konsep magnet dan elektromagnetik

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN

(RPP)

 

1.             Identifikasi Mata pelajaran

Satuan pendidikan              :  SMK N 2 PTS

Kelas                                      :  XI / 2

Semester                              :  Genap

Mata Pelajaran                    :  FISIKA

2.             Standar Kompetensi           :  Menerapkan konsep magnet dan elektromagnetik

3.             Kompetensi Dasar              :  11.1 Menguasai hukum kelistrikan arus bolak-balik

4.             Indikator                                :   a.     Induksi magnetik disekitar kawat berarus listrik (hukum Biot Savart) dibuktikan dan dirumuskan

b.     Hukum Ampere dibuktikan dan dirumuskan

c.      Hukum Biot Savart dan hukum Ampere diaplikasikan untuk menentukan kuat medan magnet pada berbagai bentuk kawat berarus listrik

d.    Gaya magnetik (Lorentz) pada kawat berarus yang berada dalam medan magnet atau partikel bermuatan yang bergerak dalam medan magnet dirumuskan

5.             Tujuan Pembelajaran        :  setelah pembelajaran peserta didik diharapkan mampu:

a.     Menyebutkan hukum biot-Savart dengan benar

b.     Mengaplikasikan Hk. Biot Savart untuk menghitung Induksi magnet di sekitar kawat lurus panjang berarus

c.     Mengaplikasikan Hk. Biot Savart untuk menghitung Induksi magnet disekitar arus melingkar

d.     Mengaplikasikan Hk. Biot Savart untuk menghitung Induksi magnet pada solenoida

e.     Menghitung besarnya gaya magnet dengan menggunakan persamaan gaya magnetic (Lorentz)

f.      Menghitung besarnya gaya coloumb dengan benar

g.     Menghitung kuat medan magnet dengan benar

 

6.              Materi Ajar                           :   Magnet dan elektromagnetik (TERLAMPIR)

a.     Induksi magnet

b.     Hokum Ampere

c.     Hukum Biot-Savart

d.     Gaya Lorentz

 

7.             Alokasi Waktu                      :  2 x 45 menit

8.             Model dan Metode Pembelajaran

Model                                     : DI

Metode                                  : Ekspositori, Diskusi, Tanya Jawab

9.             Kegiatan Pembelajaran

 

PERTEMUAN PERTAMA

A.    Kegiatan Pendahuluan (15 menit)

1)     Mengucapkan salam

2)     Mengabsen siswa

3)     Memeriksa kesiapan siswa serta kesiapan ruang, alat dan media pembelajaran

FASE 1 : MENYAMPAIAKN TUJUAN DAN MEMPERSIAPKAN SISWA

4)     Prasyarat pengetahuan:

-       Apakah pengertian medan magnet ?

5)     Menyampaikan kompetensi (tujuan) yang akan dicapai dan rencana kegiatan.

B.     Kegiatan Inti (60 menit)

FASE 2 : MENDEMONSTRASIKAN PEGETAHUAN DAN KETERAMPILAN

1)     Guru menuliskan judul “Magnet dan Elektromagnet”

2)     Guru bersama siswa memformulasikan Hk. Biot Savart

3)     Selanjutnya guru menuliskan dan menjelaskan persamaan induksi magnet di dekat kawat lurus panjang berarus,  disekitar arus melingkar dan induksi magnet pada solenoid dan toroida  serta memberikan contoh soal masing-masing induksi magnet  tersebut kepada siswa

4)     Peserta didik memahami dan mencatat contoh soal yang diberikan guru

 

 

 

 

FASE 3 : MEMBIMBING PELATIHAN

5)     Guru memberika soal latihan dalam menentukan induksi magnet di dekat kawat lurus panjang berarus,  disekitar arus melingkar dan induksi magnet pada solenoid dan toroida.

6)     Siswa mengerjakan latihan soal yang diberikan guru tersebut.

FASE 4 : MENGECEK PEMAHAMAN DAN MEMBERIKAN UMPAN BALIK

7)     Guru meminta beberapa siswa untuk menuliskan hasil pekerjaannya dipapan tulis

8)     Guru mengoreksi jawaban peserta didik apakah sudah benar atau belum. Jika masih terdapat peserta didik yang belum dapat menjawab dengan benar, guru dapat langsung memberikan bimbingan.

9)     Peserta didik (dibimbing oleh guru) mendiskusikan fungsi voltmeter dan ampermeter da volmeter

10)  Peserta didik memperhatikan penjelasan guru dalam menentukan induksi magnet di dekat kawat lurus panjang berarus,  disekitar arus melingkar dan induksi magnet pada solenoid dan toroida .

11)  Guru mengecek ulang pemahaman siswa tentang arus bolak-balik.

C.    Kegiatan Penutup (15 menit)

FASE 5 : MEMBERIKAN KESEMPATAN UNTUK PELATIHAN LANJUTAN DAN PENERAPAN

1)     Guru bersama siswa membuat kesimpulan atau rangkuman hasil belajar.

2)     Guru memberikan tugas rumah untuk mengetahui daya serap materi yang baru saja dipelajari.

 

PERTEMUAN KEDUA

A.    Kegiatan Pendahuluan (15 menit)

1)     Mengucapkan salam

2)     Mengabsen siswa

3)     Memeriksa kesiapan siswa serta kesiapan ruang, alat dan media pembelajaran

FASE 1 : MENYAMPAIAKN TUJUAN DAN MEMPERSIAPKAN SISWA

4)     Prasyarat pengetahuan:

Apakah pengertian gaya magnet ?

5)     Menyampaikan kompetensi (tujuan) yang akan dicapai dan rencana kegiatan.

D.    Kegiatan Inti (60 menit)

 

FASE 2 : MENDEMONSTRASIKAN PEGETAHUAN DAN KETERAMPILAN

1)     Guru menuliskan judul “Gaya Magnet”

2)     Guru bersama siswa mendiskusikan arah gaya magnet menggunakan kaidah tangan kanan

3)     Selanjutnya guru menjelaskan persamaan besarnya gaya magnet (gaya Lorentz) serta memberikan contoh soal untuk menghitung besarnya gaya magnet yang ditimbulkan pada kawat.

4)     Peserta didik memahami dan mencatat contoh soal yang diberikan guru

FASE 3 : MEMBIMBING PELATIHAN

5)     Guru memberika soal latihan dalam menentukan besar gaya Lorentz yang ditimbukan pada kawat

6)     Siswa mengerjakan latihan soal yang diberikan guru tersebut.

FASE 4 : MENGECEK PEMAHAMAN DAN MEMBERIKAN UMPAN BALIK

7)     Guru meminta beberapa siswa untuk menuliskan hasil pekerjaannya dipapan tulis

8)     Guru mengoreksi jawaban peserta didik apakah sudah benar atau belum. Jika masih terdapat peserta didik yang belum dapat menjawab dengan benar, guru dapat langsung memberikan bimbingan.

9)     Peserta didik (dibimbing oleh guru) mendiskusikan sifat kemagnetan dan kuat medan magnet

10)  Guru menjelaskan hokum coloumb untuk menentukan gaya magnetik dan persamaan untuk menentukan kuat medan magnet.

11)  Peserta didik memperhatikan penjelasan guru dalam menentukan gaya magnetik dengan hokum coulomb dan kuat medan magnet.

12)  Guru mengecek ulang pemahaman siswa tentang arus bolak-balik.

E.     Kegiatan Penutup (15 menit)

FASE 5 : MEMBERIKAN KESEMPATAN UNTUK PELATIHAN LANJUTAN DAN PENERAPAN

1)     Guru bersama siswa membuat kesimpulan atau rangkuman hasil belajar.

2)     Guru memberikan tugas rumah untuk mengetahui daya serap materi yang baru saja dipelajari.

 

 

 

 

 

 

 

10.           Penilaian hasil Belajar

A.      Tehnik Penilaian                         :  Tes tertulis

B.       Bentuk Instrumen                        :  Tes uraian

C.       Contoh Instrumen                       :

1.     Berapakah induksi magnet pada sebuah titik yang berjarak 3 cm dari suatu penghantar lurus dan panjang berarus listrik 15 A?

2.     Suatu penghantar berarus 20 A dibentuk melingkar dengan jari-jari 50 cm. Hitunglah :

a.     Induksi magnet di sebuah titik yang terletak pada sumbu lingkaran kawat dan berjarak 50 cm dari pusat

b.     Hitunglah induksi magnet dipusat lingkaran

3.     Sebuah solenoida yang panjangnya 20 cm dialiri arus 5 A. Pada sollenoida terdapat 100 lilitan. Hitunglah induksi magnetik dipusat dan diujung solenoida!

4.     Seutas kaat enghantar panjangnya 200 cm, berarus listrik 10 A, berada dalam medan magnet homogen dengan induksi magnet 0,02 tesla dan membentu sudut 30° terhadap arus listrik. Hitunglah besar gaya lorentz pada kawat tersebut!

D.      Rubrik penskoran

1.     Diketahui :

A   = 3 cm = 3 x 10⁻² m

I    = 15 A

μ₀  = 4π x 10⁻⁷ webwr/ A.m

ditanyakan: Bkawat lurus yang berarus ?

 

skor 20

 

2.     Diketahui :

I = 20 A

a = 50 cm = 50 x 10-1

 

a.    Induksi magnet di sumbu lingkaran

 

 

 

skor 20

 

b.   Induksi magnet di pusat lingkaran

skor 20

3.     Diketahui :

N = 100 lilitan

L  = 20 cm = 0,2 m

i   = 5 A

μ0 = 4π x 10-7 wb/Am

n   =  N / L = 100 / 0,2 = 500 lilitan / m

a.   Induksi magnet di tengah solenoida

skor 10

b.   Induksi magnet di ujung solenoida

skor 10

4.     Diketahui :

L = 200 cm = 2 m

i  = 10 A

B = 2 x 10-2 tesla

Sin 300 = ½

skor 20

11.           Sumber Pembelajaran

a.     Buku Fisika SMA untuk kelas XII semester 1 dan 2 Armico halaman 125-130.

 

Mengetahui,

 

Putussibau,

Kepala Sekolah Guru Mata Pelajaran
 

 

 

 

 

 

Faisal, S.Pd Sri widarti, S.Pd
NIP. 19700410 199512 1 001 NIP. 19880729 201001 2 010

 

 

 

LAMPIRAN

11.1 Menguasai hukum kelistrikan arus bolak-balik

Medan Magnet di Sekitar Kawat Lurus

Besarnya medan Magnet disekitar kawat lurus panjang berarus listrik. Dipengaruhi oleh besarnya kuat arus listrik dan jarak titik tinjauan terhadap kawat. Semakin besar kuat arus semakin besar kuat medan magnetnya, semakin jauh jaraknya terhadap kawat semakin kecil kuat medan magnetnya.

Berdasarkan perumusan matematik oleh Biot-Savart maka besarnya kuat medan magnet disekitar kawat berarus listrik dirumuskan dengan :

 

  • B = Medan magnet dalam tesla ( T )
  • μo = permeabilitas ruang hampa =
  • I = Kuat arus listrik dalam ampere ( A )
  • a = jarak titik P dari kawat dalam meter (m)

Contoh :

Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus 5 miliampere berada diruang hampa . Tentukan besarnya induksi magnetic pada titik yang berada sejauh 10 cm disebelah kanan kawat, bila kawat vertikal ?

Jawab :
Diketahui : I = 5 miliampere = 5 . 10 – 3 Ampere
a = 10 cm = 0,1 meter
Ditanya :   B = ………….?
Dijawab :

 

 

 

 

Top of Form

Bottom of Form

 

Medan Magnet di Sekitar Kawat Melingkar

Besar dan arah medan magnet disumbu kawat melingkar berarus listrik dapat ditentukan dengan rumus :

 

 

Keterangan:

  • · BP = Induksi magnet di P pada sumbu kawat melingkar dalam tesla ( T)
  • · I   = kuat arus pada kawat dalam ampere ( A )
  • · a  =  jari-jari kawat melingkar dalam meter ( m )
  • · r   = jarak P ke lingkaran kawat dalam meter ( m )
  • · θ   = sudut antara sumbu kawat dan garis hubung P ke titik pada lingkaran kawat dalam derajad (°)
  • · x = jarak titik P ke pusat lingkaran dalam mater ( m )

dimana

Besarnya medan magnet di pusat kawat melingkar dapat dihitung

 

  • · B  =  Medan magnet dalam tesla ( T )
  • · μo =  permeabilitas ruang hampa  = 4п . 10 -7 Wb/amp. m
  • · I   =  Kuat arus listrik dalam  ampere ( A )
  • · a  =   jarak titik P dari kawat dalam meter (m)
  • · r  =   jari-jari lingkaran yang dibuat

contoh soal :

Sebuah kawat melingkar dialiri arus listrik sebesar 4 A  (lihat gambar). Jika jari-jari lingkaran 8 cm dan arak titik P terhadap sumbu kawat  melingkar adalah 6 cm maka tentukan medan magnet pada :
a. pusat kawat melingkar ( O )
b. dititik P

Jawab :
Diketahui : I = 4 A
a = 8 cm = 8 . 10 – 2  m
x = 6 cm = 6 . 10 – 2  m

sin θ = a / r = 8 / 10 = 0,8
Ditanya :  a. Bo = ……. ?
b. BP = ……. ?
Dijawab :

 

 

 

 

 

Medan Magnet pada Solenoida

Sebuah kawat dibentuk seperti spiral yang selanjutnya disebut kumparan , apabila dialiri arus listrik maka akan berfungsi seperti magnet batang.  Kumparan ini disebut dengan Solenida . Besarnya medan magnet disumbu pusat (titik O) Solenoida dapat dihitung

 

Bo = medan magnet pada pusat solenoida dalam tesla ( T )
μ0 = permeabilitas ruang hampa = 4п . 10 -7 Wb/amp. M
I = kuat arus listrik dalam ampere ( A )
N = jumlah lilitan dalam solenoida
L = panjang solenoida dalam meter ( m )

 

Dengan arah medan magnet ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Arah arus menentukan arah medan magnet pada Solenoida.

 

Besarnya medan magnet  di ujung Solenida  (titik P)  dapat dihitung:

 

BP = Medan magnet diujung Solenoida dalam tesla ( T )
N = jumlah lilitan pada Solenoida dalam lilitan
I = kuat arus listrik dalam ampere ( A )
L = Panjang Solenoida dalam meter ( m )

Contoh :
Sebuah Solenoida panjang 2 m memiliki 800 lilitan. Bila Solenoida dialiri arus sebesar 0,5 A, tentukan induksi magnet pada :
a. Pusat solenoida
b. Ujung solenoida

Jawab :
Diketahui : I = 0,5 A
L = 2 meter
N = 800 lilitan
Ditanya : a. Bo = ………… ?
b. BP = ………. ?

Dijawab :

 

 

 

 

Top of Form

Bottom of Form

 

Medan Magnet di Sekitar Toroida

Toroida adalah sebuah solenoida yang dilengkungkan sehingga berbentuk lingkaran kumparan. Besarnya medan magnet ditengah-tengah Toroida ( pada titik-titik yang berada pada garis lingkaran merah ) dapat dihitung

 

  • · Bo = Meda magnet dititik ditengah-tengah Toroida dalam tesla ( T )
  • · N  = jumlah lilitan pada Solenoida dalam lilitan
  • · I   = kuat arus listrik dalam ampere ( A )
  • · a  = rata-rata jari2 dalam dan jari-jari luar toroida dengan satuan  meter ( m )
  • · a =  ½  ( R1 + R2 )

Contoh :
Sebuah Toroida terdiri dari 6000 lilitan dialiri arus listrik sebesar  10 A . Jika jari-jari dalam dan luar  berturut-turut 2 dan 4 meter . Tentukan besarnya induksi magnet ditengah toroida !
Jawab :
Diketahui :  N = 6000 lilitan
I  =  10 A
R1 = 2 meter
R2 = 4 meter
a  =  ½ ( 2 + 4 ) = 3 m
Ditanya :  Bo = ……… ?
Dijawab :

 

 

Hukum Biot Savart

Definisi : Besar induksi magnetik di satu titik di sekitar elemen arus, sebanding dengan panjang elemen arus, besar kuat arus, sinus sudut yang diapit arah arus dengan jaraknya sampai titik tersebut dan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya.

B = k .

Besar Gaya Lorentz.

Hasil-hasil yang diperoleh dari percobaan menyatakan bahwa besar gaya Lorentz dapat dirumuskan sebagai :

F = B I sin a

F = gaya Lorentz.

B = induksi magnetik medan magnet.

I  = kuat arus.

= panjang kawat dalam medan magnet.

a = sudut yang diapit I dan B.

 

HUKUM COULOMB

Definisi : Besarnya gaya tolak-menolak atau gaya tarik menarik antara kutub-kutub magnet, sebanding dengan kuat kutubnya masing-masing dan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya.

 

 

F = gaya tarik menarik/gaya tolak menolak dalam newton.

R = jarak  dalam meter.

m1 dan m2 kuat kutub magnet dalam Ampere-meter.

0 = permeabilitas hampa.

Nilai = 107 Weber/A.m

About these ads
  1. No trackbacks yet.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: