PERCOBAAN LISTRIK STATIS MAPEL IPA FISIKA MTS GALBAR LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK KELOMPOK (LKPD) MATERI : LISTRIK STATIS SUB MATERI : MUATAN LISTRIK KELAS : HARI/TANGGAL : NAMA SISWA: 1. 2. 3 4. GURU PEMBIMBING : ABDUL RAHMAN S.Pd MAPEL IPA FISIKA “Tetap tersenyum ! Dunia jie ini” JUDUL PERCOBAAN : Sifat-Sifat Muatan Listrik Statis TUJUAN PERCOBAAN : Mengetahui Sifat-Sifat Muatan Listrik Mengamati Sifat-Sifat Muatan Listrik pada benda LANDASAN TEORI Muatan Listrik Kita telah mengetahui bahwa benda tersusun oleh partikel-partikel zat. Partikel zat yang ukurannya paling kecil dan tidak dapat dibagi-bagi lagi disebut atom. Dalam ilmu pengetahuan selanjutnya, atom ternyata masih dapat dibagi-bagi lagi. Model atom yang sekarang dikenal adalah model atom hasil penyelidikan dan teori-teori yang dikemukakan oleh E. Ruther ford (18711937), Niels Bohr (1885-1962), dan ahli fisika lain dari berbagai negara. Tiap atom tersusun dari inti atom dan elektron. Inti atom (nukleus) terdiri atas proton dan neutro. 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. Gaya ikat inti terhadap elektron antara bahan satu dengan lain berbeda. Karena sesuatu hal, elektron dapat lepas dari lintasannya dan berpindah ke atom lain. Perpindahan elektron tersebut menyebabkan perubahan muatan suatu atom. Berdasarkan hal itu atom dikelompokkan menjadi tiga yaitu bermuatan negatif, bermuatan positif, dan netral. Atom dikatakan bermuatan negatif jika kelebihan elektron, sedangkan atom dikatakan bermuatan positif, jika kekurangan elektron. Adapun, yang dikatakan atom netral jika jumlah proton dan elektronnya sama. Gambar 1.1 Model atom Muatan listrik tidak dapat dilihat oleh mata tetapi efeknya dapat dirasakan dan diamati gejalanya. Besar muatan listrik proton dan elektron adalah sama, tetapi jenisnya yang berbeda. Muatan positif (proton) ditandai dengan “ + “ sedangkan muatan negatif (elektron) ditandai “ – “. Gambar 1.2a benda memiliki masing-masing 4 muatan positif dan muatan negatif. Karena jumlah proton (+) sama dengan jumlah elektron (-), maka benda tersebut termasuk benda netral. Gambar 1.2b benda memiliki 8 muatan positif dan 3 muatan negatif. Karena MAPEL IPA FISIKA “Tetap tersenyum ! Dunia jie ini” jumlah proton (+) lebih banyak daripada jumlah elektron (-) atau benda kurang elektron, maka benda tersebut termasuk bermuatan positif. Gambar 1.2c benda memiliki 3 muatan positif dan 7 muatan negatif. Karena jumlah proton (+) lebih sedikit daripada jumlah elektron (-) atau benda kelebihan elektron, maka benda tersebut termasuk bermuatan negatif. Muatan listrik dilambangkan dengan huruf Q. Satuannya dalam SI adalah coulomb (C). Gambar 1.2 a. Benda netral b. Benda bermuatan positif c. Benda bermuatan negatif Penggaris plastik yang semula dalam keadaan netral (tida bermuatan listrik), sehingga tidak mampu menarik serpihan kertas kecil. Ketika penggaris plastik digosok kain wol berarti memberikan energi kepada elektron untuk berpindah. Perpindahan elektron terjadi pada kain wol menuju penggaris plastik. Penggaris plastik akan bermuatan negatif karena mendapat sejumlah elektron dari Perpindahan elekttron dari gambar 1.3 kain wol ke penggaris kain wol. Akibatnya penggaris plastik kelebihan elektron. Pindahnya elektron pada kain wol mengakibatkan kain wol kekurangan elektron sehingga kain wol bermuatan positif. Penggaris plastik yang telah bermuatan listrik dapat menarik serpihan kertas kecil. Tahukah kamu mengapa serpihan kertas dapat menempel pada penggaris plastik? Untuk mengetahui jawabannya, ikutilah uraian berikut. Benda bermuatan positif maupun negatif dapat menarik benda netral. Benda yang bermuatan listrik berusaha memengaruhi muatan yang tidak sejenis pada benda netral dan berupaya menarik ke arahnya. Akibatnya pada benda netral tersebut terjadi pemisahan muatan. Peristiwa pemisahan muatan listrik pada benda netral akibat benda bermuatan listrik didekatkan disebut induksi listrik. Induksi (pengaruh) listrik ini dapat digunakan untuk membuat benda netral menjadi bermuatan listrik. Benda bermuatan negatif jika didekatkan benda netral akan menarik semua muatan positif benda netral ke salah satu ujung, akibatnya ujung yang lain bermuatan negatif. Jika muatan negatif dihubungkan dengan bumi kemudian diputus, benda netral tadi akn berubah menjadi benda bermuatan positif gambar 1.4 penggaris yang sudah Bermuatan listrik mampu menarik serpihan kertas MAPEL IPA FISIKA “Tetap tersenyum ! Dunia jie ini” Penggaris plastik yang digosok dengan kain wol dapat menarik kertaskertas kecil. Serpihan kertas kecil dapat ditarik penggaris plastik yang telah bermuatan listrik negatif, karena kertas kecil yang netral itu terinduksi oleh muatan negatif dari mistar plastik. Elektron pada ujung kertas yang dekat dengan mistar akan ditolak dan pindah ke bagian ujung lainnya. Adapun, muatan positif kertas kecil akan ditarik dan berkumpul mendekati bagian ujung kertas yang dekat dengan penggaris. Akibat perbedaan jenis muatan tersebut, terjadilah tarik-menarik antara kertas dengan penggaris.Karena penggaris memiliki jumlah muatan yang lebih banyak, maka penggaris dapat menarik kertas kecil. Kejadian yang sama terjadi pada batang kaca dan kain sutra yang mulamula merupakan dua benda netral. Jika batang kaca digosok dengan kain sutra, elektron-elektron dari kaca akan berpindah menuju kain sutra. Kaca menjadi bermuatan positif, karena kekurangan elektron. Kain sutra yang mendapat tambahan elektron akan bermuatan negatif. Gambar 1.5 Batang kaca dan kain sutra sebelum dan setelah digosok Jenis muatan yang dihasilkan bergantung jenis benda yang digosok dan jenis benda yang digunakan untuk menggosok. Kain wol dapat bermuatan positif jika digunakan untuk menggosok penggaris plastik. Namun, kain sutra dapat bermuatan negatif jika digunakan untuk menggosok kaca. Kaca dan kain sutra mula-mula termasuk benda netral. Jika batang kaca digosok dengan kain sutra, akan terjadi perpindahan elektron dari kaca menuju kain sutra. Kaca akan kekurangan elektron sehingga bermuatan positif. ALAT DAN BAHAN 1. Benang wol 2. Sedotan minuman 3. Gunting 4. Plastik mika 5. Gabus 6. Paku 7. Tissu 8. Kertas HVS MAPEL IPA FISIKA “Tetap tersenyum ! Dunia jie ini” 2 buah 2 buah 1 buah 2 buah 1 buah 2 buah 1 bungkus 2 lembar PROSEDUR KERJA Kegiatan I : mengamati muatan listrik pada pipet dan kertas 1. Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan 2. Potong kertas HVS ukuran 4 x 10 cm kemudian lipat menjadi dua bagian. 3. Siapkan gabus ukuran 10 x 10 cm. 4. Tusukkan paku pada gabus menghadap keatas (tidak posisi miring). 5. Letakkan kertas pada ujung paku. 6. Gosokkan pipet pada benang wol/tissue secara searah kurang lebih 1 – 2 menit. 7. Dekatkan ujung pipet pada kertas. 8. Amati apa yang terjadi pada kertas tersebut ! 9. Tuliskan hasil pengamatan pada tabel. Kegiatan II : Mengamati muatan pada listrik tissue dan pipet 1. Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan 2. Potong tissu ukuran kecil. 3. Gosokkan pipet pada benang wol secara searah kurang lebih 1 – 2 menit. 4. Dekatkan pipet pada serpihan tissu 5. Amati apa yang terjadi pada tissu tersebut ! 6. Tuliskan hasil pengamatan pada tabel. Kegiatan II : Mengamati muatan listrik pada tissue dan plastik mika 1. Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan 2. Potong tissu ukuran kecil. 3. Gosokkan benang wol pada plastik secara searah kurang lebih 1 – 2 menit. 4. Dekatkan plastik pada serpihan tissu 5. Amati apa yang terjadi pada tissu tersebut ! 6. Tuliskan hasil pengamatan pada tabel. HASIL PENGAMATAN NO 1 2 3 KEGIATAN ADA INTERAKSI TIDAK ADA muatan listrik pada pipet dan kertas muatan pada listrik tissue dan pipet muatan listrik pada tissue dan plastik mika 1. Mengapa kertas tersebut bisa tertarik pada pipet.? Jelaskan ! ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….. MAPEL IPA FISIKA “Tetap tersenyum ! Dunia jie ini” 2. Mengapa tissu bisa menempel pada pipet.? Jelaskan ! ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….. 3. Mengapa tissu bisa menempel pada plastik.? Jelaskan ! ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… 4. Kesimpulan ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….. DISKUSIKAN 1. Apakah pipet, plastik mika, benang wol, tissue memiliki muatan sebelum digosokkan.? 2. Kapan suatu atom bermuatan positif dan bermuatan negatif dan bermuatan netral JAWAB MAPEL IPA FISIKA “Tetap tersenyum ! Dunia jie ini” LEMBAR KEGIATAN PESERTA DIDIK (LKPD) Materi pokok : Potensial Listrik Kelompok : Anggota 1. 2 3. 4. Kegiatan Percobaan Kegiatan ini bertujuan untuk: Menemukan nilai potensial listrik dan energi potensial disekitar muatan listrik Megidentifikasi potensial listrik diantara beberapa muatan. Mengidentifikasi hubungan antara medan listrik dengan potensial listrik 1. Menyalakan laptop atau komputer dengan menekan tombol ON pada komputer 2. Membuka file materi arus listrik pada folder animasi dan simulasi melalui program Phet, selanjutnya akan muncul tampilan seperti pada gambar berikut: MAPEL IPA FISIKA “Tetap tersenyum ! Dunia jie ini” 3. Untuk melakukan percobaan ini Anda mengambil satu muatan lstrik dan meletakkan pada bagian tengah layar kompoter 4. Tentukan jarak yang akan diukur potensial listriknya 5. Mengukur potensial listrik dengan menggunakan alat ukur. 6. Langkah kerja 3 – 5 dapat diulangi dengan menggunakan beberapa jumlah muatan. 7. Mengukur jarak medan listrik disekitar muatan listrik dengan cara plot oada bagian alat ukur MAPEL IPA FISIKA “Tetap tersenyum ! Dunia jie ini” 8. Isilah tabel hasil pengamatan 9. Bandingkan hasil pengamatan Anda, hasil perkiraan dan hasil pengetesan. Mengapa demikian HASIL PENGAMATAN Tabel 1 Hubungan antara potensil listrik dengan energi potensial listrik. Muatan listrik No potensial listrik (Volt) Energi Potensial Listrik (Joule) Ep = q x V 1 2 3 4 5 1. Bagaimana hubungan antara potensial listrik dengan perubahan energi potensial listrik..? Tabel 2 Potensial listrik yang pada muatan tunggal. Konstanta joule = 9 x 109 Nm2C-2 No Potensial Listrik V = k . q/r muatan uji/ jarak q+ = 2 nC 1 r = q- = -2 nC 2 r = 2. Berapakah potensial listrik yang terdapat pada muatan uji tesebut ? MAPEL IPA FISIKA “Tetap tersenyum ! Dunia jie ini” 3. Bagaimana garis-garis medan listrik pada kedua muatan setelah menghitung potensial listrik .? Gambar 1 Potensial listrik yang pada beberapa muatan yang sejajar. Konstanta joule = 9 x 109 Nm2C-2 MAPEL IPA FISIKA “Tetap tersenyum ! Dunia jie ini” 4. Berapakah potensial listrik yang terdapat pada titik tersebut serta gambarkan garis – garis medan listrik pada titik tersebut. ? 5. Kesimpulan MAPEL IPA FISIKA “Tetap tersenyum ! Dunia jie ini” Nama Kelompok : 1. 2. 3. 4. 5. GAYA DAN MEDAN LISTRIK A. Kompetensi Inti : KI1 : Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya. KI2 : Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. KI 3 : Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. KI 4 : Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, bertindak secara efektif dan kreatif, serta mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan. B. Kompetensi Dasar 1.2 Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan keseimbangan dan perubahan (seperti medan listrik dan medan magnet) yang saling berkaitan MAPEL IPA FISIKA “Tetap tersenyum ! Dunia jie ini” sehingga memungkinkan manusia mengembangkan teknologi untuk mempermudah kehidupan. 2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu, objektif, jujur, teliti, cermat, tekun, hati-hati, bertanggung jawab, terbuka, kritis, kreatif, inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan dan berdiskusi. 2.2 Menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi melaksanakan percobaan dan melaporkan hasil percobaan. 3.5 Memformulasikan gaya listrik, kuat medan listrik, fluks, potensial listrik, energi potensial listrik serta penerapannya pada berbagai kasus 4.5 Melakukan percobaan berikut presentasi hasil percobaan kelistrikan dan manfaatnya dalam kehidupan sehari C. Indikator 1.2 Peserta didik dapat menunjukkan kekagumannya terhadap kebesaran tuhan melalui pembelajaran gaya dan medan listrik 2.1 Peserta didik dapat menunjukkan perilaku ilmiah (sikap teliti, jujur dan tanggung jawab) dalam pembelajaran gaya dan medan listrik 3.5 a. Peserta didik dapat menjelaskan pengertian gaya dan medan listrik b. Peserta didik dapat menggambarkan arah gaya dan medan listrik c. Peserta didik dapat memecahkan soal mengenai gaya dan medan listrik 4.5 Peserta didik dapat menjawab LKPD sesuai dengan simulasi D. Alat dan Bahan Alat : Laptop/komputer, LCD dan Mistar Bahan : Aplikasi Macromedia Flash E. Langkah Kegiatan 1. Menyalakan laptop atau komputer dengan menekan tombol On pada komputer 2. Membuka file gaya dan medan listrik melalui program macromedia flash, lalu pilih menu simulasi →medan listrik →garis gaya, maka akan muncul tampilan seperti gambar berikut: MAPEL IPA FISIKA “Tetap tersenyum ! Dunia jie ini” 3. 4. Ketika mengganti muatan 1 menjadi +1 dan muatan 2 menjadi -1 maka muncul gambar garis-garis gaya seperti berikut: 5. Selanjutnya, mengganti muatan 1 dan muatan 2 sesuai petunjuk guru untuk membedakan garis-garis gaya yang terjadi ketika muatan 1 dan muatan 2 diubah-ubah. F. Pengamatan 1. Dari pengamatan simulasi gaya dan medan listrik yang ditampilkan. a. Gambarkanlah arah muatan positif dengan simbol panah pada gambar di bawah! + MAPEL IPA FISIKA “Tetap tersenyum ! Dunia jie ini” b. Gambarkanlah arah muatan negatif dengan simbol panah pada gambar di bawah! c. Gambarkanlah garis garis medan listrik (arah gaya listrik) pada gambar di bawah! + 2. Dari pengamatan simulasi gaya dan medan listrik yang ditampilkan. a. Diberikan data q1 = + 2q dan q2 = -2q , gambarkanlah garis-garis medan listrik yang terbentuk! b. Diberikan data q1 = + 3q dan q1 = -3q , gambarkanlah garis-garis medan listrik yang terbentuk! MAPEL IPA FISIKA “Tetap tersenyum ! Dunia jie ini” c. Diberikan data q1 = +2q dan q2 = -4q , gambarkanlah garis-garis medan listrik yang terbentuk! d. Diberikan data Q1 = + 3q dan Q2 = +3q , gambarkanlah garis-garis medan listrik yang terbentuk: e. Diberikan data q1 = + 4q dan q2 = -4q , gambarkanlah garis-garis medan listrik yang terbentuk: MAPEL IPA FISIKA “Tetap tersenyum ! Dunia jie ini” f. Diberikan data q1 = -4q dan q2 = -5q , gambarkanlah garis-garis medan listrik yang terbentuk: G. Kesimpulan .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. ..................... ............................................................................................................................ MAPEL IPA FISIKA “Tetap tersenyum ! Dunia jie ini”