disebut elektron-elektron konduksi. Dalam logam penghantar juga terdapat muatan positif yaitu proton, tetapi proton tidak bergerak karena terikat ke
inti atom. Jadi konsep bahwa arus listrik mengalir searah dengan aliran muatan positif sebenarnya bukan proton yang mengalir tetapi elektron
yang secara bertahap bergerak dari satu atom ke atom lain. Rata-rata arus listrik mengalir diukur dengan menggunakan satuan
ampere. Satu ampere adalah aliran muatan satu coulomb per detik, dan satuan baku untuk 1 coulomb adalah muatan listrik dari 6,25.10
18
elektron, sehingga jika sebuah kawat mengalirkan arus 1 ampere, maka ada
6,25.10
18
elektron yang bergerak melintasi kawat tiap detiknya. Untuk menyatakan besarnya arus listrik, digunakan konsep kuat arus listrik, yang
didefinisikan sebagai muatan listrik yang mengalir melalui penampang lintang suatu penghantar tiap satuan waktu.
2.2.2 Hukum Ohm
Hubungan antara tegangan, kuat arus dan hambatan dari suatu konduktor dapat diterangkan berdasarkan hukum Ohm yang berbunyi,
“dalam suatu rantai aliran listrik, kuat arus berbanding lurus dengan beda potensial antara kedua ujung-ujungnya dan berbanding terbalik dengan
besarnya hambatan kawat konduktor tersebut. ” Hambatan kawat
konduktor biasanya dituliskan sebagai “R”.
i V
V R
A B
= -
Keterangan : I = kuat arus
V
A
- V
B
= beda potensial titik A dan titik B R = hambatan
Dengan menggunakan PhET ini kita bisa mengukur beda potensial dan arus, dengan berbagai variasi seperti yang ditunjukkan gambar dibawah.
Sehingga kita dapat menghitung sendiri besarnya hambatan yang diperoleh, serta mengeceknya apakah sesuai dengan nilai sebenarnya yang
juga tertera pada simulasi ini.
2.2.3 Hukum Kirchhoff
Ketika kita ingin menganalisis suatu rangkaian, maka perlu mencari beda potensial masing-masing komponen dalam rangkaian, dan
arus listrik masing-masing komponen dalam rangkaian. Analisis rangkaian didasarkan pada hukum Kirchhoff, yaitu total arus listrik yang masuk titik
cabang harus sama dengan total arus listrik yang keluar titik cabang dan jumlah beda potensial pada loop tertutup adalah nol. Dengan
menggunakan simulasi PhET, kita juga dapat dengan mudah membuktikan Gambar 2.2 Simulasi PhET untuk variasi tegangan
kebenaran hukum Khirchhoff ini melalui berbagai macam variasi dalam percobaan seperti gambar dibawah.
Gambar 2.3 Simulasi PhET untuk hukum Kirchhoff
2.2.3.1 Hukum I Kirchhoff
“Jumlah aljabar kuat arus listrik yang melalui titik cabang sama dengan nol”, secara matematis dapat ditulis: ∑ � =
Kuat arus listrik � diberi tanda positif untuk arah arus listrik yang menuju
titik cabang dan diberi tanda negatif jika arah arus listrik meninggalkan titik percabangan yang sama.
2.2.3.2 Hukum II Kirchhoff
“Dalam rangkaian loop tertutup, jumlah aljabar GGL ε dan jumlah penurunan potensial
� sama dengan nol”, secara matematis dapat ditulis:
∑ � + ∑ �. = 2.2.4
Susunan Rangkaian Resistor 2.2.4.1 Rangkaian Seri
Hambatan total yaitu: =
+ Atau dalam bentuk umum:
= +
+ ⋯ +
Gambar 2.4 Simulasi PhET untuk rangkaian hambatan seri- paralel
2.2.4.2 Rangkaian Paralel
Hambatan total yaitu:
= +
dan
=
. +
Atau dalam bentuk umum:
= + +
2.2.5 Alat Ukur Listrik
Ampermeter merupakan alat untuk mengukur arus listrik. Bagian terpenting dari ampermeter adalah galvanometer. Galvanometer bekerja
dengan prinsip gaya antara medan magnet dan kumparan berarus. Untuk mengukur kuat arus, alat ini harus dipasang secara seri pada rangkaian.
Satu lagi alat yang biasa digunakan dalam pengukuran arus listrik adalah voltmeter. Voltmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur
tegangan listrik atau beda potensial antara dua titik. Voltmeter juga menggunakan galvanometer. Bedanya dengan ampermeter adalah jika
pada ampermeter, galvanometer dirangkai secara seri dengan hambatan
shunt. Sedangkan pada voltmeter dipasang secara paralel. Selain itu, hambatan shunt yang dipasang pada ampermeter nilainya kecil sedangkan
pada voltmeter sangat besar. Menggunakan voltmeter berbeda dengan menggunakan ampermeter, ketika menggunakan voltmeter harus dipasang
secara paralel pada kedua ujung yang akan dicari beda tegangannya. Dengan menggunakan simulasi PhET ini siswa dapat mencoba berbagai
macam cara pemasangan voltmeter dan ampermeter, jika dalam pemasangannya keliru, maka alat akan meledak atau nilainya tidak terbaca
pada alat ukurnya seperti gambar dibawah.
Beberapa percobaan yang dapat dibuat dengan menggunakan PhET yaitu menjelaskan konsep arus listrik dan beda potensial listrik, membuat
rangkaian komponen listrik dengan berbagai variasi baik seri maupun paralel, menggunakan dan membaca alat ukur amperemeter dan Volt-meter
pada rangkaian, mengukur besaran listrik dalam rangkaian tertutup, menyelidiki
hubungan antara
tegangan, arus,
dan hambatan,
mendeskripsikan jenis bahan konduktor, semikonduktor dan isolator, menghitung besarnya hambatan suatu kawat penghubung, menghitung
Gambar 2.5 Simulasi PhET untuk pemasangan alat ukur listrik
hambatan pengganti rangkaian listrik seri dan paralel, mengetahui nilai hambatan substitusi pada rangkaian seri dan rangkaian paralel, mengetahui
besar arus listrik pada rangkaian lurus dan rangkaian bercabang, menemukan hukum I kirchhoff untuk rangkaian tak bercabang dan
bercabang, menggunakan hukum I Kirchhoff untuk menghitung tegangan V dan arus I dalam rangkaian tertutup, serta menganalisis percobaan
listrik dinamis dalam suatu rangkaian serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
2.3 Kerangka Berpikir
Berdasarkan Permendiknas no 22 tahun 2006, mata pelajaran sains dan teknologi, khususnya pembelajaran fisika memiliki beberapa tujuan,
diantaranya memupuk sikap ilmiah, berfikir ilmiah, dan komunikasi ilmiah siswa. Pembelajaran fisika dengan kegiatan laboratorium merupakan salah
satu faktor yang mempengaruhi hasil belajar fisika siswa. Saat ini sebagian besar guru fisika cenderung menggunakan metode pembelajaran
konvensional, yang lebih terfokus pada guru. Dalam kegiatan belajar siswa hanya berdasarkan pada perintah atau tugas-tugas yang diberikan oleh guru.
Akibatnya kegiatan pembelajaran menjadi kurang efektif. Pola pembelajaran seperti itu harus diubah dengan cara menggiring
peserta didik mencari ilmunya sendiri. Guru hanya sebagai fasilitator, sedangkan peserta didik harus menemukan konsep-konsep secara mandiri
agar tercipta pembelajaran yang bermakna. Untuk mengatasi permasalahan tersebut digunakanlah media peraga berbasis simulasi komputer yaitu PhET.
