II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Prosedur Penelitian Pengembangan

Metode penelitian ini yaitu research and development atau penelitian

pengembangan. Pengembangan yang dilakukan adalah pembuatan media

pembelajaran berupa modul interaktif untuk SMA pada konsep listrik

dinamis. Modul interaktif yang dikembangkan dijadikan sebagai latihan

penguasaan konsep fisika terutama pada materi listrik dinamis

Untuk dapat menghasilkan produk tersebut, digunakan penelitian dan

pengembangan yang diawali dengan analisis kebutuhan. Selanjutnya, untuk

menguji produk agar dapat berfungsi di masyarakat luas, maka diperlukan

penelitian dan pengembangan untuk menguji produk tersebut. Dalam menguji

produk yang telah dibuat ada beberapa prosedur yang harus dilakukan.

Beberapa ahli telah mengemukakan prosedur penelitian dan pengembangan,

diantaranya sebagai berikut:

1. Prosedur pengembangan media intruksional pembelajaran menurut

Sadiman dkk. (2011), yang memuat langkah-langkah pokok penelitian

pengembangan yang bertujuan untuk menghasilkan suatu produk.

Prosedur pengembangan Sadiman ini meliputi sepuluh tahapan

pengembangan produk dan uji produk, yaitu: (1) analisis kebutuhan

7

pengembangan, (2) tujuan, (3) pokok materi, (4) instrumen penelitian, (5)

naskah awal/prototipe, (6) evaluasi, (7) revisi, (8) naskah akhir, (9) uji

coba, dan (10) produk final.

2. Prosedur penelitian pengembangan menurut Sugiyono (2010), langkah-

langkah penelitian dan pengembangan sebagai berikut: (1) potensi dan

masalah, (2) mengumpulkan informasi, (3) desain produk, (4) validasi

desain, (5) perbaikan desain, (6) uji coba produk, (7) revisi produk, (8) uji

coba pemakaian, (9) revisi produk, (10) pembuatan produk masal.

3. Prosedur pengembangan media intruksional pembelajaran menurut

Suyanto dan Sartinem (2009), memuat langkah-langkah pokok penelitian

pengembangan yang bertujuan untuk menghasilkan suatu produk. Model

pengembangan tersebut meliputi tujuh prosedur pengembangan produk

dan uji produk, yaitu: (1) analisis kebutuhan, (2) identifikasi sumber daya

untuk memenuhi kebutuhan, (3) identifikasi spesifikasi produk yang

diinginkan pengguna, (4) pengembangan produk, (5) uji internal: uji ahli

desain dan uji ahli materi produk, (6) uji eksternal: uji kemenarikan, uji

kegunaan, dan uji kemanfaatan produk oleh pengguna, (7) produksi

Dari kajian di atas, prosedur penelitian dan pengembangan menurut Sadiaman

dkk. (2011) dan prosedur penelitian pengembangan menurut Sugiyono (2010)

memerlukan waktu yang cukup lama, sehingga tidak memilih prosedur

penelitian pengembangan menurut Sadiman dkk. (2011) dan prosedur

penelitian pengembangan Sugiyono (2010) karena keterbatasan waktu studi

8

dari peneliti. Tahap penelitian dan pengembangan yang dilakukan peneliti

menggunakan prosedur penelitian pengembangan menurut Suyanto dan

Sartinem (2009) yang hanya melalui 7 tahapan, yaitu: (1) analisis kebutuhan

yang dilakukan pada kelas XI IPA4 SMA N 5 Bandar Lampung, (2)

identifikasi sumber daya untuk memenuhi kebutuhan yang dilakukan pada

SMA N 5 Bandar Lampung, (3) identifikasi spesifikasi produk yang

diinginkan pengguna untuk membuat modul interaktif, (4) pengembangan

produk dikembangkan berupa modul interaktif, (5) uji internal: uji ahli desain

media dan uji ahli materi produk dilakukan kepada dosen pendidikan fisika

ahli desain media pembelajaran dengan latar belakang pendidikan bidang

teknologi pendidikan dan uji ahli materi dipilih dosen pendidikan fisika yang

ahli dalam pemahaman materi fisika SMA, (6) uji eksternal: uji kemenarikan,

uji kegunaan, dan uji kemanfaatan produk dilakukan pada kelas X1 SMA N 5

Bandar Lampung, (7) produksi modul interaktif dilakukan dengan cara

publish secara offline.

B. Modul

Modul adalah bahan ajar yang relatif mudah dipelajari sendiri oleh siswa

secara mandiri dengan bantuan terbatas dari orang lain. Modul disiapkan

untuk memudahkan siswa belajar sesuai dengan kecepatan dan

kemampuannya sendiri. Sanjaya (2010: 156), dalam sebuah modul minimal

berisi tentang:

a. Tujuan yang harus dicapai, yang biasanya dirumuskan dalam

bentuk perilaku yang spesifik sehingga keberhasilannya dapat

diukur.

9

b. Petunjuk penggunaan, yakni petunjuk bagaimana siswa

mempelajari modul.

c. Kegiatan belajar,berisi tentang materi yang harus dipelajari oleh

siswa.

d. Rangkuman materi, yakni garis-garis besar materi pelajaran.

e. Tugas dan latihan.

f. Sumber bacaan, yakni buku-buku bacaan yang harus dipelajari

untuk mempelajari untuk memperdalam dan menambah wawasan.

g. Item-item tes, soal-soal yang harus dijawab untuk melihat

keberhasilan siswa dalam penguasaan materi pelajaran.

h. Kriteria keberhasilan, yakni rambu-rambu keberhasilan siswa

dalam mempelajari modul.

i. Kunci jawaban.

Kutipan di atas merupakan penjelasan dari isi modul dalam bentuk cetakan.

Berdasarkan kutipan di atas, modul adalah media instruksional yang dibuat

dengan tujuan siswa dapat belajar mandiri sesuai dengan kecepatan masing-

masing, tanpa terikat oleh waktu, tempat, dan hal-hal lain di luar dirinya

sendiri.

Modul memiliki manfaat bagi pelaku pendidikan, yaitu peserta didik.

Manfaat modul ini bagi peserta didik berdasarkan Suprawoto (2009: 2) yaitu:

1. peserta didik memiliki kesempatan melatih diri belajar secara

mandiri,

2. belajar menjadi lebih menarik karena dapat dipelajari di luar kelas

dan di luar jam pembelajaran,

3. berkesempatan mengekspresikan cara-cara belajar yang sesuai

dengan kemampuan dan minatnya,

4. berkesempatan menguji kemampuan diri sendiri dengan

mengerjakan latihan yang disajikan dalam modul,

5. mampu membelajarkan diri sendiri,

6. mengembangkan kemampuan peserta didik dalam berinteraksi

langsung dengan lingkungan dan sumber belajar lainnya.

Selain itu juga modul memeiliki manfaat bagi pendidik. Manfaat modul untuk

pendidik berdasarkan Suprawoto (2010: 2) yaitu:

1. mengurangi ketergantungan terhadap ketersediaan buku teks,

10

2. memperluas wawasan karena disusun dengan menggunakan

berbagai referensi,

3. menambah khasanah pengetahuan dan pengalaman dalam menulis

bahan ajar,

4. membangun komunikasi yang efektif antara dirinya dengan peserta

didik karena pembelajaran tidak harus berjalan secara tatap muka,

5. menambah angka kredit jika dikumpulkan menjadi

buku/multimedia dan diterbitkan.

Keuntungan yang diperoleh dari pembelajaran dengan penerapan modul

Santyasa (2010: 11) adalah sebagai berikut:

1. Meningkatkan motivasi siswa, karena setiap kali mengerjakan

tugas pelajaran yang dibatasi dengan jelas dan sesuai dengan

kemampuan.

2. Setelah dilakukan evaluasi, guru dan siswa mengetahui benar, pada

modul yang mana siswa telah berhasil dan pada bagian modul yang

mana mereka belum berhasil.

3. Siswa mencapai hasil sesuai dengan kemampuannya.

4. Bahan pelajaran terbagi lebih merata dalam satu semester.

5. Pendidikan lebih berdaya guna, karena bahan pelajaran disusun

menurut jenjang akademik.

Berdasarkan kutipan Suprawoto dan Santyasa di atas dapat disimpulkan

bahwa modul bermanfaat bagi peserta didik yaitu peserta didik

mengembangkan kemampuannya dalam berinteraksi langsung dengan

lingkungan dan sumber belajar lain sesuai dengan kemampuannya.

Sedangkan, bagi pendidik yaitu menambah wawasan dan memudahkan dalam

mengevaluasi hasil belajar peserta didik.

C. Modul Interaktif

Mukti dan Hwa (2004: 143), berpendapat bidang pendidikan dihadapkan

dengan berbagai tantangan baru dalam memenuhi tuntutan pengajaran dan

belajar untuk abad ke-21. Salah satu tantangan baru adalah panggilan untuk

11

integrasi ICT (Information Comunication and Technology) dalam proses

belajar mengajar sebagai alternatif. Multimedia misalnya, memiliki potensi

dalam mengubah ruang kelas tradisional menjadi dunia lingkungan imajinasi

tak terbatas.

Pembelajaran interaktif adalah pembelajaran dimana didalamnya terjadi

interaksi baik antara siswa dan guru ataupun siswa dan media/sumber belajar

yang digunakan untuk mencapai indikator pembelajaran. Definisi tersebut

didukung oleh pendapat Munir dan Sanjaya, seperti kutipan dibawah ini:

Dalam proses pembelajaran interaktif, terjadi beberapa bentuk

komunikasi, yaitu satu arah (one ways communication), dua arah (two

ways communication), dan banyak arah (multi ways communication)

berlangsung antara pengajar dan pebelajar. Pengajar menyampaikan

materi pembelajaran dan pembelajar memberikan tanggapan (respon)

terhadap materinya. Dalam pembelajaran interaktif pengajar berperan

sebagai materi, menerima umpan balik dari pembelajar, dan

memberikan penguatan (reinforcement) terhadap hasil belajar yang

dicapai pembelajaran Munir (2010: 88).

Selanjutnya, Sanjaya (2010: 172) menyatakan bahwa:

Prinsip interaktif mengandung makna, bahwa mengajar bukan hanya

sekedar menyampaikan pengetahuan dari guru ke siswa; akan tetapi

mengajar dianggap sebagai proses mengatur lingkungan yang dapat

merangsang siswa untuk belajar.

Berdasarkan uraian di atas mengenai pembelajaran interaktif, maka modul

interaktif dapat didefinisikan sebagai sebuah multimedia yang berupa

kombinasi dua atau lebih media (audio, teks, grafik, gambar, animasi dan

video) yang disajikan dalam bentuk compact disk (CD) dan terjadi interaksi

(hubungan timbal balik/komunikasi dua arah atau lebih) antara media dan

penggunanya. Seperti halnya modul dalam bentuk cetakan, modul non

12

cetakan ini bertujuan agar peserta didik dapat mengembangkan

kemampuannya dalam berinteraksi langsung dengan lingkungan dan sumber

belajar lain sesuai dengan kemampuannya secara mandiri.

Munir (2010: 92) berpendapat bahwa:

Terdapat tiga modul yang biasa dikembangkan di dalam pengembangan

pembelajaran berbasis komputer, yaitu Modul Pengukuhan (untuk

pengukuhan pengajaran pengajar atau mengukuhkan pembelajaran

pembelajar), Modul Pengulangan (untuk pembelajar yang kurang

paham dan perlu mengulangi lagi), dan Modul Pengayaan (untuk

pembelajar yang cepat paham dan memerlukan bahan tambahan sebagai

pengayaan).

Modul interaktif ini merupakan bahan pelajaran yang bersifat mandiri

sehingga perlu dikemas sedemikian rupa sehingga melalui modul ini siswa

dapat belajar secara mandiri.

Hubing dkk. (2002: 159) mengungkapkan bahwa, modul interaktif harus

ringkas, fleksibel, dan dapat secara efektif melengkapi alat pembelajaran di

kelas. Modul juga harus meningkatkan kemampuan pemecahan masalah atau

memperjelas konsep untuk dipertimbangkan layak dimasukkan dalam kelas

terbatas waktu yang tersedia. Akhirnya yang paling penting, modul berbasis

komputer yang efektif harus memenuhi tantangan memegang perhatian siswa.

Hasil penelitian Stelzer dkk. (2008: 182) menyatakan bahwa sebuah studi

dilakukan membandingkan keampuhan modul pembelajaran multimedia

dengan buku teks untuk siswa secara acak ditugaskan untuk tiga kelompok

yang berbeda mengalami persentase yang berbeda. Satu kelompok menerima

multimedia pembelajaran modul dan dua lainnya menerima presentasi

13

melalui teks tertulis. Semua siswa kemudian diuji pada pembelajaran mereka

dua minggu kemudian para siswa menerima multimedia modul pembelajaran

lebih baik daripada siswa menggunakan buku teks.

D. Software Pendukung Dalam Pembuatan Modul Interaktif

1. Learning Content Development System (LCDS)

LCDS digunakan untuk membuat modul interaktif dengan format file html.

Microsoft menyediakan LCDS merupakan software gratis yang

memungkinkan untuk menciptakan konten pembelajaran yang berkualitas

tinggi, interaktif dan dapat diakses secara online. LCDS memungkinkan

setiap orang dalam komunitas atau organisasi tertentu untuk menerbitkan

e-learning dengan menggunakan LCDS secara mudah dengan konten yang

dapat disesuaikan, interaktif activity, kuis, games, ujian, animasi, demo,

dan multimedia lainnya Taufani dan Iqbal (2011: 2).

Syarat yang diperlukan untuk menjalankan LCDS:

a) Operating system: windows XP service pack 3

b) Browser: microsoft mnternet explorer 7.0 or later

c) Developer platform: microsoft .net framework 3.5 or later

d) XML software development services: microsoft core XML services

(MSXML) 6.0

e) Installation and configuration service: windows installer 3.1

14

f) Multimedia player: adobe flash player 8 or later, microsoft silverlight

2.0

Manfaat menggunakan LCDS:

a) Mengembangkan dan mempublish konten dengan cepat, tepat waktu

dan relevan.

b) Memberikan konten web yang sesuai dengan SCORM 1.2 dan dapat di

host dalam sebuah learning management system.

c) Upload atau publish konten yang ada. (LCDS mendukung beberapa

format file).

d) Membuat rich e-learning content yang berbasiskan silverlight secara

mudah.

e) Mengembangkan struktur pelatihan dan dengan mudah mengatur

ulang setiap saat.

Beberapa fitur terbaru pada LCDS v2.5, sebagai berikut:

a) Kompatibel dengan firefox 3.5.9 dan firefox 3.6.3.

b) Microsoft silverlight 4 Media Player untuk animasi yang meliputi

closed captioning.

c) Peningkatan aksesibilitas keyboard dan untuk tile game, adventure

interactivity, dan voice of the expert element.

d) Authoring LCDS dan e-learning dibuat sepenuhnya kompatibel

dengan microsoft silverlight 4.0.

15

Langkah membuat konten pada LCDS:

1. Create: Pada tahap pertama yaitu membuat konten course/pelatihan.

Menentukan tema, nama, struktur dan jenis pelatihan. Pada LCDS

telah tersedia template-template untuk setiap topik yang memudahkan

untuk membuat konten e-learning yang berkulitas.

2. Review: Template yang sesuai konten pelatihan dapat dilihat pada

menu preview. Hal ini memudahkan untuk mengetahui hasil e-

learning yang telah dibuat.

3. Refine: Untuk mengedit kembali template yang diinginkan.

4. Delight: Publikasikan pelatihan dan mendistribusikannya kepada

audiens melalui web

Gambar 2.1 Tampilan area kerja LCDS

2. Pinnacle Studio 14

Pinnacle studio 14 adalah sebuah program video editing untuk semi

profesional dan cukup populer dipergunakan oleh banyak kalangan karena

kemudahan dan kelengkapan fiturnya. Tampilan jendela pada program

pinnacle studio 14 terdiri dari :

16

a. Tombol Switch

Pada bagian ini terdapat tiga tombol utama yaitu Capture, Edit, dan

Make movie, ketiga tombol ini mencerminkan proses capture kemudian

dilakukan pengeditan, dan terakhir produksi final.

b. Album

Album merupakan tempat penyimpanan dan pengambilan bahan

sumber untuk menyusun video, didalam album terdapat video sumber,

title, transisi, images, suara, dll.

c. Jendela Movie

Movie merupakan jendela untuk melakukan proses penyusunan dan

pengeditan video. Jendela movie digunakan untuk meletakan objek klip

video, title, transisi, suara, dan image yang membentuk sebuah video

final.

d. Jendela Preview

Jendela merupakan tempat melihat dan memainkan sebuah clip video

dan audio.

Untuk proses produksi video dibagi menjadi tiga tahap, yaitu capture

(menangkap video), edit (mengedit video) dan make movie (membuat

video final dalam bentuk file atau VCD dan DVD)

Gambar 2.2. Tahap produksi video dalam pinnacle studio 14

Capture Edit Make Movie

17

Gambar 2.3. Tampilan capture video

Capture adalah digunakan untuk menangkap gambar video dari camcoder.

Penangkapan gambar membutuhkan penanganan khusus, gambar video

hasil tangkapan di simpan dalam bentuk file video dengan format AVI atau

MPEG.

Gambar 2.4. Tampilan edit video

Menu edit digunakan untuk penyusunan video, image, suara, transisi,

narasi dan title berdasarkan skenario yang diinginkan.

18

Gambar 2.5. Tampilan make movie video

Make movie digunakan untuk membuat video final dari video hasil

komposisi (pengeditan) yang telah dilakukan pada tahapan kedua. Video

final yang dihasilkan dalam berupa file

Pinnacle studio 14 digunakan untuk membuat video atau mengedit video

yang ada dalam modul interaktif.

3. Macromedia Flash

Macromedia flash merupakan sebuah program aplikasi standar authoring

tool profesional yang digunakan untuk membuat animasi vektor dan

bitmap yang sangat menakjubkan untuk membuat suatu situs web yang

interaktif, menarik dan dinamis. Software ini berbasis animasi vektor yang

dapat digunakan untuk menghasilkan animasi web, presentasi, game, film,

maupun CD interaktif, CD pembelajaran.

Macromedia flash adalah program animasi yang banyak digunakan

animator untuk menghasilkan animasi yang profesional. Di antara

19

program-program animasi yang ada, macromedia flash merupakan

program yang fleksibel dalam pembuatan animasi, seperti animasi, game,

company profile, presentasi, movie, dan tampilan animasi lainnya.

Macromedia flash digunakan untuk membuat animasi pada modul

interaktif dengan format swf. Adapun tampilan halaman kerja macromedia

flash MX, dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Tampilan area kerja macromedia flash.

Macromedia flash juga mengenalkan bagaimana membuat movie clip,

animasi frame, animasi tween motion, serta perintah action script-nya.

4. Adobe Photoshop CS 5 Portable

Adobe photoshop 5 merupakan salah satu program aplikasi yang ditujukan

untuk menyunting dan memanipulasi image (image-editing). Dengan

adobe photoshop 5 dapat dengan mudah membuat dan menyunting image

dengan kualitas yang tinggi yang siap untuk dicetak, ditempatkan di situs

web dan untuk keperluan lainnya (Cristian, 2015).

Adobe photoshop 5 merupakan program aplikasi pengolah image atau

gambar bitmap, image atau gambar bitmap yang sering disebut raster,

20

merupakan gambar yang dibentuk dari grid-grid warna. Grid ini adalah

elemen dasar dari sebuah image atau gambar yang disebut pixel atau

picture elements. Adobe photoshop CS 5 portable digunakan untuk

mengedit gambar yang akan digunakan untuk membuat modul interaktif.

Gambar 2.7. Tampilan area kerja photoshop CS 5 portable

5. Adobe Flash Player

Adobe flash adalah salah satu perangkat lunak komputer yang merupakan

produk unggulan adobe systems. Adobe flash digunakan untuk membuat

gambar vektor maupun animasi gambar tersebut. Berkas yang dihasilkan

dari perangkat lunak ini mempunyai file extension .swf dan dapat diputar

di penjelajah web yang telah dipasangi adobe flash player (Bonaditya,

2015).

adobe flash player digunkan untuk membuka file animasi yang memiliki

format swf pada modul interaktif.

21

6. Mozilla Firefox

Fitur firefox meliputi penggunaan tab, pengecekan ejaan,

pencarian, markah buku (bookmark), mengembalikan session,

pengunduhan, dan private browsing. firefox menerapkan beberapa standar

web, termasuk HTML4 (juga sebagian HTML5), XML, XHTML,CSS,

javascript, dan DOM (Future, 2015).

Di antara fitur populer firefox adalah pemblokir pop-up yang sudah

terpasang di dalamnya, dan sebuah mekanisme pengembangan (extension)

untuk menambah fungsionalitas tambahan. Meskipun fitur-fitur ini sudah

tersedia untuk beberapa lamanya di peramban-peramban web lainnya.

firefox merupakan peramban web pertama yang mendapatkan penerimaan

dalam skala sebesar ini.

Mozilla firefox digunakan untuk membuka modul interaktif yang telah

dibuat dengan format file html.

7. Microsoft Silverlight

Microsoft silverlight adalah sebuah plug-in lintas browser dan lintas

platform untuk menyajikan pengalaman media berbasis .net generasi

selanjutnya serta aplikasi-aplikasi web yang interaktif. silverlight dapat

menghantarkan RIA (Rich Internet Application) seperti video, audio,

dan animasi yang menarik dan interaktif (Agung, 2013).

22

microsoft silvelight adalah plug-in yang digunakan untuk dapat membuka

modul interaktif pada mozilla firefox.

E. Listrik Dinamis

Listrik terbentuk karena energi mekanik dari generator yang menyebabkan

perubahan medan magnet di sekitar kumparan. Perubahan ini menyebabkan

timbulnya aliran muatan listrik pada kawat/penghantar. Aliran muatan

listrik pada kawat dikenal sebagai arus listrik. Aliran muatan dapat berupa

muatan positif (proton) dan muatan negatif (elektron). Aliran listrik yang

mengalir pada penghantar dapat berupa arus searah atau direct current (DC)

dan dapat berupa arus bolak-balik atau alternating current (AC). Listrik

pada dasarnya dibedakan menjadi dua macam, yaitu listrik statis (berkaitan

dengan muatan listrik dalam keadaan diam) dan listrik dinamis (berkaitan

dengan muatan listrik dalam keadaan bergerak). Pada saat saklar pada

suatu rangkaian listrik ditutup, lampu akan menyala, dan sebaliknya saat

saklar dibuka lampu mati.

1. Arus Listrik

Arus listrik adalah aliran muatan-muatan listrik pada suatu rangkaian

tertutup. Arus listrik dapat timbul karena ada beda potensial pada dua

titik dan arahnya dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah.

Besarnya arus listrik dinamakan kuat arus listrik didefinisikan sebagai

banyaknya muatan positif yang melalui suatu titik tiap satu satuan

waktu.

23

Gambar 2.8. Kuat arus listrik merupakan kelajuan muatan yang

melewati suatu luasan tertentu

Dalam suatu selang waktu (Δt), muatan yang melewati penampang (𝐴)

pada gambar di atas adalah Δq, sehingga kuat arus listrik (𝐼) yang mengalir

dapat ditulis:

𝐼 = 𝛥𝑞

𝛥𝑡 (pers. 1)

Dengan Δq adalah banyaknya muatan yang mengalir untuk selang waktu

Δt yang sangat kecil. Untuk arus searah, jumlah muatan yang mengalir

melalui penampang kawat/konduktor adalah konstan, sehingga dapat

ditulis:

𝐼 = 𝑞

𝑡 (pers. 2)

Dengan demikian, satuan arus listrik dalam SI adalah Coulumb per sekon

(C/s) atau ampere (A), diambil dari nama seorang fisikawan Perancis

bernama Andre Marie Ampere. Besaran kuat arus 𝐼 termasuk besaran

pokok, sedangkan muatan q dan waktu t adalah besaran turunan.

24

Jika luas penampang yang dilewati arus sebesar 𝐴, rapat arus (𝐽) dapat

ditulis:

𝐽 = 𝐼

𝐴 (pers. 3)

Rapat arus (𝐽) didefinisikan sebagai besarnya kuat arus per satuan luas

penampang. Rapat arus 𝐽 mempunyai satuan A/m2. Kuat arus listrik ini

dapat diukur dengan alat yang dinamakan amperemeter.

2. Mengukur Kuat Arus Listrik

Alat yang dapat digunakan untuk mengetahui kuat arus listrik adalah

amperemeter. Pada pengukuran kuat arus listrik, amperemeter disusun

seri pada rangkaian listrik sehingga kuat arus yang mengalir melalui

amperemeter sama dengan kuat arus yang mengalir pada penghantar.

Cara memasang amperemeter pada rangkaian listrik adalah:

a) Terminal positif amperemeter dihubungkan dengan kutub positif

sumber tegangan (baterai).

b) Terminal negatif amperemeter dihubungkan dengan kutub negatif

sumber tegangan (baterai).

Jika saklar pada rangkaian dihubungkan, maka lampu pijar menyala dan

jarum pada amperemeter menyimpang dari angka nol. Besar simpangan

jarum penunjuk pada amperemeter tersebut menunjukkan besar kuat arus

yang mengalir.

25

Jika saklar dibuka, maka lampu pijar padam dan jarum penunjuk pada

amperemeter kembali menunjuk angka nol. Artinya tidak ada aliran

listrik pada rangkaian tersebut. Dengan demikian, dapat disimpulkan

bahwa arus listrik hanya mengalir pada rangkaian tertutup.

3. Beda Potensial

Potensial listrik adalah banyaknya muatan yang terdapat dalam suatu

benda. Suatu benda dikatakan mempunyai potensial listrik lebih tinggi

daripada benda lain, jika benda tersebut memiliki muatan positif lebih

banyak daripada muatan positif benda lain.

Beda potensial listrik (tegangan) timbul karena dua benda yang memiliki

potensial listrik berbeda dihubungkan oleh suatu penghantar. Beda

potensial ini berfungsi untuk mengalirkan muatan dari satu titik ke titik

lainnya. Satuan beda potensial adalah volt (V). Alat yang digunakan untuk

mengukur beda potensial listrik disebut voltmeter. Secara matematis beda

potensial dapat dituliskan sebagai berikut:

𝑉 = 𝑊𝑄

(pers. 4)

Dengan :

𝑉 : beda potensial (V)

𝑊 : Usaha/ Energi (J)

𝑄 : Muatan (C)

26

4. Alat Ukur Beda Potensial/ Tegangan

Alat yang digunakan untuk mengukur suatu tegangan adalah voltmeter.

Saat mengukur beda potensial listrik, voltmeter harus dipasang secara

paralel dengan benda yang diukur beda potensialnya. Untuk memasang

voltmeter, Anda tidak perlu memotong rangkaian, namun cukup

menghubungkan ujung yang potensialnya lebih tinggi ke kutub positif dan

ujung yang memiliki potensial lebih rendah ke kutub negatif.

5. Hukum Ohm

Hasil eksperimen George Simon Ohm pada tahun 1827 menunjukkan

bahwa arus listrik 𝐼 yang mengalir pada kawat penghantar sebanding

dengan beda potensial 𝑉 yang diberikan pada ujung-ujungnya.

𝐼 ∞ 𝑉 (pers. 5)

Jika beda potensial diperbesar maka arus yang mengalir juga semakin

besar. Hasil eksperimen ini dikenal dengan hukum Ohm. Hubungan antara

V dan I secara grafik adalah:

𝑉

𝐼

Gambar 2.9. Grafik hubungan arus dengan beda potensial

27

Dari gambar tampak bahwa kuat arus listrik sebanding dengan tegangan

yaitu:

𝐼 ∞ 𝑉 (pers. 6)

Sehingga:

𝐼 = 𝐶 𝑉 (pers. 7)

Konduktansi dari konduktor yang merupakan kebalikan dari Resistansi,

maka:

C = 1

𝑅 𝐼 = (

1

𝑅) 𝑉 (pers.8)

Sehingga

𝐼 = 𝑉

𝑅 (pers. 9)

Dengan:

𝑅 : hambatan listrik (Ohm, Ω)

𝑉 : beda potensial atau tegangan (volt, V)

𝐼 : kuat arus listrik (ampere, A)

Perumusan di atas untuk kasus 𝑅 konstan dikenal sebagai Hukum Ohm

yang berbunyi: kuat arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar

listrik sebanding dengan tegangan (beda potensial) antara dua titik pada

penghantar tersebut, asalkan 𝑅 konstan. Melihat grafik hubungan 𝐼

28

terhadap 𝑉, semakin miring (curam) grafik 𝐼 terhadap 𝑉 maka

hambatannya makin besar dan begitu juga sebaliknya.

6. Hambatan Listrik

Resistor adalah suatu komponen dengan bahan konduktor yang dibuat

sedemikian hingga mempunyai hambatan tertentu. Elemen pemanas dalam

kompor listrik, pengering rambut, setrika, dan alat sejenis lainnya

merupakan resistor seperti halnya filamen pada lampu pijar biasa. Resistor

dibuat dengan hambatan yang sangat beragam nilainya untuk digunakan

dalam rangkaian elektronika.

Hambatan (resistence) dari sebuah penghantar diantara titik dapat

didefiisikan dengan menerapkan perbedaan potensial 𝑉 dan mengukur

arus 𝐼, sehingga diperoleh:

𝑅 = 𝑉

𝐼 (pers. 10)

Semakin besar resistivitas, semakin besar pula medan yang diperlukan

untuk menyebabkan sebuah kerapatan arus yang diberikan atau semakin

kecil pula kerapatan arus yang disebabkan oleh sebuah medan yang

diberikan.

Sebuah isolator sempurna akan mempunyai resistivitas tak berhingga.

Logam dan campuran logam mempunyai resistivitas paling kecil dan

merupakan konduktor terbaik. Resistivitas isolator lebih besar daripada

resistivitas logam sebanyak faktor yang sangat besar, yang besarnya 1022.

29

Sebuah material yang menurut Hukum Ohm secara baik dinamakan

sebuah konduktor ohmik atau sebuah konduktor linear. Untuk material

tersebut, pada suatu suhu yang diberikan, 𝜌 adalah sebuah konstanta yang

tidak bergantung pada nilai 𝐸.

Banyak material memperlihatkan penyimpangan yang nyata dari perilaku

Ohm, material itu adalah material nonohmik atau material nonlinear.

Dalam material ini, 𝐽 bergantung pada 𝐸 dengan cara yang lebih rumit.

7. Rangkaian Seri dan Paralel

a) Rangkaian Seri

Rangkaian seri berarti sambungan antara ujung komponen satu dengan

pangkal komponen lain secara berurutan. Dalam susunan seri, kuat

arus yang melalui tiap-tiap penghambat adalah sama besar.

Sedangkan tegangan pada ujung-ujung hambatan pengganti seri sama

dengan jumlah tegangan pada ujung-ujung tiap penghambat. Hubungan

seri komponen-komponen listrik serta rangkaian penggantinya dapat

dilihat pada gambar berikut:

R1 R2

V

II

a b c

Gambar 2.10. Contoh rangkaian yang dihubungkan secara seri

30

Dapat dipahami dari Gambar 2.10 bahwa pada hubungan seri,

komponen-komponen listrik dialiri oleh arus listrik yang sama besar.

Tegangan antara a dan c adalah:

𝑉 = 𝑉𝑎𝑏 + 𝑉𝑏𝑐 = 𝐼𝑅1 + 𝐼𝑅2 = 𝐼(𝑅1 + 𝑅2) (pers. 11)

Karena

𝑉 = 𝐼𝑅𝑎𝑐, maka 𝑅𝑎𝑐 = 𝑅1 + 𝑅2

Dengan kata lain, hambatan gabungan (𝑅𝑔𝑎𝑏) beberapa hambatan yang

terhubung secara seri dapat ditulis:

𝑅𝑔𝑎𝑏 = 𝑅1 + 𝑅2 + … + 𝑅𝑛 (pers. 12)

Hubungan Seri

a. Bertujuan untuk memperbesar hambatan rangkaian.

b. Berfungsi sebagai pembagi tegangan.

𝑉1 ∶ 𝑉2 ∶ 𝑉3 = 𝑅1 ∶ 𝑅2 ∶ 𝑅3

c. Kuat arus yang melewati setiap hambatan adalah sama.

b) Hubungan Paralel

Rangkaian paralel listrik dapat dilihat pada gambar berikut:

31

R1

R2

a b

I2

I1

I

Gambar 2.11. Rangkaian paralel listrik

Dapat dipahami dari gambar di atas bahwa pada hubungan paralel,

komponen-komponen listrik mendapatkan beda potensial yang sama

besar. Dengan menggunakan Hukum I Kirchoff, diperoleh:

𝐼 = 𝐼1 + 𝐼2 (pers. 13)

atau

𝐼 = 𝑉

𝑅1 +

𝑉

𝑅2 = 𝑉 (

1

𝑅1 +

1

𝑅2 ) =

𝑉

𝑅𝑔𝑎𝑏 (pers. 14)

Dari hasil tersebut, dapat disimpulkan bahwa hambatan gabungan

(𝑅𝑔𝑎𝑏) beberapa hambatan yang terhubung secara paralel dapat

dituliskan sebagai:

1

𝑅𝑔𝑎𝑏 =

1

𝑅1 +

1

𝑅2 (pers. 15)

Jika ada n buah hambatan yang dihubungkan secara paralel, hambatan

penggantinya 𝑅𝑔𝑎𝑏 akan memenuhi:

1

𝑅𝑔𝑎𝑏 =

1

𝑅1 +

1

𝑅2 + … +

1

𝑅𝑛 (pers. 16)

32

Untuk dua hambatan yang dihubungkan secara paralel dapat ditulis:

𝑅𝑔𝑎𝑏 = 𝑅1 𝑅2

𝑅1+𝑅2 (pers. 17)

Sedangkan, jika ada n buah resistor yang sama besar yang dihubungkan

secara paralel, dapat ditulis:

𝑅𝑔𝑎𝑏 = 𝑅

𝑛 (pers. 18)

Salah satu contoh hubungan paralel adalah peralatan listrik di rumah

kita. Peralatan-peralatan harus mendapat tegangan yang sama, misalnya

220 V. Jadi, seluruh peralatan terhubung secara paralel terhadap sumber

tegangan.

Hubungan Paralel

a. Bertujuan untuk memperkecil hambatan rangkaian

b. Berfungsi sebagai pembagi arus.

𝐼1 ∶ 𝐼2 ∶ 𝐼3 = 1

𝑅1+

1

𝑅2+

1

𝑅3

c. Beda potensial setiap hambatan adalah sama.

8. GGL dan Tegangan Jepit

Ggl adalah tegangan antar kedua kutub baterai ketika baterai tidak

terbebani (tidak mensuplai arus). Tegangan jepit 𝑉 adalah tegangan jepit

antar kedua kutub baterai jika baterai terbebani.

33

𝑉𝑗𝑒𝑝𝑖𝑡 = 𝜀 – 𝐼𝑟 = 𝐼𝑅 (pers. 19)

Dengan demikian, beda potensial antara kutub suatu elemen (tegangan

jepit) tidak konstan. Jika kuat arus bertambah, tegangan (beda potensial)

antara kutub-kutubnya berkurang. Ini karena hambatan dalam suatu

elemen. Persamaan di atas sering digunakan untuk menentukan kuat arus

listrik mengalir dalam suatu rangkaian sederhana, yaitu:

𝐼 = 𝑉𝑗𝑒𝑝𝑖𝑡

𝑅 =

𝜀

𝑅+𝑟 (pers. 20)

Arah arus listrik pada baterai

a) Jika arus listrik keluar dari kutub positif suatu baterai, berarti baterai

tersebut sedang dipakai (memberikan energi listrik)

b) Sebaliknya, jika arus listrik masuk ke kutub positif suatu baterai,

berarti baterai tersebut sedang diisi (menerima energi listrik)

9. Hukum I Kirchoff tentang Arus pada Titik Simpul

Rangkaian listrik biasanya terdiri dari banyak hubungan, sehingga akan

terdapat banyak cabang maupun titik simpul. Titik simpul adalah titik

pertemuan tiga cabang atau lebih.

Bunyi dari Hukum I Kirchoff yaitu:

Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik simpul sama dengan

jumlah kuat arus listrik yang keluar dari titik simpul tersebut.

34

Hukum I Kirchoff sebenarnya tidak lain dari hukum kekekalan muatan

listrik, seperti analogi gambar berikut:

I2

I3I1Aliran keluar

Aliran masuk

(a) (b)

Gambar 2.12. (a) Skema diagram untuk Hukum I Kirchoff,

(b)Analogi mekanik Hukum I Kirchoff

Secara matematis, Hukum I Kirchoff dapat ditulis:

𝛴𝐼𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 = 𝛴𝐼𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 (pers. 21)

10. Hukum II Kirchoff

Ada rangkaian yang tidak dapat disederhanakan dengan menggunakan

kombinasi seri dan paralel. Jika ada dua atau lebih ggl di dalam rangkaian,

atau komponen rangkaian dihubungkan dengan cara yang rumit. Misalnya,

seperti pada Gambar 2.13, 𝑅1 dan 𝑅2 tidak paralel karena ujung bawah

kedua resistor dipisahkan oleh 𝑅3. 𝑅1dan 𝑅3 tidak seri karena arus yang

keluar dari 𝑅1 dapat mengalir ke 𝑅3 atau ke 𝑅4. Penyederhanaan rangkaian

seperti ini memerlukan suatu teknik khusus yang bukan merupakan

kombinasi seri maupun paralel.

35

R1

R4

R3

R2

R5

ε

Gambar 2.13. Rangkaian ini tidak dapat dianalisis dengan

menggunakan kombinasi seri dan parallel

Untuk menyederhanakan rangkaian yang rumit, dapat digunakan Hukum II

Kirchoff yang berbunyi:

Di dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya gerak listrik (𝜀)

dengan penurunan tegangan (𝐼𝑅) sama dengan nol.

Secara matematis, dapat ditulis:

𝛴𝜀 + 𝛴𝐼𝑅 = 0 (pers. 22)

Aturan untuk menggunakan Hukum II Kirchoff ini adalah sebagai berikut:

a. Pilih loop untuk masing-masing lintasan tertutup dengan arah tertentu.

Pada dasarnya, pemilihan arah loop bebas. Tetapi jika memungkinkan,

usahakan searah dengan arus.

b. Jika pada suatu cabang, arah loop sama dengan arah arus, penurunan

tegangan (𝐼𝑅) bertanda positif. Sedangkan jika berlawanan arah,

penurunan tegangan (𝐼𝑅) bertanda negatif.

c. Jika saat mengikuti arah loop, kutub sumber tegangan yang lebih

dahulu dijumpai adalah kutub positif, ggl 𝜀 bertanda positif.

36

Sebaliknya, jika kutub negatif yang lebih dahulu dijumpai adalah

kutub negatif, ggl 𝜀 bertanda negatif.

11. Energi dan Daya Listrik

Suatu hambatan yang dilalui oleh arus listrik, hambatan tersebut menjadi

panas karena tumbukan antara muatan yang mengalir dengan elektron

konduktor. Dengan kata lain, muatan yang mengalir (𝑞) karena adanya

beda potensial (𝑉) pada konduktor memberikan energi (𝑊) sebesar:

𝑊 = 𝑞 (pers. 23)

Karena muatan listrik 𝑞 = 𝐼𝑡 dan beda potensial 𝑉 = 𝐼𝑅, Persamaan di

atas dapat ditulis menjadi tiga bentuk berikut:

𝑊 = 𝑉 𝐼 𝑡 (pers. 24)

𝑊 = 𝑉²

𝑅 𝑡 (pers 25)

Daya didefinisikan sebagai energi per satuan waktu. Secara matematis,

daya listrik (𝑃) dapat ditulis:

𝑃 = 𝑊

𝑡 (pers. 26)

Dengan memperhatikan persamaan (2), daya listrik (𝑃) dapat juga

diperoleh dari hubungan:

𝑃 = 𝑉 𝐼 = 𝐼2 𝑅 = 𝑉²

𝑅 (pers. 27)

37

Untuk hambatan listrik yang konstan, besar daya listrik sebanding dengan

kuadrat tegangan ataupun kuadrat arus seperti pada kurva berikut ini:

P

I V

(a) (b)

P

Gambar 2.14 (a) Kurva daya terhadap kuat arus, (b) kurva daya

terhadap tegangan, keduanya berbentuk parabola

12. Penerapan Listrik AC-DC dalam Kehidupan Sehari-hari

Salah satu keuntungan DC daripada AC adalah bahwa sumber arus DC

seperti aki dan batu baterai mudah dibawa kemana-mana, sehingga

sumber listrik DC banyak digunakan pada peralatan elektronika.

Sifat dari listrik DC yang hanya mengalir dalam satu arah dimanfaatkan

untuk:

a. Melapisi logam dengan logam lain secara kimia, misalnya melapisi

piala dengan emas.

b. Motor listrik yang digunakan untuk mengatur kecepatan, yaitu yang

biasa digunakan pada mainan anak-anak.

38

Listrik AC memberikan lebih banyak keuntungan daripada listrik DC.

Alat-alat listrik seperti seterika listrik, kipas angin, rice cooker, lemari

es, mesin cuci, lampu-lampu penerangan, dan lain-lain menggunakan

catu daya tegangan AC yang disuplai oleh PLN ke rumah-rumah.

Jika input dari peralatan elektronik, misalnya radio, tape recorder,

televisi, dan komputer, adalah arus AC. Maka pada umumnya dalam

rangkaian tersebut dipasang rangkaian penyearah yang disebut rectifier

atau adaptor yang berfungsi mengubah AC menjadi DC, sehingga dapat

menggunakan sumber tegangan DC.

Untuk pengamanan jaringan listrik dan peralatan listrik akibat

kelebihan arus listrik (konsleting) maka dapat digunakan alat pemutus

arus yang disebut sekering. Kawat sekering akan cair dan putus jika

dialiri arus listrik yang melampaui batas tertentu yang tertulis pada

sekering.