C. Kegiatan Penutup (20 menit)
- Refleksi Pembelajaran (10 menit)
- Guru meminta siswa untuk merefleksikan apa yang telah mereka pelajari tentang motor listrik dan bagaimana mereka mengaplikasikan konsep ini dalam membuat model motor listrik sederhana.
- Guru mengajukan pertanyaan seperti: “Apa yang terjadi jika kekuatan magnet yang digunakan dalam motor listrik diperbesar?” atau “Bagaimana motor listrik mempengaruhi perkembangan teknologi kendaraan listrik?”
- Penugasan (5 menit)
- Siswa diberikan tugas untuk menulis laporan praktikum yang berisi langkah-langkah pembuatan motor listrik sederhana, pengamatan, dan analisis bagaimana interaksi antara medan magnet dan arus listrik menghasilkan gerakan.
- Guru juga meminta siswa untuk meneliti aplikasi motor listrik dalam teknologi modern dan menuliskan satu contoh dalam bentuk esai singkat.
- Penutup dan Evaluasi (5 menit)
- Guru menutup pelajaran dengan merangkum materi yang telah dipelajari dan memberikan evaluasi terhadap keterlibatan siswa dalam proses pembelajaran.
- Guru menjelaskan topik pembelajaran selanjutnya, seperti induksi elektromagnetik atau generator listrik.
IV. Penilaian
- Penilaian Pengetahuan:
- Soal-soal terkait prinsip kerja motor listrik, komponen motor listrik, dan gaya Lorentz.
- Penilaian Keterampilan:
- Laporan praktikum yang mencakup langkah-langkah pembuatan motor listrik sederhana, pengamatan, dan analisis hasil percobaan.
- Penilaian Sikap:
- Observasi keterlibatan siswa dalam diskusi kelas, kerja kelompok, dan disiplin dalam penyelesaian tugas.
V. Lampiran
- Lembar Kerja Siswa (LKS): Berisi langkah-langkah praktikum, pengamatan, dan soal-soal diskusi terkait motor listrik.
- Materi Tambahan: Artikel atau video tutorial tentang motor listrik dan aplikasi teknologinya.
Lampiran 1: Lembar Kerja Siswa (LKS)
Lembar Kerja Siswa: Motor Listrik
Kelas: XII SMA
Nama: …
Tanggal: …
A. Tujuan Kegiatan
- Memahami prinsip kerja motor listrik dan komponen-komponennya.
- Membuat model motor listrik sederhana menggunakan kawat, magnet, dan baterai.
- Menganalisis interaksi antara medan magnet dan arus listrik yang menyebabkan gerakan pada motor listrik.
B. Alat dan Bahan
- Magnet batang
- Kawat tembaga (email wire)
- Baterai
- Penjepit kertas
- Klem atau alas untuk merakit motor
C. Langkah-langkah Praktikum
- Membuat Kumparan (Rotor): Gulung kawat tembaga menjadi kumparan yang akan digunakan sebagai rotor motor.
- Merakit Motor Listrik: Tempatkan magnet di bawah kumparan dan hubungkan ujung kumparan ke baterai dengan bantuan penjepit kertas.
- Mengamati Gerakan: Amati pergerakan kumparan yang terjadi ketika arus listrik mengalir dan medan magnet bekerja.
- Catatan Pengamatan: Catat hasil pengamatan mengenai putaran kumparan dan analisis bagaimana interaksi medan magnet dan arus listrik menghasilkan gerakan.
D. Pertanyaan Refleksi
- Apa yang terjadi ketika arus listrik berhenti mengalir melalui kawat pada motor listrik?
- Bagaimana pengaruh jumlah lilitan kumparan terhadap kecepatan putaran motor listrik?
- Jelaskan satu aplikasi motor listrik dalam kehidupan sehari-hari yang kalian ketahui.
Lampiran 2: Rubrik Penilaian
A. Penilaian Laporan Praktikum
No | Aspek Penilaian | Kriteria Penilaian | Skor |
---|---|---|---|
1 | Pembuatan Kumparan (Rotor) | Kawat digulung dengan baik dan rapi | 0-10 |
2 | Perakitan Motor | Komponen motor tersusun dengan baik dan dapat berfungsi | 0-10 |
3 | Pengamatan Gerakan | Pengamatan dilakukan dengan teliti | 0-10 |
4 | Analisis Interaksi Medan Magnet dan Arus | Analisis sesuai dengan prinsip kerja motor listrik | 0-10 |
Total Skor | 0-40 |
Dengan modul ini, siswa diharapkan dapat memahami prinsip kerja motor listrik secara teori dan praktik, serta dapat melihat relevansi konsep ini dalam berbagai aplikasi teknologi.