Kurikulum: Merdeka
Mata Pelajaran: Fisika
Kelas: X SMA
Topik: Rangkaian Majemuk
Waktu: 90 menit (2 JP)
Tujuan Pembelajaran
Setelah menyelesaikan pembelajaran ini, peserta didik diharapkan dapat:
- Memahami dan menjelaskan konsep rangkaian majemuk, yang merupakan kombinasi dari rangkaian seri dan paralel.
- Membedakan karakteristik rangkaian seri, paralel, dan majemuk.
- Menerapkan hukum Ohm dan hukum Kirchhoff dalam rangkaian majemuk untuk menghitung arus, tegangan, dan hambatan.
- Menganalisis rangkaian majemuk serta mengidentifikasi penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
Capaian Pembelajaran
Peserta didik mampu mengidentifikasi dan memahami rangkaian listrik majemuk (kombinasi seri dan paralel), serta dapat menggunakan hukum Ohm dan hukum Kirchhoff untuk menyelesaikan soal perhitungan arus, tegangan, dan hambatan pada rangkaian majemuk.
Materi Pembelajaran
- Konsep Dasar Rangkaian Listrik
- Rangkaian listrik dan komponen-komponennya: resistor, sumber tegangan, penghantar.
- Prinsip aliran arus listrik dalam rangkaian.
- Rangkaian Seri dan Paralel
- Rangkaian Seri: Arus yang sama mengalir melalui setiap komponen, sementara tegangan dibagi.
- Rangkaian Paralel: Tegangan yang sama pada setiap cabang, sementara arus dibagi.
- Cara menghitung hambatan total pada rangkaian seri: Rtotal=R1+R2+…R
- Cara menghitung hambatan total pada rangkaian paralel:
- Rangkaian Majemuk (Kombinasi Seri-Paralel)
- Definisi Rangkaian Majemuk: Rangkaian listrik yang mengandung kombinasi seri dan paralel.
- Proses analisis rangkaian majemuk dengan cara memecah menjadi bagian seri dan paralel untuk menghitung arus, tegangan, dan hambatan.
- Menggunakan hukum Ohm dan hukum Kirchhoff untuk menyelesaikan rangkaian majemuk.
- Hukum Kirchhoff I (Hukum Arus): Total arus yang masuk ke suatu titik percabangan sama dengan total arus yang keluar dari titik tersebut.
- Hukum Kirchhoff II (Hukum Tegangan): Jumlah aljabar perubahan tegangan di sepanjang suatu lintasan tertutup dalam rangkaian listrik sama dengan nol.
- Penerapan Hukum Kirchhoff dalam Rangkaian Majemuk
- Langkah-langkah analisis rangkaian majemuk dengan hukum Kirchhoff.
- Contoh soal penerapan hukum Kirchhoff dalam rangkaian majemuk.
- Penerapan Rangkaian Majemuk dalam Kehidupan Sehari-hari
- Sistem kelistrikan rumah yang menggunakan rangkaian majemuk.
- Aplikasi pada perangkat elektronik kompleks seperti komputer dan alat elektronik lainnya.
Alokasi Waktu (90 Menit)
- Pendahuluan (10 Menit)
Guru mengaitkan materi dengan kehidupan sehari-hari, seperti sistem kelistrikan di rumah atau rangkaian pada perangkat elektronik yang menggunakan rangkaian majemuk. Guru menjelaskan tujuan pembelajaran yang akan dicapai serta memberikan motivasi kepada siswa untuk mempelajari materi ini. - Kegiatan Inti (65 Menit)
- Penjelasan Konsep Rangkaian Majemuk (20 Menit)
- Guru menjelaskan konsep dasar rangkaian majemuk yang merupakan kombinasi dari rangkaian seri dan paralel.
- Guru memaparkan bagaimana arus dan tegangan berperilaku dalam rangkaian majemuk, serta bagaimana menghitung hambatan total dari rangkaian tersebut.
- Visualisasi diagram rangkaian majemuk melalui gambar di papan tulis atau proyektor.
- Penerapan Hukum Kirchhoff (20 Menit)
- Guru menjelaskan cara menerapkan hukum Kirchhoff I (Hukum Arus) dan hukum Kirchhoff II (Hukum Tegangan) dalam menganalisis rangkaian majemuk.
- Guru memberikan contoh soal yang melibatkan penerapan hukum Kirchhoff, kemudian menyelesaikannya secara bersama-sama dengan siswa di papan tulis.
- Latihan Soal Perhitungan (25 Menit)
- Siswa diminta menyelesaikan beberapa soal latihan terkait rangkaian majemuk dengan penerapan hukum Ohm dan hukum Kirchhoff.
- Contoh Soal:
Soal 1: Sebuah rangkaian majemuk terdiri dari dua resistor R1 dan R2 yang dihubungkan secara paralel, kemudian dihubungkan secara seri dengan resistor R3. Jika R1=10 Ω, R2=20 Ω, dan R3=30 Ω, serta tegangan sumber 12 V, hitunglah hambatan total dan arus yang mengalir pada rangkaian tersebut.
Soal 2: Pada rangkaian majemuk, terdapat tiga cabang paralel yang terdiri dari R1=5 Ω, R2=10 Ω, dan R3=20 Ω, dihubungkan secara seri dengan resistor R4=10 Ω. Hitung arus dan tegangan pada setiap cabang.
- Penjelasan Konsep Rangkaian Majemuk (20 Menit)
- Penutup (15 Menit)
Guru mengajak siswa untuk merefleksikan pembelajaran dengan menanyakan konsep-konsep penting seperti cara menghitung hambatan total pada rangkaian majemuk, serta penggunaan hukum Kirchhoff dalam menganalisis rangkaian. Guru memberikan soal evaluasi singkat sebagai penilaian formatif.
Pendekatan dan Metode Pembelajaran
- Pendekatan: Inquiry-Based Learning
Siswa diajak untuk mengeksplorasi dan menemukan konsep rangkaian majemuk melalui latihan soal dan diskusi. Pembelajaran berpusat pada siswa, di mana mereka aktif mencari dan menganalisis solusi masalah rangkaian listrik majemuk. - Metode:
- Ceramah Interaktif: Guru menjelaskan konsep rangkaian majemuk dan hukum Kirchhoff dengan melibatkan tanya jawab dengan siswa.
- Latihan Soal: Siswa mengerjakan soal perhitungan yang bertujuan memperkuat pemahaman konsep melalui penerapan hukum Ohm dan hukum Kirchhoff.
- Diskusi Kelompok: Siswa berdiskusi dalam kelompok kecil untuk menganalisis rangkaian majemuk, berbagi solusi, dan menjelaskan cara kerja rangkaian.
Alat dan Bahan
- Kertas kerja dan kalkulator untuk perhitungan.
- Papan tulis atau proyektor untuk memvisualisasikan diagram rangkaian.
- Laptop/komputer dengan akses simulasi rangkaian listrik (jika diperlukan untuk simulasi interaktif).
Penilaian
- Penilaian Formatif:
- Diskusi kelompok: Siswa dinilai berdasarkan partisipasi aktif dan kemampuan untuk menjelaskan dan menganalisis rangkaian majemuk.
- Latihan soal: Siswa dinilai berdasarkan ketepatan perhitungan hambatan total, arus, dan tegangan dalam rangkaian majemuk.
- Penilaian Sumatif:
- Tes tertulis: Soal tes mencakup perhitungan arus, tegangan, dan hambatan pada rangkaian majemuk, serta penerapan hukum Kirchhoff.
- Proyek sederhana: Siswa merancang rangkaian majemuk yang melibatkan kombinasi seri dan paralel, kemudian menghitung parameter listrik dalam rangkaian tersebut.
Rubrik Penilaian
| Aspek | Kriteria | Skor (1-4) |
|---|---|---|
| Pemahaman Konsep | 4: Siswa mampu menjelaskan rangkaian majemuk dan penerapan hukum Kirchhoff dengan baik dan rinci. 3: Siswa memahami konsep tetapi masih kurang rinci dalam penjelasan. 2: Siswa memahami konsep dengan kesalahan. 1: Siswa tidak memahami konsep. |
1-4 |
| Ketepatan Perhitungan | 4: Siswa mampu menyelesaikan perhitungan arus, tegangan, dan hambatan dalam rangkaian majemuk dengan benar. 3: Ada beberapa kesalahan kecil dalam perhitungan. 2: Banyak kesalahan dalam perhitungan. 1: Tidak mampu melakukan perhitungan. |
1-4 |
| Partisipasi Diskusi | 4: Siswa sangat aktif dalam diskusi dan memberikan kontribusi yang berarti. 3: Siswa cukup aktif dalam diskusi meskipun ada batasan kontribusi. 2: Siswa sedikit berpartisipasi namun kurang signifikan. 1: Tidak berpartisipasi dalam diskusi. |
1-4 |
Total Skor Maksimum: 12
Keterangan:
- Nilai akhir dihitung berdasarkan partisipasi diskusi, pemahaman konsep, dan ketepatan perhitungan.
Rencana Tindak Lanjut
- Bagi siswa yang belum memahami: Guru memberikan soal latihan tambahan terkait penerapan hukum Kirchhoff dalam rangkaian majemuk untuk memperkuat pemahaman.
- Bagi siswa yang sudah memahami: Guru dapat memberikan proyek mini untuk merancang rangkaian listrik majemuk yang lebih kompleks serta menjelaskan cara kerja dan perhitungannya.
Lampiran Soal Latihan
- Sebuah rangkaian listrik terdiri dari dua resistor R1 dan R2 yang dihubungkan secara paralel, kemudian dihubungkan secara seri dengan resistor R3. Jika R1=8 Ω, R2=16 Ω, dan R3=12 Ω, hitunglah hambatan total rangkaian tersebut.
- Pada sebuah rangkaian majemuk terdapat tiga resistor R1=10 Ω, R2=5 Ω, dan R3=20 Ω, dihubungkan secara paralel. Resistor ini kemudian dihubungkan secara seri dengan sebuah resistor R4=10 Ω. Jika tegangan sumber 24 V, hitunglah arus yang mengalir pada setiap resistor.
Sumber Referensi
- Buku Fisika Kelas X, Kemdikbud.
- H.C. Verma, Concepts of Physics.
- Paul G. Hewitt, Conceptual Physics.