RPP FISIKA SMK KELAS X KURIKULUM 2013 REVISI MATERI Arus AC

RPP FISIKA SMK KELAS X KURIKULUM 2013 REVISI
RPP FISIKA KELAS X SMK MATERI Arus AC
RPP Arus AC

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN

Sekolah : SMK

Mata Pelajaran : Fisika

Komp. Keahlian : Semua Kompetensi Keahlian

Kelas/Semester : X/Genap

Tahun Pelajaran : 2017/2018

Alokasi Waktu : 2 x pertemuan (6 X 45 menit)

A. Kompetensi Inti

1. Pengetahuan (KI – 3)

Memahami, menerapkan dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, dan prosedural berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dalam wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian dalam bidang kerja yang spesifik untuk memecahkan masalah

2. Keterampilan (KI – 4)

Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu melaksanakan tugas spesifik di bawah pengawasan langsung.

B. Kompetensi Dasar

1. KD pada KI Pengetahuan

3.15 Menganalisis rangkaian listrik arus bolak balik (AC)

2. KD pada KI Keterampilan

4.15 Memecahkan masalah teknologi yang berkaitan dengan listrik arus bolak balik (AC)

C. Indikator Pencapaian Kompetensi

1. Indikator KD pada KI Pengetahuan

1) Menentukan konsep rangkaian listrik arus bolak-balik

2) Menganalisis rangkaian listrik arus bolak-balik

Indikator KD pada KI Keterampilan

1) Melakukan percobaan dengan menggunakan osiloskop (CRO) untuk menentukan tegangan dan frekuensi arus AC

D. Tujuan Pembelajaran

1. Tujuan Pembelajaran pada KI Pengetahuan

Setelahberdiskusidanmenggaliinformasi, pesertadidikakandapat:

1) Memahami prinsip-prinsip rangkaian listrik arus bolakbalik dengan percaya diri

2) Memahami rangkaian arus listrik dengan bertanggung jawab

2. Tujuan Pembelajaran pada KI Keterampilan

Disediakanperalatan, pesertadidikakandapatmendemonstrasikantentang :

1) Melakukan percobaan dengan menggunakan osiloskop (CRO) untuk menentukan tegangan dan frekuensi arus AC dengan percaya diri

E. Materi Pembelajaran

Arus listrik bolak-balik adalah arus atau tegangan yang nilainya selalu berubah-ubah terhadap waktu secara periodik.

1. Arus dan Tegangan Sinusoida

Sumber arus bolak-balik adalah generator AC, yang dapat menghasilkan ggl induksi (tegangan) sebesar V = Vm sin ωt

Jika pada rangkaian arus bolak-balik dipasang hambatan R, maka berlaku juga hukum ohm. Dengan demikian besar kuat arusnya :
I = V = Vm sin ωt sehingga

R R

I = Im sin ωt

2. Nilai Efektif dan Nilai Maksimum

Nilai efektif arus atau tegangan bolak-balik adalah kuat arus/tegangan yang setara dengan arus/tegangan searah yang menghasilkan jumlah kalor yang sama ketika melalui suatu penghantar dalam waktu yang sama. Nilai efektif ditunjukan oleh alat-alat ukur listrik. Hubungan arus/tegangan efektif dengan arus/tegangan maksimum :

I_ef = Im I_ef = 0,707. Im à Im = √2. I_ef

√2

V_ef = Vm V_ef = 0,707.Vm à Vm = √2. V_ef

√2

3. Induktor dalam rangkaian arus AC

Jika sebuah induktor (kumparan) dipasang pada arus bolak-balik, maka rangkaiannya disebut rangkaian induktif. Besarnya tegangan dan arus pada rangkaian induktif dinyatakan dengan persamaan :

V = Vm sin ωt dan

I = Im sin (ωt - 90^o)

Dari kedua persamaan dapat disimpulkan bahwa pada rangkain induktif tegangan (V) mendahului arus ( I ) sebesar 90^o atau ½ π radian.

Besarnya hambatan yang timbul pada induktor L pada rangkaian arus AC disebut reaktansi induktif (X_L). Persamaannya :

X_L = reaktansi/hambatan induktif (Ω)

X_L = ω.L = 2πf. L ω = kecepatan sudut (rad/s)

f = frekuensi arus AC (Hz)

L = induktansi diri (henry)

Dengan menggunakan hukum ohm, maka dapat ditentukan hubungan antara tegangan dan arus pada rangkaian induktif.

V_L = tegangan pada induktor (V)

V_L = I_L . X_L I_L =arus pada induktor (A)

4. Kapasitor dalam rangkaian arus AC

Jika sebuah kapasitor dipasang pada arus bolak-balik, maka rangkaiannya itu disebut rangkaian kapasitif. Besarnya tegangan dan arus pada rangkaian kapasitif dinyatakan dengan persamaan :

V = Vm sin ωt dan I = Im sin (ωt + 90^o)

Dari kedua persamaan dapat disimpulkan bahwa pada rangkain kapasitif tegangan (V) tertinggal arus ( I ) sebesar 90^o atau ½ π radian.

Besarnya hambatan yang timbul pada kapasitor C pada rangkaian arus AC disebut reaktansi kapasitif (X_C). Persamaannya :

X_C = reaktansi/hambatan kapasitif (Ω)

X_C = 1 = 1 ω = kecepatan sudut (rad/s)

ω.C 2πf. C f = frekuensi arus AC (Hz)

C = kapasitas kapasitor (Farad)

5. Rangkaian R – L seri

Jika hambatan R dan induktor (L) dipasang secara seri pada arus AC, maka :

Hambatan total/pengganti disebut impedansi rangkaian

Z = √ R² + X_L² Z = impedansi rangkaian (Ω)

Besarnya tegangan total

~ V = √ V_R² + V_L²; V = tegangan total (v)

V_R = I x R ; V_R = tegangan pada hambatan

V_L = I x X_L ; V_L = tegangan pada induktor

Kuat arus dalam rangkaian (sesuai hukum ohm)

I = V / Z

6. Rangkaian R – C seri

Jika hambatan R dan kapasitor ( C ) dipasang secara seri pada arus AC, maka :

Hambatan total/pengganti disebut impedansi rangkaian

Z = √ R² + X_C² Z = impedansi rangkaian (Ω)

Besarnya tegangan total

V = √ V_R² + V_C² ; V = tegangan total (v)

V_R = I x R ; V_R = tegangan pada hambatan

V_C = I x X_C ; V_C = tegangan pada kapasitor

7. Rangkaian RLC seri

Jika hambatan R, induktor (L) dan kapasitor (C) dipasang seri pada arus AC, maka :

Hambatan total/pengganti disebut impedansi rangkaian

Z = √ R² + ( X_L - X_C)² Z = impedansi rangkaian (Ω)

Besarnya tegangan total

V = √ V_R² + ( V_L - V_C)² ; V = tegangan total (v)

Pada rangkaian RLC seri, mempunyai 3 kemungkinan :

Jika X_L> X_C, maka rangkaian bersifat induktif ( tegangan mendahului arus )
Jika X_L< X_C, maka rangkaian bersifat kapasitif ( tegangan tertinggal oleh arus
Jika X_L = X_C, maka rangkaian bersifat resistif ( Z = R )

Pada saat X_L = X_C frekuensi arus bolak-balik mencapai keadaan frekuensi resonansi.

Besarnya frekuensi resonansi :

f = frekuensi resonansi (Hz)

f = 1 . L = induktansi (Henry)

2π√L.C C = kapasitas kapasitor (Farad)

F. Pendekatan, Model dan Metode

Pendekatan : Saintifik

Model Pembelajaran : Discovery Learning

Metode : Tanya Jawab, Diskusi, Praktik

G. Kegiatan Pembelajaran

Pertemuan I ( 3 x 45 menit)

Kegiatan	Deskripsi Kegiatan	Alokasi Waktu
Pendahuluan	a) Guru membuka pelajaran dengan mengucapkan salam dilanjutkan dengan berdo’a, kemudian memeriksa presensi peserta didik. b) Guru mengkondisikan (memberi motivasi) peserta didik agar siap untuk memulai pembelajaran. c) Guru menyampaikan tujuan pembelajaran hari ini sekaligus menginformasikan sistem evaluasi yang akan dilakukan pada pembelajaran ini. d) Guru memberi stimulan untuk merangsang anak mengulang kompetensi yang telah dipelajari dan dikembangkan sebelumnya terkait dengan kompetensi yang akan dipelajari.	15 menit
Inti	*Mengamati:* a) Peserta didik mendapat informasi tentang arus dan tegangan sinusoida, nilai efektif dan nilai maksimum b) Peserta didik mendapat informasi tentang induktor dan kapasitor dalam rangkaian arus AC. *Menanya:* a) Peserta didikmendapattugastentang arus dan tegangan sinusoida, nilai efektif dan nilai maksimum b) Peserta didikmendapattugastentang induktor dan kapasitor dalam rangkaian arus AC. *MengumpulkanInformasi:* a) Peserta didik dimintamenentukan arus dan tegangan sinusoida, nilai efektif dan nilai maksimum b) Peserta didikdiminta menentukan induktor dan kapasitor dalam rangkaian arus AC *Menalar:* a) Peserta didik mendapattugasuntuk menentukan arus dan tegangan sinusoida, nilai efektif dan nilai maksimum b) Peserta didik mendapattugas untuk menentukan induktor dan kapasitor dalam rangkaian arus AC *Mengomunikasikan:* a) Peserta didik mengkomunikasikan hasil pembacaan grafik pada CRO b) Peserta didik menerima tanggapan dari peserta didik lain dan guru.	100 menit
Penutup	a) Guru membuat rangkuman/simpulan pelajaran. b) Guru merefleksikan kegiatan yang sudah dilaksanakan. c) Guru merencanakan kegiatan tindak lanjut dalam bentuk tugas kelompok/ perseorangan (jika diperlukan). d) Guru menyampaikan rencana pembelajaran pada pertemuan berikutnya.	20 menit

Pertemuan II ( 3 x 45 menit)

Kegiatan	Deskripsi Kegiatan	Alokasi Waktu
Pendahuluan	a) Guru membuka pelajaran dengan mengucapkan salam dilanjutkan dengan berdo’a, kemudian memeriksa presensi peserta didik. b) Guru mengkondisikan (memberi motivasi) peserta didik agar siap untuk memulai pembelajaran. c) Guru menyampaikan tujuan pembelajaran hari ini sekaligus menginformasikan sistem evaluasi yang akan dilakukan pada pembelajaran ini. d) Guru memberi stimulan untuk merangsang anak mengulang kompetensi yang telah dipelajari dan dikembangkan sebelumnya terkait dengan kompetensi yang akan dipelajari.	15 menit
Inti	*Mengamati:* a) Peserta didik mendapat informasi tentang R-L Seri b) Peserta didik mendapat informasi tentang R-C Seri c) Peserta didik mendapat informasi tentang R-L-C Seri *Menanya:* a) Peserta didikmendapattugas untuk menyatakan tentang rangkaian R-L Seri b) Peserta didikmendapattugas untuk menyatakan tentang rangkaian R-C Seri c) Peserta didikmendapattugas untuk menyatakan tentang rangkaian R-L- C Seri *MengumpulkanInformasi:* a) Peserta didik diminta menentukan rangkaian R-L Seri b) Peserta didikdiminta menentukan rangkaian R-C Seri c) Peserta didikdiminta menentukan rangkaian R-L-C Seri *Menalar:* a) Peserta didik mendapattugas untuk menentukanrangkaian R-L Seri, R-C Seri dan R-L-C Seri *Mengomunikasikan:* a) Peserta didik mengkomunikasikan hasil pembacaan grafik b) Peserta didik menerima tanggapan dari peserta didik lain dan guru.	100 menit
Penutup	a) Guru membuat rangkuman/simpulan pelajaran. b) Guru merefleksikan kegiatan yang sudah dilaksanakan. c) Guru merencanakan kegiatan tindak lanjut dalam bentuk tugas kelompok/ perseorangan (jika diperlukan). d) Guru menyampaikan rencana pembelajaran pada pertemuan berikutnya.	20 menit

H. Media, Alat/Bahan, dan Sumber Belajar

1. Alat : Komputer, LCD, Osiloskop (CRO), whiteboard, spidol

2. Bahan : Kertas grafik

3. Sumber Belajar : Fisika Kelas X, XI dan XII SMK Kelompok Teknologi dan

Rekayasa, Sudirman, 2016

I. Penilaian Pembelajaran, Remedial dan Pengayaan

Kompetensi Dasar	Indikator Soal	Jenis Soal	Soal
3.15. Menganalisis rangkaian listrik arus bolak balik (AC)	Menentukan reaktansi induktif dan arus dalam rangkaian	Uraian	1. Sebuah induktor mempunyai induktansi 50 mH dipasang pada arus AC 200 V, 50Hz. Tentukan reaktansi induktif dan arus dalam rangkaian !
	Menentukan reaktansi kapasitif dan arus dalam rangkaian	Uraian	1. Sebuah kapasitor mempunyai kapasitas 400 μF dipasang pada arus AC 100 V, 50/π Hz. Tentukan reaktansi kapasitif Sebuah kapasitor mempunyai kapasitas 400 μF dipasang pada arus AC 100 V, 50/π Hz. dan arus dalam rangkaian !
	Menghitung impedansi dan arus rangkaian	Uraian	3. Sebuah induktor dengan induktansi 300 mH dipasang seri dengan hambatan R = 40 Ω pada arus AC 100 V, 50/π Hz. Tentukan impedansi dan arus dalam rangkaian !
	Menghitung impedansi dan arus dalam rangkaian, tegangan masing-masing komponen	Uraian	4. Sebuah kapasitor dengan reaktansi kapasitif 150 Ω dipasang seri dengan hambatan R = 200 Ω pada arus AC 200 V. Tentukan impedansi dan arus dalam rangkaian dan tegangan masing-masing komponen !
	Menghitung frekuensi resonansinya	Uraian	5. Suatu rangkaian resonansi seri dengan R = 200 Ω, L = 0,5 H dan C = 50μF dipasang pada arus AC dengan tegangan 100 volt. Hitunglah frekuensi resonansinya !
4.15.Memecahkan masalah teknologi yang berkaitan dengan listrik arus bolak balik (AC)	Melakukan percobaan dengan menggunakan osiloskop (CRO) untuk menentukan tegangan dan frekuensi arus AC	Pengamatan	Pada percobaan yang menggunakan osiloskop (CRO) data ditunjukkan pada layar monitor dengan skala vertikal 2V/cm dan skala horisontal 5 ms/cm (gelombang yang terbentuk 4 kotak) tentukan : a. Tegangan maksimum b. Tegangan efektif c. Frekuensi arus AC
Kunci Jawaban : Uraian : 1. X_L = 5 pW I = 40/p ampere 2. X_C =25 ohm I = 4 A 3. X_L = 2πf. L = 2π x (50/π) x 0,3 = 30 Ω Z = √ 40² + 30² = √ 2500 = 50 Ω I = V = 100 = 2 A Z 50 4. Z = √ 150² + 200² = √ 62500 = 250 Ω I = V = 200 = 0,8 A Z 250 V_C = I x X_C = 0,8 x 150 = 120 volt V_C = I x R = 0,8 x 200 = 160 volt 5. f = 100/π Hz Keterampilan: a. V maks = 4 Volt b. V eff = 4/√2 volt c. f = 50 Hz

J. Teknik Penilaian

KD	Teknik Penilaian	Instrumen	SkorPenilaian
3.15. Menganalisis rangkaian listrik arus bolak balik (AC)	Tes Tertulis	Soal tes tertulis	Skor maksimal =5 x 10 = 50 Nilai maks = 50 x 2 = 100
4.15. Memecahkan masalah teknologi yang berkaitan dengan listrik arus bolak balik (AC)	Tes praktik/ unjuk kerja	Lembar soal praktik	Langkah kerja sesuai : 40 Data hasil percobaan : 20 Analisa data benar : 20 Kesimpulan benar ; 20 Skor maksimal : 100