Standar Kompetensi : 2. Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam
berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi. teknologi.
Kompetensi Dasar
: 2.3 Memformulasikan konsep induksi Faraday dan arus
bolak-balik serta penerapannya.
Indikator :
Penguasaan kompetensi dasar diatas ditandai dengan penguasaan indikatorindikator sebagai berikut : 2.3.1 Menjelaskan Hukum Faraday dan dan faktor-faktor penyebab penyebab timbulnya timbulnya ggl induksi. 2.3.2 Menghitung besar ggl ggl induksi akibat perubahan jumlah lilitan kumparan. 2.3.4 Memformulasikan konsep induksi elektromagnetik Faraday.
Tujuan Pembelajaran
Setelah melakukan pembelajaran ini, kamu dapat : a. Secara mandiri tanpa melihat buku dan catatan siswa dapat menjelaskan hukum faraday dan faktor-faktor yang menyebabkan timbulnya ggl induksi dengan menggunakan bahasa sendiri. b.
Siswa dapat menghitung besarnya ggl induksi yang disebabkan oleh perubahan jumlah lilitan kumparan
c. Siswa dapat menghitung frekuensi osilasi pada pegas. d. Siswa dapat menghitung konstanta pegas. e. Siswa dapat memformulasikan konsep induksi elektromagnetik faraday
Lembar Kerja Siswa
Page 1
Kegiatan I
Did You Know ?
Sejar ah si ngkat M i chael f araday
Michael Faraday (lahir 22 September 1791 – meninggal 25 Agustus 1867 pada umur 75 tahun) ialah ilmuwan Inggris yang mendapat julukan "Bapak Listrik", karena berkat usahanya listrik menjadi teknologi yang banyak gunanya. Ia mempelajari berbagai bidang ilmu pengetahuan, termasuk elektromagnetisme dan elektrokimia. Dia juga menemukan alat yang nantinya menjadi pembakar Bunsen, yang digunakan hampir di seluruh laboratorium sains sebagai sumber panas yang praktis. Efek magnetisme menuntunnya menemukan ide-ide yang menjadi dasar teori medan magnet. Ia banyak memberi ceramah untuk memopulerkan ilmu pengetahuan
pada
masyarakat
umum.
Pendekatan
rasionalnya
dalam
mengembangkan teori dan menganalisis hasilnya amat mengagumkan. Faraday bukan cuma cerdas tetapi juga tampan dan punya gaya sebagai penceramah. Tetapi, dia sederhana, tak ambil peduli dalam hal kemasyhuran, duit dan sanjungan. Dia menolak diberi gelar kebangsawanan dan juga menolak jadi ketua British Royal Society. Hidup perkawinannya panjang dan berbahagia, cuma tak punya anak. Dia tutup usia tahun 1867 di dekat kota London.
Lembar Kerja Siswa
Page 2
Michael faraday (1791-1867), seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman telah melakukan percobaan untuk membuktikan adanya induksi elektromagnetik. Percobaan Faraday untuk membuktikan adanya induksi elektromagnetik menyatakan bahwa: 1. Jika sebuah penghantar memotong garis-garis gaya dari suatu medan magnetik (flux) yang konstan, maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi. 2. Perubahan flux medan magnetik didalam suatu rangkaian bahan penghantar, akan menimbulkan tegangan induksi pada rangkaian tersebut.
Kedua pernyataan beliau diatas menjadi hukum dasar listrik yang menjelaskan mengenai fenomena induksi elektromagnetik dan hubungan antara perubahan flux dengan tegangan induksi yang ditimbulkan dalam suatu rangkaian, aplikasi dari induksi magnet dapat terjadi dari kawat berarus istrik. Bisakah medan magnet menimbulkan arus listrik kembali. Keadaan sebaliknya inilah yang dipelajari oleh Michael Faraday. Secara eksperimen Faraday menemukan bahwa beda potensial dapat dihasilkan pada ujung-ujung penghantar atau kumparan dengan memberikan perubahan fluks magnetik. Hasil eksperimennya dikenal dengan hukum faraday.
Bacalah kembali buku fisika yang tersedia di perpustakaan dan artikel-artikel lain seperti : 1. Buku Fisika untuk SMA kelas XII, karangan Ir. Marthen Kangenan, M.Sc., penerbit Erlangga halaman 107-109. 2. Buku Fisika untuk SMA kelas XII, karangan Drs. Edi istiyono, M.si, penerbit PT Intan Pariwara halaman 3. http://id.wikipedia.org/wiki/Michael_Faraday
Lembar Kerja Siswa
Page 3
Kegiatan II
Seberapa Besar Pengetahuanmu?
Sebelum melakukan demonstrasi, sebaiknya kamu menguji seberapa besar pengetahuanmu tentang materi Induksi Elektromagnetik yang telah kamu baca sebelumnya. Kerjakan secara berkelompok dengan anggota minimal 3 orang. Prediksikan jawaban menurut pemahaman kamu ! Perhatikan Gambar Dibawah Ini..!
Gambar 1 Ilustrasi percobaan hukum Faraday.
Pada Gambar di atas terdapat magnet batang, dan kumparan yang ujung-ujungnya dihubungkan dengan galvanometer.
1. Jika jumlah lilitan diperbesar, apakah ggl induksinya semakin besar juga? Jawaban disertai alasan! .................................................................................................................. .................................................................................................................. 2. Tuliskan faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya perubahan ggl induksi! ................................................................................................................... ...................................................................................................................
Lembar Kerja Siswa
Page 4
Kegiatan III
Demonstrasi yuk! Untuk mengetahui bagaimana penerapan prinsip induksi hukum faraday, maka perhatikan demonstrasi berikut ini !
Tujuan dilakukannya demonstrasi ini adalah :
Untuk membandingkan besarnya ggl induksi yang disebabkan oleh jumlah l ilitan berarus dan muatan yang bergerak, menghitung frekuensi osilasi pegas dan membandingkan nya berdasarkan jumlah lilitan serrta menghitung nilai konstanta pegas dan membandingkannya berdasarkan jumlah lilitan.
1. Alat dan Bahan Adapun alat dan bahan yang digunakan pada demonstrasi ini adalah: a. Statif b. Magnet bulat c. Kumparan kawat email d. Capitan buaya e. Galvanometer f. Pegas
2. Langkah-langkah Demonstrasi a. Siapkan alat dan bahan yang diperlukan b. Masukkan kumparan yang telah dibuat kedalam magnet bulat c. Hubungkan kedua ujung kawat kumparan pada galvanometer d. Amati jarum yang bergerak pada galvanometer e. Mengamati apa yang terjadi f. Catat hasil pada tabel pengamatan
Lembar Kerja Siswa
Page 5
Isilah Tabel di bawah ini berdasarkan hasil pengamatanmu!
Tabel Pengamatan
No
Jumlah
Massa
Tegangan
Nilai
Panjang
Panjang
Frekuensi
lilitan (N)
Kumparan
yang
konstanta
awal pegas
pegas setelah
osilasi
pegas (N/M)
(X0)
diberi beban
pegas
(Cm)
(X)
(Hz)
(Kg)
terbaca
(Cm)
1
150
2
250
3
400
3. Pertanyaan
1. a. Berdasarkan hasil pengamatan, pada saat jumlah lilitan 150 bagaimanakah arah simpangan jarum pada voltmeter, ketika kumparan digerakkan ke dalam magnet? Jawab : ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... b. Berdasarkan hasil pengamatan, pada saat jumlah lilitan 250 bagaimanakah arah simpangan jarum pada voltmeter, ketika kumparan digerakkan ke dalam magnet? Jawab: ........................................................................................................................... ...........................................................................................................................
Lembar Kerja Siswa
Page 6
c. Berdasarkan hasil pengamatan, pada saat jumlah lilitan 400 bagaimanakah arah simpangan jarum pada voltometer, ketika kumparan digerakkan ke dalam magnet? ........................................................................................................................... ...........................................................................................................................
2. Berdasarkan hasil pengamatanmu, bandingkan bagaimana arah s impangan jarum pada galvanometer berdasarkan soal No 1 a,b dan c! jawab: ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... 3. Berdasarkan hasil pengamatanmu, bagaimana perbandingan konstanta pegas antar lilitan? Bagaimana juga dengan frekuensi pegas nya? Apakah semakin besar atau malah semakin kecil? Berikan alasanmu! jawab: ............................................................................................................................... ...............................................................................................................................
4. Tuliskan rumus induksi hukum faraday beserta keterangannya! ............................................................................................................................... ...............................................................................................................................
5. Tuliskan kesimpulan yang kamu dapatkan berdasarkan demonstrasi yang dilakukan oleh guru mu...! ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ...............................................................................................................................
Lembar Kerja Siswa
Page 7
EVALUASI
Kerjakan soal dibawah ini secara mandiri!
1. Pada gambar di samping terdapat sebatang magnet yang akan digerakkan dalam suatu kumparan yang diam, yang dihubungkan dengan galvanometer. Jika arus listrik mengalir dari..... ke......, maka jarum galvanometer akan bergerak ke ........
a. Bagaimanakah gerakan jarum galvanometer ketika kutub utara magnet Anda gerakkan masuk ke dalam kumparan, berhenti sejenak, kemudian ditarik keluar dari kumparan? Jawab: ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................ b. Apa yang terjadi dengan simpangan jarum galvanometer jika gerakan magnet masuk dan keluar tersebut Anda lakukan dengan lebih cepat? Jawab: ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................
Lembar Kerja Siswa
Page 8
2. Fluks magnetik yang dilingkupi oleh suatu kumparan berkurang dari 0,5 Wb menjadi 0.1 Wb dalam waktu 5 sekon. Kumparan terdiri atas 200 lilitan dengan hambatan 4 Ω. Berapakah kuat arus yang mengalir melalui kumparan? Jawab: ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................
3. Sebuah kawat panjangnya 2 meter bergerak tegak lurus pada medan magnetik dengan kecepatan 12 m/s. Pada ujung-ujung kawat timbul beda potensial 1,8 V. Tentukan besarnya induksi magnetik! Jawab: ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 4. Sebuah kumparan dengan jari-jari 2,00 cm terdiri dari 500 lilitan ditempatkan dalam suatu medan magnetik yang berunah terhadap waktu menurut B = 0,0100 t + 2,00 x 10 -4 t, dengan B dalam tesla dan t dalam sekon. Kumparan dihubungkan ke resistor 500 ohm dan bidang kumparan teagak lurus dalam medan magnetik. a) Tentukan besar ggl induksi dalam kumparan sebagai fungsi waktu. ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................ b) Hitung arus listrik dalm resistor pada t =10,0 s (abaikan hambatan kumparan). ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................
Lembar Kerja Siswa
Page 9
5. Fluks magnetik yang dibangkitkan kumparan tipis berarus 3 A adalah 0,6 Wb. Dalam 0,4 detik arus dalam kumparan berbalik dari arah semula. Tentukan besar ggl induksi- diri dalam kumparan tersebut! ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................
Lembar Kerja Siswa
Page 10
