Home Kurikulum Modul Ajar: Transformator

Modul Ajar: Transformator

Kurikulum · 12/02/2025 · Comments off

Kelas: XII SMA

Mata Pelajaran: Fisika

Topik: Transformator

Kurikulum: Merdeka

Alokasi Waktu: 135 Menit (3 JP)

Tujuan Pembelajaran

Pada akhir pembelajaran, peserta didik diharapkan mampu:

  1. Menjelaskan prinsip kerja transformator berdasarkan induksi elektromagnetik.
  2. Membedakan jenis-jenis transformator, yaitu transformator step-up dan step-down.
  3. Menghitung perbandingan tegangan, arus, dan jumlah lilitan pada transformator menggunakan persamaan dasar transformator.
  4. Menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi efisiensi transformator.
  5. Mengidentifikasi aplikasi transformator dalam kehidupan sehari-hari, seperti dalam distribusi listrik dan perangkat elektronik.

Capaian Pembelajaran

  • Peserta didik memahami prinsip kerja transformator sebagai alat untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik.
  • Peserta didik mampu menggunakan persamaan transformator untuk menghitung tegangan dan arus pada kumparan primer dan sekunder.
  • Peserta didik memahami pentingnya efisiensi dalam sistem transformator serta bagaimana transformator diterapkan dalam distribusi listrik.

Karakter Profil Pelajar Pancasila yang Dikembangkan

  • Bernalar kritis: Mampu menganalisis cara kerja dan kinerja transformator, serta menjelaskan aplikasinya dalam sistem distribusi listrik.
  • Kreatif: Dapat merancang dan melakukan eksperimen sederhana untuk mempelajari prinsip dasar kerja transformator.

Alur Pembelajaran

Pendahuluan (15 Menit)

  1. Apersepsi:
    • Guru memulai dengan pertanyaan: “Apakah kalian tahu bagaimana listrik yang digunakan di rumah kita bisa dihasilkan dari pembangkit listrik yang jaraknya jauh? Bagaimana tegangan tinggi dari pembangkit listrik bisa digunakan dengan aman di rumah kita?”
    • Guru menayangkan video singkat tentang peran transformator dalam sistem distribusi listrik, menjelaskan bagaimana transformator step-up dan step-down bekerja untuk mengalirkan listrik dari pembangkit listrik ke konsumen.
  2. Tujuan Pembelajaran:
    • Guru menyampaikan tujuan pembelajaran yang akan dicapai, yaitu memahami cara kerja transformator, menghitung perbandingan tegangan dan arus, serta menjelaskan peran transformator dalam kehidupan sehari-hari.
  3. Motivasi:
    • Guru mengaitkan topik dengan pentingnya transformator dalam kehidupan sehari-hari, terutama dalam sistem distribusi listrik yang kita gunakan setiap hari. Listrik yang digunakan di rumah-rumah kita tidak akan aman tanpa adanya transformator yang menurunkan tegangan.

Inti (100 Menit)

A. Eksplorasi Konsep Transformator (30 Menit)
  1. Penjelasan Prinsip Kerja Transformator:
    • Guru menjelaskan prinsip kerja transformator berdasarkan induksi elektromagnetik:
      “Transformator adalah alat listrik yang bekerja berdasarkan perubahan medan magnet pada kumparan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik.”
    • Gunakan diagram sederhana untuk menjelaskan dua jenis kumparan dalam transformator:
      • Kumparan Primer: Kumparan yang dihubungkan ke sumber tegangan.
      • Kumparan Sekunder: Kumparan yang menghasilkan tegangan keluaran.
    • Jelaskan bahwa perbedaan jumlah lilitan pada kumparan primer dan sekunder menentukan apakah tegangan akan dinaikkan atau diturunkan.
  2. Jenis-jenis Transformator:
    • Transformator Step-up: Meningkatkan tegangan dari kumparan primer ke kumparan sekunder.
    • Transformator Step-down: Menurunkan tegangan dari kumparan primer ke kumparan sekunder.
    • Diskusikan contoh aplikasi kedua jenis transformator, misalnya transformator step-up di pembangkit listrik dan transformator step-down di dekat rumah.
  3. Demonstrasi Sederhana:
    • Guru menunjukkan model transformator sederhana menggunakan kumparan primer dan sekunder yang terhubung ke sumber arus AC, serta menunjukkan perbedaan tegangan keluaran dengan menggunakan voltmeter.
    • Demonstrasi ini memperlihatkan perbedaan tegangan pada kumparan primer dan sekunder, serta menunjukkan konsep transformator step-up dan step-down.
B. Penerapan Hukum Transformator (35 Menit)
  1. Persamaan Dasar Transformator:
    • Guru menjelaskan persamaan dasar transformator yang menghubungkan tegangan, jumlah lilitan, dan arus:
      Vp/Vs=Np/Ns
      di mana:

      • Vp = tegangan primer
      • Vs = tegangan sekunder
      • Np = jumlah lilitan kumparan primer
      • Ns = jumlah lilitan kumparan sekunder
    • Guru juga menjelaskan persamaan untuk menghitung arus:
      Ip/Is=Ns/Np
      di mana Ip adalah arus primer dan Is adalah arus sekunder.
  2. Latihan Soal Penghitungan Transformator:
    • Guru memberikan contoh soal untuk menghitung tegangan atau arus di kumparan primer dan sekunder pada transformator step-up dan step-down.
    • Peserta didik diminta mengerjakan soal-soal penghitungan, dengan variasi jumlah lilitan dan tegangan input.
    • Diskusi kelas mengenai hasil latihan soal, untuk memastikan pemahaman peserta didik tentang hubungan antara tegangan, arus, dan jumlah lilitan pada transformator.
  3. Diskusi Efisiensi Transformator:
    • Guru menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi transformator, seperti panas dan kerugian inti.
    • Diskusikan cara meningkatkan efisiensi, seperti penggunaan bahan inti yang lebih baik dan pendinginan yang tepat.
C. Eksperimen Sederhana Transformator (35 Menit)
  1. Tujuan Eksperimen:
    Membuktikan hubungan antara jumlah lilitan kumparan primer dan sekunder dengan tegangan yang dihasilkan.
  2. Alat dan Bahan:
    • Dua kumparan kawat (primer dan sekunder)
    • Sumber tegangan AC
    • Voltmeter
    • Inti besi
    • Kabel penghubung
  3. Langkah-langkah Eksperimen:
    a. Rangkai alat sesuai petunjuk guru, dengan kumparan primer dihubungkan ke sumber tegangan dan kumparan sekunder dihubungkan ke voltmeter.
    b. Amati tegangan yang dihasilkan di kumparan sekunder.
    c. Ubah jumlah lilitan pada kumparan sekunder, lalu amati bagaimana perubahan jumlah lilitan memengaruhi tegangan keluaran.
    d. Catat hasil pengamatan dalam tabel.
  4. Diskusi Hasil Eksperimen:
    • Peserta didik mendiskusikan hubungan antara jumlah lilitan kumparan sekunder dan tegangan keluaran.
    • Analisis apakah eksperimen sesuai dengan persamaan dasar transformator yang telah dijelaskan sebelumnya.

Penutup (20 Menit)

  1. Refleksi:
    • Guru mengajak peserta didik untuk merefleksikan apa yang telah dipelajari:
      “Bagaimana transformator membantu dalam distribusi listrik dari pembangkit listrik hingga ke rumah kita?”
      “Apa perbedaan utama antara transformator step-up dan step-down, dan kapan masing-masing digunakan?”
    • Peserta didik menuliskan kesimpulan tentang peran penting transformator dalam kehidupan sehari-hari.
  2. Penugasan:
    • Guru memberikan tugas berupa soal penghitungan transformator dengan berbagai skenario dan meminta peserta didik mencari contoh penerapan transformator dalam teknologi sehari-hari, seperti pada perangkat elektronik.

Asesmen

Asesmen Formatif

  • Diskusi kelas setelah demonstrasi dan latihan soal.
  • Pengamatan dan evaluasi hasil eksperimen peserta didik.

Asesmen Sumatif

  • Soal penghitungan tegangan dan arus pada transformator.
  • Laporan hasil eksperimen tentang hubungan lilitan dan tegangan.

Rubrik Penilaian

Aspek Baik (4) Cukup (3) Kurang (2) Sangat Kurang (1)
Pemahaman Konsep Peserta didik memahami prinsip kerja transformator dengan jelas dan dapat menjelaskan dengan detail. Peserta didik memahami sebagian besar konsep, namun masih terdapat beberapa kesalahan. Pemahaman konsep kurang lengkap, ada kesalahan dalam penjelasan. Peserta didik tidak memahami prinsip dasar transformator.
Eksperimen Eksperimen dilakukan dengan benar, data dicatat dengan teliti, dan analisis sesuai teori. Eksperimen dilakukan dengan beberapa kesalahan, namun data dapat dianalisis. Banyak kesalahan dalam pelaksanaan eksperimen, hasil pengamatan tidak akurat. Eksperimen tidak dilakukan dengan benar, banyak data yang salah atau tidak tercatat.
Penghitungan Tegangan dan Arus Penghitungan dilakukan dengan benar dan rinci, sesuai dengan persamaan transformator. Penghitungan dilakukan dengan baik, namun terdapat beberapa kesalahan kecil. Penghitungan dilakukan dengan banyak kesalahan, hasil tidak sesuai. Penghitungan tidak dilakukan dengan benar dan tidak relevan.
Partisipasi dan Kolaborasi Peserta didik aktif berpartisipasi dalam diskusi dan bekerja sama dengan baik dalam kelompok. Peserta didik cukup aktif, tetapi partisipasi dan kolaborasi masih kurang. Peserta didik pasif dalam diskusi dan kerja kelompok. Peserta didik tidak berpartisipasi sama sekali dalam diskusi dan kerja kelompok.

Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD)

Judul: Eksperimen Transformator Sederhana

Tujuan:
Mengamati hubungan antara jumlah lilitan kumparan sekunder dan tegangan keluaran pada transformator sederhana.

Alat dan Bahan:

  1. Kumparan kawat primer dan sekunder
  2. Sumber tegangan AC
  3. Voltmeter
  4. Inti besi
  5. Kabel penghubung

Langkah-langkah:

  1. Rangkai alat sesuai petunjuk guru.
  2. Hubungkan kumparan primer ke sumber tegangan dan ukur tegangan pada kumparan sekunder dengan voltmeter.
  3. Ubah jumlah lilitan pada kumparan sekunder dan amati perubahan tegangan yang dihasilkan.
  4. Catat hasil pengamatan dalam tabel berikut.

Tabel Pengamatan:

No. Jumlah Lilitan Sekunder Tegangan Primer (V) Tegangan Sekunder (V)
1 100 lilitan 12 V
2 200 lilitan 12 V
3 300 lilitan 12 V

Analisis:

  1. Bagaimana perubahan jumlah lilitan pada kumparan sekunder memengaruhi tegangan keluaran?
  2. Apakah hasil pengamatan sesuai dengan persamaan dasar transformator yang telah dipelajari?

Kesimpulan:
Tuliskan kesimpulan tentang hubungan antara jumlah lilitan kumparan dan tegangan keluaran pada transformator sederhana.

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 Transformers).

Dengan rubrik penilaian dan LKPD, modul ajar ini menyediakan panduan yang lengkap bagi guru untuk mengajarkan konsep transformator, melakukan asesmen, dan memberikan pengalaman belajar yang menarik serta mendalam bagi peserta didik.

Budiskj
  • Transformator: Prinsip dan Aplikasi
    •