RPP FISIKA SMK KELAS X KURIKULUM 2013 REVISI
RPP FISIKA KELAS X SMK MATERI Arus AC
RPP Arus AC
Sumber arus bolak-balik adalah generator AC, yang dapat menghasilkan ggl induksi (tegangan) sebesar V = Vm sin ωt
I = Im sin ωt
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
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
I = V = Vm sin ωt sehingga
R R
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 :
Ief = Im Ief = 0,707. Im à Im = √2. Ief
√2
Vef = Vm Vef = 0,707.Vm à Vm = √2. Vef
√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 - 90o)
Dari kedua persamaan dapat disimpulkan bahwa pada rangkain induktif tegangan (V) mendahului arus ( I ) sebesar 90oatau ½ Ï€ radian.
Besarnya hambatan yang timbul pada induktor L pada rangkaian arus AC disebut reaktansi induktif (XL). Persamaannya :
XL = reaktansi/hambatan induktif (Ω)
XL= 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.
VL= tegangan pada induktor (V)
VL = IL . XL IL =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 + 90o)
Dari kedua persamaan dapat disimpulkan bahwa pada rangkain kapasitif tegangan (V) tertinggalarus ( I ) sebesar 90o atau ½ Ï€ radian.
Besarnya hambatan yang timbul pada kapasitor C pada rangkaian arus AC disebut reaktansi kapasitif (XC). Persamaannya :
XC= reaktansi/hambatan kapasitif (Ω)
XC= 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 + XL2 Z = impedansi rangkaian (Ω)
Besarnya tegangan total
~ V = √ VR2 + VL2; V = tegangan total (v)
VR = I x R ; VR = tegangan pada hambatan
VL= I x XL ; VL = 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 + XC2 Z = impedansi rangkaian (Ω)
Besarnya tegangan total
V = √ VR2+ VC2 ; V = tegangan total (v)
VR= I x R ; VR = tegangan pada hambatan
VC= I x XC ; VC = 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 + ( XL - XC )2 Z = impedansi rangkaian (Ω)
Besarnya tegangan total
V = √ VR2+ ( VL - VC )2 ; V = tegangan total (v)
Pada rangkaian RLC seri, mempunyai 3 kemungkinan :
- Jika XL> XC, maka rangkaian bersifat induktif ( tegangan mendahului arus )
- Jika XL< XC, maka rangkaian bersifat kapasitif ( tegangan tertinggal oleh arus
- Jika XL = XC, maka rangkaian bersifat resistif ( Z = R )
Pada saat XL = XC frekuensi arus bolak-balik mencapai keadaan frekuensi resonansi.
Besarnya frekuensi resonansi :
f = frekuensi resonansi (Hz)
f = 1 . L = induktansi (Henry)
2Ï€√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. XL = 5 pW
I = 40/p ampere
2. XC =25 ohm
I = 4 A
3. XL = 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
VC = I x XC = 0,8 x 150 = 120 volt
VC = I x R = 0,8 x 200 = 160 volt
5. f = 100/Ï€ 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
|
Mengetahui, …………., Juli 2018
Kepala Sekolah Guru Mata Pelajaran,
……………………. ………………………..
NIP NIP