Panduan Alat Peraga

PANDUAN ALAT PERAGA

SEPATU ELEKTRIK BERBASIS
RANGKAIAN INVERTER

\

1

KELAS XII

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

“Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter”
Penulis

Hieronimus Robi
Pembimbing

Handoyo Saputro, M.Si
Ayu Fitri Amalia M.Sc

Validator
Puji Hariati Winingsih, M.Si
V. Reza Bayu Kurniawan, S. T., M.Sc

Etik Subarwati, M.Pd.

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis kepada kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena ber-
kat rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat meneyelesaikan penyusunan alat pera-
ga fisika Sepatu Elektrik berbasis rangkaian Inverter. Panduan alat peraga perco-
baan ini disusun berdasarkan Kompetensi Inti dan Kompetensi Dasar Kurikulum
2013 untuk para siswa yang sedang menempuh Pendidikan di SMA/MA kleas
Xll.

Penulis juga ingin mengucapkan terimakasih kepada dosen pembimbing
yang telah memberikan arahan dan masukan serta bimbingan selama proses
penyusunan panduan alat peraga fisika Sepatu Elektrik berbasis Rangkaian Invert-
er dan kepada validator yang telah memvalidasi panduan alat peraga fisika ini ser-
ta segenap pihat yang telah terlibat dalam penyusunan panduan alat peraga ini
baik secara langsung maupun tidak langsung.

Tampilan alat peraga ini dibuat sebaik mungkin dengan memperhatikan
unsur sistematis dan estestika agar siswa dapat dengan mudah memahami dan ter-
tarik untuk menerapkan panduan alat peraga ini dalam pemebelajaran fisika pada
pokok bahasan Rangkaian Inverter. Penulis berharap panduan alat peraga ini
dapat bermanfaat bagi siswa untuk menjelaskan cara dan Langkah – langkah da-
lam menggunakan alat peraga fisika Sepatu Elektrik berbasis Rangkaian Inverter.
Penulis juga mengharapkan kritik dan saran dari pembaca untuk perbaikan pan-
duan alaty peraga fisika ini.

Yogyakarta, 7 Januari 2021

Hieronimus Robi

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 1

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR………………………………………………………………………………. 1
DAFTAR ISI………………………………………………………………………………………… 2
DAFTAR GAMBAR………………………………………………………………………………... 3
DAFTAR TABEL…………………………………………………………………………………… 4
PETA KONSEP………………………………………………………………………………………5
KOMPETENSI INTI…………………………………………………………………………………6
KOMPETENSI DASAR…………………………………………………………………………….6
TUJUAN PERCOBAAN…………………………………………………………………………….7
DASAR TEORI……………………………………………………………………………………...7
HIPOTESIS…………………………………………………………………………………………11
ALAT DAN BAHAN………………………………………………………………………………12
PROSEDUR PERCOBAAN……………………………………………………………………….15
HASIL PERCOBAAN………………………………………………………………………….….16
METODE ANALISA DATA………………………………………………………………….…..17
KESIMPULAN……………………………………………………………………………….……19
DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………………………………20
PROFIL PENULIS 1……………………………………………………………………………….21
PROFIL PENULIS 2……………………………………………………………………………….22
PROFIL PENULIS 3……………………………………………………………………………….23

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 2

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

DATAR GAMBAR

1. Gambar 1 Rangakai inverter dua fasa sederhana…………………………………..9
2. Gambar 2 Piezoelectric transducer……………………………………………………… 9
3. Gambar 3 Belut listrik……………………………………………………………. 10
4. Gambar 4 SEL (Sepatu Elekrik) yang sudah didesain……………………………. 13
5. Gambar 5 Grafik besarnya daya input dan daya output………………………….. 18

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 3

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

DAFTAR TABEL

1. Tabel 1 Hasil pengamatan……………………………………………….16
2. Tabel 2 Daya input dan output Sepatu Elektrik………………………...17

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 4

PETA KONSEP

INVERTER

INVERTER SATU Jenis-jenis INVERTER DUA
FASA Persamaan FASA

V0 = Vab1 = Vima

Aplikasi
1. Sepatu elektrik ( SEL).
2. Sabuk Elektrik.
3. Perangkat yang terhubung dengan aki mobil dan mobil

listrik.

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 5

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

KOMPETENSI INTI

KI-3 : Memahami, menerapkan, menganalisis dan mengevaluasi pengetahuan faktual,
konseptual, prosedural, dan metakognitif pada tingkat teknis, spesifik, detil,
dan kompleks 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 pada bidang kajian yang spesifik
sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah.

KI-4 : Menunjukkan keterampilan menalar, mengolah, dan menyaji secara: efektif,
kreatif, produktif, kritis, mandiri, kolaboratif, komunikatif, dan solutif, dalam
ranah konkret dan abstrak terkait dengan pengembangan dari yang
dipelajarinya di sekolah, serta mampu menggunakan metode sesuai dengan
kaidah keilmuan.

KOKMOKMPOEKMPTEOPKETEMONTEPSEMNEINSPTISINEIEITDNEIATSNSIASIRNI TINITI

3.5 Menganalisis rangkaian arus bolak-balik (AC) serta penerapannya
4.5 Mempresentasikan prinsip kerja penerapan rangkaian arus bolakbalik (AC) dalam ke-

hidupan sehari-hari

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 6

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

A Tujuan Percobaan

1. Peserta didik dapat menjelaskan konsep inverter dengan tepat.
2. Peserta didik dapat mengetahui konsep kelistrikan pada tubuh dengan tepat.
3. Peserta didik dapat menentukan daya input dan daya output pada rangkaian inverter

dengan tepat.

B DASAR TEORI

Induksi merupakan proses pembangkitan tenaga listrik (elektrik) di dalam sirkulasi
tertutup oleh arus (gerak) magnetik melalui gerak putar. Dalam fisika juga dikenal istilah
induksi muatan yaitu pemberian muatan dengan cara mendekatkan benda bermuatan dengan
benda netral (Douglas C. Giancoli, 2014). Proses induksi juga dapat menghasilkan arus listrik
biasanya menggunakan alat generator. Pada generator terjadi induksi elektromagnetik yang
mengacu pada hukum Faraday dan Lenz. Hukum Faraday menjelaskan bahwa adanya
perubahan fluks magnetik yang melingkupi suatu kumparan akan menimbulkan GGL induksi
pada ujung-ujung kumparan tersebut, hal tersebut sesuai dengan persamaan (1).

= − ⅆ (1)
ⅆ

Hukum Lenz menjelaskan bahwa GGL induksi yang muncul berarah melawan
perubahan fluks menyebabkannya arus yang mengalir, atau dengan kata lain bahwa arus
induksi menghasilkan medan magnet yang melawan perubahan fluks magnet yang
menghasilkan arus induksi (Hari Prasetijo dkk, 2012: 71). Pada penggunaannya generator
menggunakan induksi gerakan magnet di sekitar kumparan yang menghasilkan listrik. Induksi
magnet merupakan materi penting dalam mempelajari tentang konsep listrik dinamis baik
sumber arus bolak-balik (Alternating Current).

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 7

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

Inverter adalah peralatan elektronika daya yang merubah tegangan DC menjadi
tegangan AC ( Ibnu Surya Wardhana dkk, 2012:2). Inverter diklarifikasi berdasarkan
bagian fasa-nya, diantaranya satu fasa, tiga fasa dan dengan multifasa (F. Saputra
2018:12). Inverter empat fasa di tunjukan pada Gambar 1.

Gambar 1. Rangakai inverter empat fasa
Sumbar : (Ronaldi Hutabalian)

A. Kelistrikan pada Tubuh
Kolagen adalah struktur organik pembangun tulang, gigi, sendi, otot, dan kulit.

Serat kolagen memiliki daya tahan yang kuat terhadap tekanan. Kata kolagen dari
bahasa Yunani yang artinya bersifat lekat. Salah satu proses kehidupan yang tampaknya
dikendalikan secara elektrik adalah pertumbuhan tulang. Tulang mengandung kolagen
yang merupakan suatu bahan piezoelektrik (Zainuddin et al., 2015). Apabila kolagen
diberi suatu gaya, akan terbentuk potensial DC kecil. Kolagen menghantarkan arus
listrik dengan muatan negatif, sedangkan kristal mineral tulang (apatit) yang terletak
dekat dengan kolagen menghantarkan arus dengan muatan positif (Jamzuri 2013: 230).

Gambar 2. Piezoelectric transducer
Sumber : Jamzuri

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 8

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

Pada sambungan antara kedua jenis semikonduktor akan mengalir arus ke satu
arah, tetapi tidak ke arah lain (ini adalah gagasan dasar dalam mengubah sinyal AC
menjadi DC dengan rectification).

Gambar 3. Belut listrik
Sumber : Jamzuri
Organ penghasil listrik yang dimiliki oleh kebanyakan ikan tersusun dari sel
saraf dan sel otot yang telah mengalami perubahan penting, bentuk organ listrik seperti
piringan kecil yang memproduksi lendir (elektrosit), tersusun dan menyatu menghadap
arah yang sama yang memuat 150 atau 200 piringan setiap susunannya. Prinsip kerja
piringan listrik mirip kerja baterai, ketika ikan beristirahat, otot-otot yang tidak
berhubungan belum aktif tetapi jika menerima pesan dari saraf, segera bekerja spontan
mengeluarkan daya listrik (Zainuddin et al., 2015).
B. Arus, Tegangan, dan Daya Listrik
1. Arus bolak–balik (AC)
Arus bolak–balik atau dalam bahasa bakunya disebut arus AC atau Alternating
Current. Listrik arus bolak-balik ini dihasilkan oleh sumber pembangkit tenaga listrik
yang dinamakan generator bolak-balik, yang terdapat pada pusat-pusat pembangkit
tenaga listrik (Istajarul Alim & Ramadhani, 2017)

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 9

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

2. Arus Searah (DC)
Arus searah atau dalam bahasa bakunya disebut arus DC atau direct

current. Arus ini terjadi pada arus yang berasal dari akumulator (aki/accu).
Akumulator termasuk jenis baterai basah, dalam bidang listrik dan elektronika,
selain baterai basah, kita juga mengenal baterai kering. Listrik arus searah
dapat dihasilkan dengan cara mengubah arus AC menjadi arus DC, dengan
menggunakan suatu alat yang disebut power supply atau adaptor.
3. Tegangan Listrik

Benda bermuatan positif, jika benda tersebut kehilangan elektron dan
jika bermuatan negatif kalau benda tersebut kelebihan elektron. Dalam keadaan
berbeda, muatan inilah munculnya tenaga potensial yang berada di antara
benda-benda itu. Karena itu, bila sepotong kawat penghantar dihubungkan di
antara kedua benda yang berbeda muatan menyebabkan terjadinya perpindahan
energi di antara benda-benda itu. Peralihan energi ini berlangsung terus selama
ada beda tegangan. Terjadinya tegangan disebabkan adanya beda tiap muatan
mempunyai tenaga potensial, untuk menggerakkan suatu muatan lain dengan
cara menarik atau menolak.
4. Daya Listrik

Energi listrik merupakan suatu bentuk energi yang berasal dari sumber
arus. Arus dalam rangkaian akan ada konversi energi listrik menjadi energi
bentuk lain. Kesimpulan untuk daya pengukuran pada rangkaian DC dan AC
adalah persamaan (2) berikut ini:

= . (2)

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 10

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

C HIPOTESIS

Setelah memahami tujuan dan dasar teori pada materi alat peraga, maka langkah
berikutnya membuat hipotesis berdasarkan tujuan percobaan.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 11

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

D ALAT DAN BAHAN

Untuk video penjelasan terkait alat dan bahan alat peraga klik disini

RANGKAIAN ALAT PERAGA

Gambar 4. SEL (Sepatu Elekrik) yang sudah didesain

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 12

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

KOMPONEN ALAT PERAGA

No. Nama komponen Gambar Komponen

1. Tombol On / Off

2. Perangkat sepatu Elektrik
( Modul Charger, Baterai,
Kabel input dan Output,
Inverter)

3. Kabel

4. Penyolder
5. Tenol

6. Sepatu

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 13

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

KOMPONEN ALAT PERAGA

No. Nama komponen Gambar Komponen

1. Tespen

2. Multimeter

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 14

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

PROSEDUR PERCOBAAN

E

Untuk video penjelasan terkait alat dan bahan alat peraga klik disini

Prosedur percobaan yang harus dilakukan oleh praktikan dalam menggunakan
alat peraga fisika berbasis Sepatu Elektrik yaitu sebagai berikut atau klik disini
1. Berdo’a sebelum memulai percobaan.
2. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan.
3. Mengukur tegangan input (Vin) dan mevariasikan sampai 10 kali percobaan

untuk mendapatkan hasil percobaan yang akurat.
4. Mencari tegangan output (Vout) dan mevariasikan sampai 10 kali percobaan

untuk mendapatkan hasil percobaan yang akurat.
5. Megukur arus masuk(Iin) dan mevariasikan sampai 10 kali percobaan untuk

mendapatkan hasil percobaan yang akurat.
6. Memakai sepatu elektrik (SEL) kemudian menghidupkan tombol on/off pada

ibu jari kaki.
7. Mengetahui tingkat induksi dalam tubuh dengan menggunakan tespen dan

memegang lampu neon.
8. Setelah selesai melakukan percobaan, merapikan kembali dan menyimpan

alat ditempat semula.

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 15

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

F HASIL PERCOBAAN

Tabel 1. Data Hasil Pengamatan

No. Vin (Volt) Iin (A) Vout (Volt) I out(A)

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

8.

9.

10.

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 16

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

G METODE ANALISIS DATA

Tabel 2. Daya Input dan output Sepatu Elektrik

No. V in Iin (A) P in = Vin . Vout Iout (A) Pout = Vout . Iout
(Volt) (Watt)
(Volt) Iin
1507
(Watt) 1500
1502
1. 9,05 2,97 26,88 1500 3,00 4.521
1506 3,00 4.500
2. 9,03 3,00 27,09 1504 3,00 4.506
1503 3,00 4.500
3. 9,00 3,00 27,00 1502 3,00 4.518
1501 3,00 4.512
4. 9,00 2,98 26,82 3,00 4.509
1505
5. 9,05 2,97 26,88 1503 3,00 4.506
3,00 4.503
6. 9,02 2,97 26,79
3,00 4.515
7. 9,02 3,00 27,06 3,00 4.509

8. 8,95 3,00 26,85

9. 9,00 2,99 26,91

10. 9,05 2,98 26,97

Rata-rata 9,02 2,99 26,93

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 17

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

ANALISIS PERHITUNGAN
Membuat grafik besarnya daya input dan daya output setiap pengamatan.

P (Watt)

Pengamatan (Kali)

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 18

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

H KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan dan menganalisis hasil data pengamatan, maka dapat disim-
pulkan ……………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………….
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 19

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

DAFTAR PUSTAKA

Saputra, F. 2018. PERANCANGAN INVERTER SINUSOIDAL
MENGGUNAKAN PENGUAT DAYAKELAS AB. Skripsi. Yogyakarta:
Universitas Islam Indonesia.

Glencoe. 1999. Glencoe Program Physics: Principles and Problems. New York:
McGraw-Hill Companies.

Giancoli C. Douglas. 2014. Fisika. Jakarta: Erlangga.
Jamzuri, J. Desain Signal Generator untuk Uji Kelistrikan Tubuh. In Proceeding

Biology Education Conference: Biology, Science, Enviromental, and
Learning (Vol. 12, No. 1, pp. 929-937)
Shavira, Rheina Aurely, M. Rizki Romadhoni, and Iim Fathima. 2017.
"RANGKAIAN SERI RLC ARUS AC." Fisika. Surabaya: Institut Teknologi
Sepuluh Nopember.

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 20

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

PROFIL PENULIS 1

I. Data Pribadi

1. Nama : Hieronimus Robi

2. Tempat/Tanggal Lahir : Walangsawa, 04 Noivember 1996

3. Jenis Kelamin : Laki-laki

4. Tinggi/Berat Badan : 170 cm/75 kg

5. Status : Belum Menikah

6. Agama : Khatolik

7. Kewarganegaraan : Indonesia

8. Alamat : Wowong, RT 03, RW 03 Dusun Bunga Meyang

No. HP. 082135209096

9. Alamat sekarang : Celeban UH 3 / 406 Yogyakarta

10. E-Mail : [email protected]

II. Riwayat Pendidikan

1. SDN Leuwalang lulusan tahun 2010

2. SMP Mudakarya Walangsawa lulusan tahun 2013

3. SMA Negeri 1 Nubatukan lulusan tahun 2016

4. Mahasiswa UST (Universitas Sarjanawiyata Tamansiswa) dari tahun 2017 sampai
sekarang

III. Pengalaman dan Prestasi

1. Ketua OSIS SMA Negeri 1 Nubatukan Periode 2014-2015

2. Mahasiswa UST (Universitas Sarjanawiyata Tamansiswa) dari tahun 2017 sampai
sekarang

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 21

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

PROFIL PENULIS 2

I. Data Pribadi

1. Nama : Handoyo Saputro, M.Si.

2. Tempat/Tanggal Lahir : Klaten, 30 Juli 1973

3. Jenis Kelamin : Laki-laki

4. Tinggi/Berat Badan : 172 cm/59 kg

5. Status : Menikah

6. Agama : Islam

7. Kewarganegaraan : Indonesia

8. Alamat : Cokrokembang RT/RW 019/006,

Daleman, Tulung, Klaten, Jateng

No. HP. 081327708880

9. Alamat sekarang : Jl. Gejayan CTX gg Wora-wari No. 10

Wismakertonegara

10. E-Mail : [email protected]

II. Riwayat Pendidikan

1. S-1 Pendidikan Fisika, UAD Yogyakarta lulus tahun 1997

2. S-1 Jurusan Elin, UGM Yogyakarta lulus tahun 1999

3. Pra S-2 Geofisika, UGM Yogyakarta lulus tahun 2000

4. S-2 Fisika Bidang Keahlian Geofisika, ITS Surabaya lulus tahun 2006

III. Pengalaman dan Prestasi

1. Dosen UST (Universitas Sarjanawiyata Tamansiswa) dari tahun 2015-sekarang

2. Tim leader SSN (Sekolah Bertaraf Nasional) dan RSBI (Rancang Sekolah Bertaraf
Internasional) dari tahun 2000-2009

3. Konsultan Geologi dan Geofisika PT Guna Sarana Mandiri dari tahun 1997-sekarang

4. Penulis buku Fisika Misteri (Magic Sains)

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 22

PANDUAN ALAT PERAGA FISIKA

PROFIL PENULIS 2

I. Data Pribadi

1. Nama : Ayu Fitri Amalia, S.Si., M.Sc.

2. Tempat/Tanggal Lahir : Palembang, 2 Juli 1985

3. Jenis Kelamin : Perempuan

4. Status : Belum Menikah

5. Agama : Islam

6. Kewarganegaraan : Indonesia

7. No. HP : 085643191166

8. E-Mail : [email protected]

II. Riwayat Pendidikan

1. S-1 Pendidikan Fisika, UGM lulus tahun 2008

2. S-2 Pendidikan Fisika, UGM lulus tahun 2011

III. Pengalaman dan Prestasi

1. Dosen UST (Universitas Sarjanawiyata Tamansiswa) dari tahun 2013 sampai sekarang

2. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) dari tahun 2015 sampai tahun 2018

Panduan Alat Peraga Sepatu Elektrik Berbasis Rangkaian Inverter 23