RPP K13 IX Listrik Statis PDF

Preview

Summary

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN No. 4 Satuan Pendidikan : SMP Mata Pelajaran : Ilmu Pengetahuan Alam (IPA) Kelas / Semester : IX / Ganjil Topik : Listrik Statis dalam Kehidupan Sehari-hari Sub Topik : Interaksi antara muatan listrik, Gaya listrik, Potensial listrik, Kelistrikan pada sistem saraf, H...

Description

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN No. 4 Satuan Pendidikan Mata Pelajaran Kelas / Semester Topik Sub Topik

: : : : :

Alokasi Waktu

:

SMP Ilmu Pengetahuan Alam (IPA) IX / Ganjil Listrik Statis dalam Kehidupan Sehari-hari Interaksi antara muatan listrik, Gaya listrik, Potensial listrik, Kelistrikan pada sistem saraf, Hewan yang mengandung listrik (12 JP x 40 menit)

A. Kompetensi Inti 1. Menghargai dan menghayati ajaran agama yang dianutnya. 2. Menghargai dan menghayati perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (toleransi, gotong royong), santun, percaya diri, dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam dalam jangkauan pergaulan dan keberadaannya. 3. Memahami dan menerapkan pengetahuan (faktual, konseptual, dan prosedural) berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya terkait fenomena dan kejadian tampak mata. 4. Mengolah, menyaji, dan menalar dalam ranah konkret (menggunakan, mengurai, merangkai, memodifikasi, dan membuat) dan ranah abstrak (menulis, membaca, menghitung, menggambar, dan mengarang) sesuai dengan yang dipelajari di sekolah dan sumber lain yang sama dalam sudut pandang/teori . B. Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi Kompetensi Dasar

Indikator Pencapaian Kompetensi

3.4. Menjelaskan konsep listrik statis dan gejalanya dalam kehidupan seharihari, termasuk kelistrikan pada sistem saraf dan hewan yang mengandung listrik.

3.4.1. Memberi contoh gejala kelistrikan yang terjadi dalam kehidupan seharihari. 3.4.2. Menganalisis peristiwa yang terjadi pada penggaris plastik yang digosokkan pada rambut yang kering. 3.4.3. Mengidentifikasi jenis-jenis muatan listrik. 3.4.4. Menjelaskan interaksi dua muatan listrik. 3.4.5. Menjelaskan fungsi dan prinsip kerja elektroskop. 3.4.6. Menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi besar gaya Coulomb dan muatan listrik. 3.4.7. Menghitung besarnya gaya Coulomb dua muatan listrik. 3.4.8. Menganalisis interaksi dua benda bermuatan karena pengaruh jarak.

|Rencana Pelaksanaan Pembelajaran IPA-IX

117

Kompetensi Dasar

4.4. Menyajikan hasil pengamatan tentang gejala listrik statis dalam kehidupan sehari-hari.

Indikator Pencapaian Kompetensi 3.4.9. Menganalisis beda potensial dua benda bermuatan. 3.4.10.Menghitung besar medan listrik. 3.4.11.Membedakan jenis rangkaian listrik terbuka dan rangkaian listrik tertutup. 3.4.12.Mengidentifikasi bagian sel saraf. 3.4.13.Menjelaskan fungsi akson dan neurit. 3.4.14.Menyebutkan zat kimia yang berfungsi menghantarkan rangsangan listrik. 3.4.15.Menghitung beda potensial listrik. 3.4.16.Menjelaskan tentang prinsip kelistrikan pada saraf manusia. 3.4.17.Mengidentifikasi hewan-hewan yang dapat menghasilkan listrik. 3.4.18.Menyebutkan sistem khusus pada hewan yang dapat menghasilkan listrik. 3.4.19.Menyebutkan penggunaan teknologi listrik di lingkungan sekitar. 3.4.20.Menjelaskan cara kerja mesin fotokopi. 4.4.1. Menyajikan hasil pengamatan tentang gejala listrik pada mesin fotokopi.

C. Tujuan Pembelajaran Pertemuan 1 : 1. Melalui diskusi kelompok, peserta didik dapat menyebutkan contoh gejala kelistrikan yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari. 2. Melalui diskusi, peserta didik dapat membandingkan peristiwa yang terjadi pada penggaris plastik yang digosokkan pada rambut yang kering dengan yang digosokkan pada kain. 3. Melalui diskusi kelompok, peserta didik dapat mengidentifikasi jenis-jenis muatan listrik. 4. Melalui diskusi, peserta didik dapat menjelaskan interaksi dua muatan listrik. 5. Melalui diskusi , peserta didik dapat menjelaskan fungsi dan prinsip kerja elektroskop. Pertemuan 2 : 6. Melalui diskusi, peserta didik dapat menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi besar gaya Coulomb dan muatan listrik. 7. Melalui diskusi, peserta didik dapat menghitung besarnya gaya Coulomb dua muatan listrik. 8. Melalui diskusi, peserta didik dapat menganalisis interaksi dua benda bermuatan karena pengaruh jarak. |Rencana Pelaksanaan Pembelajaran IPA-IX

118

9. Melalui diskusi, peserta didik dapat menganalisis beda potensial dua benda bermuatan. Pertemuan 3 : 10. Melalui diskusi, peserta didik dapat menghitung besar medan listrik. 11. Melalui diskusi, peserta didik dapat membedakan jenis rangkaian listrik terbuka dan rangkaian listrik tertutup. 12. Melalui diskusi, peserta didik dapat mengidentifikasi bagian sel saraf. 13. Melalui diskusi, peserta didik dapat menjelaskan fungsi akson dan neurit. 14. Melalui diskusi, peserta didik dapat menyebutkan zat kimia yang berfungsi menghantarkan rangsangan listrik. Pertemuan 4 : 15. Melalui diskusi, peserta didik dapat menghitung beda potensial listrik. 16. Melalui diskusi, peserta didik dapat menjelaskan tentang prinsip kelistrikan pada saraf manusia. 17. Melalui diskusi, peserta didik dapat mengidentifikasi hewan-hewan yang dapat menghasilkan listrik. 18. Melalui diskusi, peserta didik dapat menyebutkan sistem khusus pada hewan yang dapat menghasilkan listrik. 19. Melalui observasi, peserta didik dapat menyebutkan penggunaan teknologi listrik di lingkungan sekitar. Pertemuan 5 : 20. Melalui diskusi kelompok, peserta didik dapat Menjelaskan cara kerja mesin fotokopi. 21. Melalui studi lapangan, peserta didik dapat menyajikan hasil penelusuran informasi dari berbagai sumber tentang gejala listrik pada mesin fotokopi. 22. Ulangan Harian D. Materi Pembelajaran Pertemuan 1 : Gejala Kelistrikan : Setiap benda tersusun oleh partikel-partikel yang lebih kecil. Partikel zat yang ukurannya paling kecil dan tidak dapat dibagi-bagi lagi disebut atom. Namun, atom ternyata terdiri atas bagian-bagian yang lebih kecil. Tiap atom tersusun dari inti atom dan elektron. Inti atom (nukleus) terdiri atas proton dan neutron. Adapun, elektron bergerak mengelilingi inti atom pada lintasannya dan mendapat gaya tarik inti atom. Partikel yang bermuatan negatif disebut elektron. Partikel yang bermuatan positif disebut proton. Massa proton dan elektron lebih besar dibandingkan dengan massa elektron. Setiap benda mempunyai dua muatan, yaitu muatan positif dan negatif dengan jumlah yang sama. Jika benda tersebut digosokkan, maka akan terjadi perubahan muatan. Saat sisir plastik digosokkan pada rambut, muatan negative yang terdapat pada sisir plastik akan bertambah. Ketika sisir plastik didekatkan pada kertas maka akan terjadi gaya listrik (tarik-menarik), kenapa begitu karena muatan negatif pada kertas menjauhi sisir sehingga sisi kertas yang dekat sisir menjadi lebih positif. Akibatnya kertas akan tertarik oleh sisir plastik. |Rencana Pelaksanaan Pembelajaran IPA-IX

119

Kalian telah mengetahui bahwa apabila penggaris atau mistar plastic digosokgosokkan pada rambut yang kering, kemudian didekatkan pada sobekan kertas kecil, maka sobekan kertas kecil tersebut akan tertarik dan menempel pada penggaris. Mengapa hal itu dapat terjadi? Karena penggaris plastik yang digosok-gosokkan pada rambut, menjadi bermuatan listrik. Muatan listrik itulah yang menyebabkan sobekan kertas kecil dapat tertarik ke penggaris. Perhatikan gambar di samping! Tentu dalam benak kalian timbul pertanyaan, Bagaimana muatan listrik tersebut dapat berada pada penggaris? Sebelum menjawab pertanyaan tersebut, pahamilah terlebih dahulu penjelasan berikut ini. Semua zat yang ada di alam ini tersusun dari atom yang sangat kecil. Atom tersebut terdiri atas partikel-partikel yang bermuatan positif, negatif, dan netral. Muatan positif disebut proton, muatan negatif disebut elektron dan muatan netral disebut neutron. Apakah harus rambut kering? Bagaimana kalau tidak kering, berminyak misalnya? Mengapa harus yang kering? Tentu karena air mempunyai sifat konduktor yang kurang baik dan energi yang ditimbulkan akibat gosokan antara rambut basah dan sisir plastik akan diserap oleh air tersebut, sehingga tidak muncul gejala kelistrikannya.

Inti atom atau disebut nukleus terdiri atas proton dan neutron yang dikelilingi oleh elektron yang bergerak terus-menerus. Elektron pada atom dapat keluar atau masuk ke dalam susunan atom. Jika elektron keluar dari susunan atom, maka jumlah proton dalam atom lebih banyak dari jumlah elektron, sehingga atom menjadi bermuatan positif. Sedangkan apabila elektron masuk pada susunan atom, maka jumlah proton dalam atom lebih sedikit dari jumlah elektron, sehingga atom menjadi bermuatan negatif. Atom |Rencana Pelaksanaan Pembelajaran IPA-IX

120

akan bersifat netral (tidak bermuatan) bila jumlah proton dalam inti atom sama dengan jumlah electron yang mengitari inti atom tersebut. Setelah memahami penjelasan di atas, pertanyaan tadi dapat dijawab dengan penjelasan berikut. Penggaris plastik yang digosokkan pada rambut menjadi bermuatan listrik karena elektron dari rambut berpindah ke penggaris plastik, sehingga penggaris plastik kelebihan elektron. Akhirnya penggaris plastik tersebut menjadi bermuatan negatif. Elektroskop adalah suatu piranti yang dapat digunakan untuk mendeteksi muatan. Sebagaimana diperlihatkan gambar elektroskop dibawah, di dalam sebuah peti kaca terdapat dua buah daun elektroskop yang dapat bergerak (kadang-kadang yang dapat bergerak hanya satu daun saja), biasanya dibuat dari emas. Daun-daun elektroskop ini dihubungkan ke sebuah bola logam yang berada di luar peti kaca melalui suatu konduktor yang terisolasi dari peti.

Apabila benda yang bermuatan positif didekatkan ke bola logam, maka pemisahan muatan terjadi melalui induksi, elektron-elektron ditarik naik menuju bola, sehingga kedua daun elektroskop bermuatan positif dan saling menolak. Proses demikian disebut memuati dengan cara induksi. Sedangkan, jika bola dimuati dengan cara konduksi, maka bola logam konduktor, dan kedua daun elektroskop memperoleh muatan positif karena ditinggalkan elektron-elektron yang bergerak menuju benda bermuatan positif tersebut, sebagaimana ditunjukkan oleh berikut. Pada setiap kasus, makin besar muatan, maka makin lebar pemisahan daun-daun elektroskop.

|Rencana Pelaksanaan Pembelajaran IPA-IX

121

Perlu diketahui bahwa dengan cara diatas, kita tidak dapat menentukan tanda muatan, karena dalam setiap kasus, kedua daun elektroskop saling menolak satu dengan yang lain. Meskipun demikian, suatu elektroskop dapat digunakan untuk menentukan “tanda muatan” jika pertama-tama pemisahan muatan dilakukan dengan cara konduksi, misalnya elektroskop bermuatan negatif, sebagaimana ditunjukkan pada gambar a. Jika benda bermuatan negatif didekatkan, sebagaimana ditunjukkan pada gambar b, maka lebih banyak elektron diinduksi untuk bergerak ke bawah menuju daun-daun elektroskop sehingga kedua daun ini terpisah lebih lebar. Di sisi lain, jika muatan positif didekatkan, maka elektron-elektron akan diinduksi untuk bergerak ke atas, sehingga menjadi lebih negatif dan jarak pisah kedua daun ini menjadi berkurang (menjadi lebih sempit), seperti pada gambar c. Pertemuan 2 : Tahun 1785 seorang fisikawan Prancis yang bernama Charles Agustin Coulomb menyelidiki besarnya gaya yang terjadi pada dua benda yang bermuatan listrik. Alat yang digunakannya adalah neraca puntir (torsion balance). Hasil investigasinya menemukan hubungan bahwa “besarnya gaya listrik sebanding dengan besarnya muatan listrik dua benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pisah antara dua buah benda yang bermuatan listrik”. Pernyataan ini dikenal dengan nama Hukum Coulomb. Sebagai penghargaan atas jasanya, nama coulomb digunakan sebagai satuan muatan listrik. Hukum Coulomb adalah salah satu hukum fisika yang menjelaskan hubungan antara gaya listrik, muatan listrik dan jarak antara muatan listrik. Hukum ini dirumuskan berdasarkan eksperimen yang dilakukan Coulomb sebagaimana telah dijelaskan pada tulisan sebelumnya. Hukum Coulomb menyatakan bahwa besar gaya yang dikerjakan oleh suatu partikel bermuatan listrik pada partikel bermuatan listrik lainnya berbanding lurus dengan hasil kali jumlah muatan kedua partikel dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua partikel bermuatan listrik. Gaya ini bekerja sepanjang garis lurus yang menghubungkan kedua partikel. Gaya listrik bersifat tolak menolak jika muatan listrik kedua partikel sejenis dan gaya listrik bersifat tarik menarik jika muatan listrik kedua partikel tak sejenis.

|Rencana Pelaksanaan Pembelajaran IPA-IX

122

Hukum Coulumb dapat dinyatakan dalam persamaan matematis :

Keterangan rumus : F12 = gaya listrik antara partikel 1 dan partikel 2 q1 = jumlah muatan partikel 1 q2 = jumlah muatan listrik partikel 2 r12 = jarak antara partikel 1 dan partikel 2 (baca : epsilon nol) = 8,854 x 10-12 C2/N.m2 k = (konstanta Coulomb) = 9 x 109 N.m2/C2

F21 adalah gaya yang dikerjakan muatan q2 pada muatan q1, sedangkan F12 adalah gaya yang dikerjakan muatan q1 pada muatan q2. F21 dan F12 saling tolak menolak ketika muatan q1 dan q2sejenis dan saling tarik menarik ketika muatan q 1 dan q2 tak sejenis. F21 dan F12 mempunyai nilai yang sama, berlawanan arah dan bekerja pada benda yang berbeda, karenanya kedua gaya ini merupakan pasangan gaya aksi reaksi. Pertemuan 3 : Medan listrik didefinisikan sebagai ruangan di sekitar benda bermuatan listrik, di mana jika sebuah benda bermuatan listrik berada di dalam ruangan tersebut akan mendapat gaya listrik (gaya Coulomb). Medan listrik termasuk medan vektor, sehingga untuk menyatakan arah medan listrik dinyatakan sama dengan arah gaya yang dialami oleh muatan positif jika berada dalam sembarang tempat di dalam medan tersebut. Arah medan listrik yang ditimbulkan oleh benda bermuatan positif dinyatakan keluar dari benda, sedangkan arah medan listrik yang ditimbulkan oleh benda bermuatan negatif dinyatakan masuk ke benda. Untuk menggambarkan medan listrik digunakan garis-garis gaya listrik.Garis-garis gaya listrik yaitu garis lengkung yang dibayangkan merupakan lintasan yang ditempuh oleh muatan positif yang bergerak dalam medan listrik. Garis gaya listrik tidak mungkin akan berpotongan, sebab garis gaya listrik merupakan garis khayal yang berawal dari benda bermuatan positif dan akan berakhir di benda yang bermuatan negatif. Gambar dibawah menggambarkan garis-garis gaya listrik di sekitar benda bermuatan listrik.

|Rencana Pelaksanaan Pembelajaran IPA-IX

123

Kuat medan listrik di suatu titik dalam medan listrik didefinisikan sebagai gaya per satuan muatan listrik di titik itu. Kuat medan listrik dinyatakan dengan lambang E. Untuk menyatakan kuat medan di suatu titik dalam medan listrik perhatikan gambar dibawah, menggambarkan suatu benda bermuatan q yang menimbulkan medan listrik di sekitarnya.

Kita tinjau suatu titik P yang berada pada jarak r dari q. Untuk menentukan kuat medan listrik di titik P, kita letakkan sebuah muatan penguji sebesar q’. Besarnya kuat medan di titik P dapat dituliskan :

di mana : = kuat medan di titik P (Newton/Coulomb) k = Konstanta = 9.109 N m2 C-2 q = muatan listrik penimbul medan (C) r = jarak antara titik P ke muatan q (m) Demikian juga medan listrik termasuk besaran vektor, seperti halnya gaya listrik. Apabila pada suatu titik dipengaruh oleh medan listrik yang ditimbulkan oleh lebih dari satu benda bemuatan, maka kuat medan listrik di tempat itu sama dengan jumlah vektor dari masingmasing kuat medan.

|Rencana Pelaksanaan Pembelajaran IPA-IX

124

Apabila letak benda berada dalam satu garis lurus, maka kuat medan listrik pada titik C adalah : EC = EA + EB

Jika letak benda tidak dalam satu garis lurus. Maka kuat medan listrik di titik C adalah : EC = EA + EB

di mana sudut yang diapit antara dan adalah α Pengertian rangkaian listrik terbuka dan tertutup – Rangkaian listrik merupakan rangkaian yang terdiri dari komponen-komponen elektronika yang disusun dan dibentuk menjadi suatu kesatuan sehingga nantinya komponen-komponen tersebut memiliki fungsi dan berguna. Rangkaian listrik pun juga sering disebut dengan alat-alat listrik yang mempunyai hubungan listrik misalnya saja adalah stop kontak, saklar, tombol, bola lampu dan masih banyak lagi lainnya. Untuk bisa berguna, alat-alat listrik tersebut harus disusun sesuai dengan rangkaiannya. Jika Anda salah dalam menyusun rangkaiannya, maka rangkaian listrik tersebut tidak berjalan sebagaimana mestinya. Rangkaian listrik sendiri dibedakan menjadi dua macam yaitu terbuka dan tertutup. Untuk bisa menyala rangkaian listrik itu harus bersifat tertutup. Rangkaian listrik terbuka adalah rangkaian listrik yang dirangkai dengan sedemikian rupa, dimana salah satu bagian arusnya terbuka sehingga tidak terjadi aliran listrik di dalamnya. Rangkaian listrik yang terbuka ini disebut juga dengan rangkaian listrik yang terputus. Bisa saja Anda bayangkan, bagian saklar yang terputus atau terbuka tidak akan memungkinkan ada arus listrik yang bisa melewatinya. Oleh sebab itulah, rangkaian listrik ini harus bersifat tertutup agar aliran listrik bisa kembali berjalan.

|Rencana Pelaksanaan Pembelajaran IPA-IX

125

Agar bisa menyala, rangkaian listrik tentunya harus bersifat tertutup. Kondisi saklar yang tertutup inilah yang nantinya bisa mengalirkan arus listrik sehingga rangkaian listrik bisa menyala. Rangkaian listrik yang tertutup tersebut tidak memiliki pangkal dan juga tidak memiliki ujung. Rangkaian ini terdiri dari beberapa komponen diantaranya adalah kawat penghantar, alat untuk mengukur listrik dan juga sumber penghasil daya listrik. Sumberpenghasil daya listrik tersebut bisa berupa baterai. Rangkaian listrik dapat berupa rangkaian Terbuka atau rangkaian Tertutup. Rangkaian Terbuka tidak dapat mengalirkan arus karena jalannya arus diputus (dibuka). Sedangkan rangkaian tertutup dapat mengalir pada beban dan juga pada sumber.

Pada beban, arus mengalir dari kutub positif menuju kutub negatif. Sedangkan di dalam sumber, arus mengalir dari kutub negatif positif menuju kutub positif. Rangkaian listrik terdiri dari sumber arus listrik dan beban yang dihubungkan dengan menggunakan konduktor. Sistem Saraf ialah suatu sistem koordinasi (Pengaturan Tubuh) yang berupa penghantaran impul saraf ke suatu susunan saraf pusat, pemrosesan impul saraf dan perintah untuk memberi suatu tanggapan rangsangan. Suatu unit terkecil dari pelaksanaan kerja sistem saraf ialah sel saraf ataupun Neuron. Suatu sistem saraf sangatlah berperan dalam suatu iritabilitas tubuh. Iritabilitas memungkinkan makhluk hidup dapat menyesuaikan diri dan menghadapai suatu perubahan-perubahan yang terjadi di lingkunganya jadi, Iritabilitas ialah kemampuan menganggapi rangsangan. Sistem saraf pada manusia itu terdiri dari suatu sel saraf yang biasa di sebut dengan neuron san sel gilial. Neuron memiliki fungsi untuk alat menghantarkan impuls(rangsangan) dari sebuah panca indra menuju otak dan kemudian hasil dari sebuah tanggapan otak akan di kirim menujuke otot. sedangkan sel gilial memiliki fungsi untuk pemberi suatu nutrisi pada neuron. Unit terkecil penyusun sistem saraf ialah sel saraf atau bisa di sebut dengan Neuron. sel saraf ialah sebuah sel yang memiliki fungsi untuk menghantarkan implus atau rangsangan. setiap satu sel saraf (neuron) yang terdiri dari tiga bagian utama yaitu berupa badan sel saraf, dendrit, dan akson.

|Rencana Pelaksanaan Pembelajaran IPA-IX

126

Bagian-Bagian Sistem Saraf • Dendrit ialah suatu serabut sel saraf pendek dan bercabang-cabang. Dendrit ialah perluasan dari badan sel. Dendrit memiliki fungsi untuk menerima dan mengantarkan suatu rangsangan ke badan sel. • Badan Sel ialah suatu bagian yang paling besar dari sel saraf. Badan sel memiliki fungsi untuk menerima rangsangan dari dendrit dan meneruskannya ke akson. Badan sel saraf mengandung inti sel dan sitoplasma. • Nukleus ialah suatu inti sel saraf yang memiliki fungsi untuk sebagai pengatur kegiatan sel saraf (neuron). • Neurit (Akson) ialah suatu tonjolan sitoplasma yang panjang (lebih panjang daripada dendrit), yang memiliki fungsi untuk menjalarkan suatu impuls saraf meninggalkan badan sel saraf ke neuron atau jaringan lainnya. Jumlah akson biasanya hanya satu pada setiap neuron. • Selubung Mielin ialah sebuah selaput y...