Lab Maya

Tujuan Pembelajaran

Fisika Fase F (Kelas XII) — Elemen Pemahaman Fisika & Keterampilan Proses

1 Capaian Pembelajaran

Pada akhir Fase F, peserta didik mampu menganalisis rangkaian arus searah maupun arus bolak-balik, serta menerapkan konsep tersebut untuk menyelesaikan masalah kelistrikan dalam kehidupan sehari-hari melalui penyelidikan ilmiah.

🔎

Lab ini menyediakan dua meja kerja: meja arus searah untuk menguji Hukum Ohm dan Kirchhoff, serta meja arus bolak-balik untuk menyelidiki rangkaian seri RLC hingga keadaan resonansi.

2 Tujuan Khusus

Menghitung hambatan pengganti pada susunan seri, paralel, dan campuran.
Menganalisis pengaruh hambatan dalam sumber terhadap tegangan jepit.
Membuktikan Hukum I dan II Kirchhoff dari data pengukuran simulasi.
Menentukan reaktansi induktif, reaktansi kapasitif, dan impedansi rangkaian seri RLC.
Menjelaskan hubungan sudut fase dan sifat rangkaian (induktif, kapasitif, resistif).
Menentukan frekuensi resonansi serta menafsirkan kurva arus terhadap frekuensi.

3 Dimensi Profil Lulusan yang Dikuatkan

Penalaran Kritis

Menguji dugaan lewat data

Kreativitas

Merancang susunan rangkaian

Kemandirian

Mengelola percobaan sendiri

Kolaborasi

Berbagi peran di meja lab

⏱️

Alokasi waktu yang disarankan: 2 × 45 menit untuk arus searah dan 2 × 45 menit untuk arus bolak-balik, ditambah 1 jam pelajaran untuk presentasi hasil LKPD.

Dasar Teori

Rangkaian arus searah dan arus bolak-balik seri RLC

A Arus Searah

Arus mengalir searah dari kutub berpotensial tinggi ke potensial rendah. Besar arus pada rangkaian tertutup ditentukan oleh gaya gerak listrik sumber serta seluruh hambatan yang dilaluinya, termasuk hambatan dalam baterai.

Hukum Ohm

V = I · R

Arus rangkaian

I = ε / (R + r)

Susunan seri

Rs = R₁ + R₂ + R₃

Susunan paralel

1/Rp = Σ 1/Rᵢ

Tegangan jepit

V = ε − I · r

Daya listrik

P = V · I = I² R

⚖️

Hukum Kirchhoff. Jumlah arus masuk sama dengan jumlah arus keluar pada satu titik cabang, dan jumlah gaya gerak listrik serta penurunan tegangan dalam satu loop tertutup bernilai nol.

B Arus Bolak-balik

Tegangan bolak-balik berubah secara sinusoidal terhadap waktu. Resistor menahan arus tanpa menggeser fase, induktor membuat arus tertinggal, dan kapasitor membuat arus mendahului tegangan.

Nilai efektif

V_ef = V_m / √2

Reaktansi induktif

X_L = 2πf L

Reaktansi kapasitif

X_C = 1 / (2πf C)

Impedansi

Z = √(R² + (X_L−X_C)²)

Sudut fase

tan φ = (X_L−X_C) / R

Frekuensi resonansi

f₀ = 1 / (2π√(LC))

📈

Resonansi. Saat X_L = X_C, impedansi menjadi paling kecil dan sama dengan R, sehingga arus mencapai nilai terbesar dan rangkaian bersifat resistif murni (φ = 0).

C Sifat Rangkaian dari Sudut Fase

X_L > X_C (φ positif) — rangkaian bersifat induktif, arus tertinggal terhadap tegangan.
X_L < X_C (φ negatif) — rangkaian bersifat kapasitif, arus mendahului tegangan.
X_L = X_C (φ = 0) — rangkaian resonansi, faktor daya bernilai satu dan daya yang terpakai paling besar.

💡

Faktor daya cos φ = R / Z menunjukkan bagian daya yang benar-benar berubah menjadi kalor atau kerja. Nilai yang rendah berarti banyak daya bolak-balik antara sumber dan komponen reaktif.

Prosedur Percobaan

Ikuti urutan berikut, lalu catat setiap hasil pengukuran ke tabel Lab Data

A Percobaan Arus Searah

1

Pilih jenis arus

Buka tab Simulasi, lalu pilih 🔋 Searah pada panel kendali.

2

Tetapkan susunan

Pilih Seri, Paralel, atau Campuran. Amati perubahan gambar rangkaian di panggung simulasi.

3

Atur sumber

Tetapkan ε = 12 V dan r = 0,5 Ω. Ubah nilai R₁, R₂, dan R₃ sesuai rancangan percobaan.

4

Tutup saklar

Tekan tombol Saklar. Perhatikan kecepatan aliran elektron dan nyala lampu indikator.

5

Catat data

Tekan 📌 untuk menyimpan nilai R_total, I, dan tegangan jepit ke tabel, lalu ulangi untuk tiga variasi hambatan.

6

Uji Kirchhoff

Pada susunan paralel dan campuran, bandingkan arus cabang dengan arus utama pada kotak Hasil Analisis.

B Percobaan Arus Bolak-balik

1

Ganti jenis arus

Pilih 〜 Bolak-balik. Panggung akan menampilkan rangkaian seri RLC, diagram fasor, dan grafik gelombang.

2

Tetapkan sumber

Gunakan V_m = 100 V dan f = 50 Hz sebagai keadaan awal percobaan.

3

Ubah frekuensi

Naikkan frekuensi bertahap. Amati perubahan X_L, X_C, impedansi, dan sudut fase.

4

Temukan resonansi

Cari frekuensi saat arus paling besar, lalu bandingkan dengan hasil tombol 🎯 Set resonansi.

5

Catat data

Simpan minimal enam pasangan frekuensi dan arus agar kurva resonansi pada Lab Data terbentuk utuh.

6

Ubah komponen

Ganti nilai L atau C, lalu amati pergeseran puncak kurva resonansi.

C Percobaan dengan Kendali Gerak Tangan

Panel kanan menyediakan mode kendali tanpa sentuhan. Aktifkan kamera, arahkan satu telapak tangan ke layar, lalu gunakan gerakan berikut.

☝️ Tunjuk

Pilih komponen

🤏 Cubit

Ubah nilainya

✋ Terbuka

Buka / tutup saklar

✊ Genggam

Catat data

🎥

Kamera hanya berjalan pada alamat https atau localhost. Semua pemrosesan citra berlangsung di perangkat peserta didik, tidak ada gambar yang dikirim ke mana pun.

Lembar Kerja Peserta Didik

Isian tersimpan otomatis di peramban tersimpan ✓

1 Identitas

Nama

Kelas

2 Tabel Pengamatan

#	Percobaan	Besaran 1	Besaran 2	Besaran 3	Besaran 4

Kolom besaran diisi sesuai percobaan: arus searah (R_total, I, V jepit, P) atau bolak-balik (X_L, X_C, Z, I).

3 Pertanyaan Analisis

a. Bandingkan hambatan pengganti susunan seri dan paralel pada nilai resistor yang sama. Mengapa hasilnya berbeda?

b. Apa yang terjadi pada tegangan jepit ketika arus rangkaian membesar? Kaitkan dengan hambatan dalam sumber.

c. Buktikan Hukum I Kirchhoff menggunakan data arus cabang pada susunan campuran.

d. Pada frekuensi berapa arus rangkaian RLC paling besar? Bandingkan hasil percobaan dengan perhitungan f₀ = 1/(2π√(LC)).

e. Jelaskan sifat rangkaian saat frekuensi jauh di bawah dan jauh di atas frekuensi resonansi.

4 Kesimpulan

Pengembang

Laboratorium maya ini dibuat untuk pembelajaran fisika di kelas

⚡

Asep Panji Lesmana, S.S.

Kepala SMA Negeri 10 Depok · Guru Duta Canva · Duta Teknologi Kemendikdasmen

🏠 labmaya.id 👤 aseppanjilesmana.my.id ▶ Aspal Edu

🧰 Teknologi

HTML, CSS, dan JavaScript murni dalam satu berkas — tanpa pemasangan apa pun.
Canvas 2D untuk gambar rangkaian, diagram fasor, dan grafik.
MediaPipe Hands untuk kendali gerak tangan langsung di peramban.
Web Audio API untuk umpan balik suara, penyimpanan LKPD lewat localStorage.

📜 Penggunaan

Guru dan sekolah bebas memakai lab ini untuk pembelajaran. Sertakan nama pengembang bila dibagikan ulang atau dimuat pada situs lain.

✉️

Masukan, laporan kekeliruan, atau permintaan materi lab lain dapat disampaikan melalui laman labmaya.id.

Versi 1.0 · Rangkaian Listrik Fase F · 2026

Lab Maya

Panel Kendali

Hand Tracking

Lab Data

Tujuan Pembelajaran

Dasar Teori

Prosedur Percobaan

Lembar Kerja Peserta Didik

Pengembang