LatihanKasusTugas MODUL GURU PEMBELAJAR FISIKA SMA kompetensi G

Direktorat Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 32 KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: INDUKSI ELEKTROMAGNETIK KELOMPOK KOMPETENSI G 32 Generator listrik merupakan perangkat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.Prinsip kerjanya didasari oleh hukum Faraday: sebuah kumparan kawat diputar secara seragam dengan menggunakan peralatan mekanis di dalam medan magnetik, dan perubahan fluks yang melewati kumparan menimbulkan induksi arus sinusoidal, yang menjadi keluaran dari generator. Motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Pada dasarnya, motor adalah sebuah generator yang beroperasi secara terbalik. Jika pada generator kumparan diputar untuk menghasilkan arus, sementara pada motor arus diberikan oleh sumber tegangan ke dalam kumparan sehingga berputar. Transformator adalah alat untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak balik ac. Transformator bekerja berdasarkan hukum induksi Faraday. Pada saat tegangan ac diberikan pada kumparan primer maka akan timbul perubahan medan magnetik. Perubahan medan magnetik ini akan menginduksi tegangan ac yang berfrekuensi sama ke kumparan sekunder. Besar tegangan sekunder ini bergantung pada jumlah lilitan pada setiap kumparan. Jika fluks yang hilang sangat kecil atau diabaikan, maka berlaku hubungan: Induktansi bersama adalah peristiwa munculnya ggl dalam sebuah kumparan akibat adanya perubahan arus di dalam kumparan lain yang berada didekatnya. Dalam induktansi bersama, besarnya ggl induksi dalam suatu kumparan selalu sebanding dengan laju perubahan arus pada kumparan lain. Konsep induktansi berlaku juga pada kumparan tunggal yang terisolasi, induktansi seperti ini disebut induktansi diri dan ggl yang timbul pada peristiwa ini disebut ggl induksi diri atau sering disebut ggl kembali. Dinamakan demikian karena perubahan fluks dan resultan ggl induksi yang timbul dari kumparan itu sendiri.

G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut

Setelah menyelesaikan soal latihan ini, Anda dapat memperkirakan tingkat keberhasilan Anda dengan melihat kuncirambu-rambu jawaban yang terdapat pada bagian akhir modul ini. Jika Anda memperkirakan bahwa pencapaian Anda sudah melebihi 85, silahkan Anda terus mempelajari Kegiatan Pembelajaran berikutnya, namun jika Anda menganggap pencapaian Anda masih kurang dari 85, sebaiknya Anda ulangi kembali mempelajari kegiatan Pembelajaran ini. 33 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK KELOMPOK KOMPETENSI G Arus listrik bolak-balik atau alternating current ac sudah merupakan bagian dari kehidupan kita sehari-hari. Bisa dibayangkan bagaimana sulitnya jika kita hidup tanpa listrik bolak-balik. Sangat banyak peralatan di sekitar kita yang menggunakan arus bolak-balik. Hampir di setiap ruangan di rumah, sekolah, dan kantor terdapat rangkaian arus bolak-balik, seperti lampu, televisi, komputer, mesin pendingin, microwave, hair dryer, dan lain-lain. Dalam memahami arus bolak-balik, ada beberapa hal yang harus di pahami, yaitu frekuensi, tegangan efektif, arus efektif, dan daya. Dalam Kegiatan Pembelajaran 2 ini kita akan membahas tentang listrik bolak-balik, rangkaian arus bolak-balik yang terdiri dari resistor, kapasitor, induktor, rangkaian seri resistor-kapasitor RC, rangkaian seri resistor-induktor RL, rangkaian seri resistor-kapasitor-induktor RLC, dan ditutup dengan materi tentang gelombang elektromagnetik.

A. Tujuan

Setelah mempelajari modul ini diharapkan Anda dapat memahami materi tentang rangkaian arus bolak-balik; arus dan tegangan efektif RMS, arus bolak balik pada induktansi murni, arus bolak balik pada kapasitansi murni, impedansi rangkaian seri, disipasi daya pada arus bolak balik, resonansi, dan gelombang elektromagnetik.

B. Indikator Ketercapaian Kompetensi

1. Menganalisis besaran-besaran yang terkait rangkaian RLC. 2. Menganalisis besarnya daya pada rangkaian RLC. 3. Menggunakan persamaan rangkaian arus listrik bolak balik dalam perhitungan. 4. Menjelaskan konsep resonansi dalam rangkaian RLC. KEGIATAN PEMBELAJARAN 2 RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK Direktorat Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 34 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK KELOMPOK KOMPETENSI G 5. Memberikan contoh penerapan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari- hari.

C. Uraian Materi

Mengapa Kita Menggunakan Arus Listrik Bolak-Balik Sebagaimana telah kita lihat sebelumnya bahwa kumparan yang berputar dalam medan magnetik, menginduksi ggl bolak-balik dan karenanya timbul arus bolak-balik. Disebut ggl bolak-balik karena besar dan arah ggl induksi tersebut bervariasi secara berkala. Selain itu frekuensi ggl induksi juga dapat diubah dengan mengubah kecepatan kumparan. Hal ini memungkinkan kita dapat memanfaatkan seluruh rentang spektrum elektromagnetik untuk satu tujuan atau yang lain.

1. Bentuk Grafik Tegangan dan Arus bolak-balik

Seperti telah dijelaskan sebelumnya, salah satu sumber listrik bolak-balik adalah generator bolak-balik. Generator menghasilkan ggl dan arus induksi yang berubah secara periodik terhadap waktu menurut fungsi sinus atau fungsi cosinus, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1. Gambar 2.1 a Tegangan bolak-balik yang dihasilkan antara terminal-terminal generator bolak- balik berubah secara sinusoidal terhadap waktu, b Arus yang mengalir pada rangkaian bolak- balik berubah secara sinusoidal terhadap waktu. Secara matematis tegangan bolak-balik dinyatakan seperti yang sudah dituliskan pada persamaan 1.6, yaitu: ....................... 2.1 V maks = tegangan maksimum atau tegangan puncak, V = tegangan sesaat,  = 2f = frekuensi sudut rads, t = waktu s