Bahan Ajar PBL -PjBL KD Rangkaian Arus Searah

Bahan Ajar Berbasis PBL dan PjBL

RANGKAIAN ARUS SEARAH

FISIKA SMK KELAS 10

Disusun Oleh : Fitra Handi Kusuma, S.Pd

NAMA : ...............................................
NO ABSEN : ...............................................
KELAS : ...............................................

Rangkaian Listrik Arus Searah

DAFTAR ISI

Halaman Judul …………………………………………………………………………………………………………………………………… 1
Daftar Isi …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2
Kata Pengantar …………………………………………………………………………………………………………………………………… 3
Glosarium …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4
Peta Konsep ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 5
Pendahuluan ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 6

Identitas Modul …………………………………………………………………………………………………………………………… 6
Kompetensi dasar ………………………………………………………………………………………………………………………… 6
Tujuan Pembelajaran …………………………………………………………………………………………………………………… 6
Relevansi ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 7
Petunjuk Penggunaan Modul ……………………………………………………………………………………………………… 7
Kegiatan Belajar 1 …………………………………………………………………………………………………………………………… 8
Kegiatan Belajar 2 …………………………………………………………………………………………………………………………… 17
Kegiatan Belajar 3 …………………………………………………………………………………………………………………………… 24
Tes Sumatif ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 29
Daftar Pustaka ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 31

2

Rangkaian Listrik Arus Searah

KATA PENGANTAR

Bahan ajar ini disusun berbasis Problem Based Learning (PBL) dan Project Based
Learning (PjBL) dengan menggunakan tahapan-tahapan seperti pada model pembelajaran
PBL dan PjBL. Hal ini untuk membiasakan siswa untuk menyelesaikan permasalahan-
permasalahan yang berkaitan dengan konsep fisika, dan juga merangsang siswa untuk
berpikir kritis, kreatif dan inovatif.

Bahan ajar ini membahas tentang ruang lingkup tentang “Rangkaian Listrik Arus
Searah dengan batasan berupa kompetensi dasar, yang telah diselaraskan/sinkronisasi
dengan kompetensi mapel kejuruan kelistrikan, elektronika, permesinan atau yang
serumpun di SMK.

Peserta didik dapat menggunakan bahan ajar ini sebagai referensi sumber belajar
tambahan untuk menggali, menganalisis, mengevaluasi terhadap konsep rangkaian arus
searah melalui kegiatan diskusi dan praktikum.

Penyusun mengucapkan banyak terima kasih kepada berbagai pihak yang telah
memberikan sumbang saran selama penyusunan bahan ajar ini. Semoga bahan ajar ini dapat
bermanfaat serta berkontribusi dalam peningkatan mutu pendidikan.

Kudus, 21 April 2021

Fitra Handi Kusuma, S.Pd

3

Rangkaian Listrik Arus Searah

GLOSARIUM

Arus : Gerakan atau aliran udara (listrik) yang melalui suatu benda.
Sedangkan arus listrik merupakan gerak elektron dari satu kutub ke
Arus Listrik kutub lain melalui kawat penghubung.

Ampermeter : Laju aliran muatan listrik, yang dalam konduktor logam, muatan yang
Voltmeter mengalir terdiri dari elektron-elektron (partikel bermuatan negative),
Beda Potensial dan aliran ini terjadi karena dalam medan listrik ada perbedaan
Listrik potensial antara dua tempat tersebut.
Daya Listrik
Ohmmeter : Alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik
: Alat yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik
: Perbedaan potensial antara dua titik, yang sama dengan perubahan

energi, saat satu satuan muatan positif bergerak dari satu tempat ke
tempat lain dalam medan listrik.
: laju usaha yang dilakukan atau laju perubahan energi, dengan satuan
watt (W) yang setara dengan 1 joule per detik.
: Alat yang digunakan untuk mengukur hambatan listrik

4

Rangkaian Listrik Arus Searah

PETA KONSEP

Besaran Rangkaian Arus
Terkait Searah (DC)

Alat Ukur
Listrik

Arus Listrik Sumber Tegangan Listrik

Hambatan Listrik Energi dan Daya Listrik

Analisa Rangkaian Listrik

Rangkaian Seri, Paralel &
Kombinasi

Hukum Ohm Hukum Kirchhoff

Rangkaian Pembagi
Arus (KCL) dan Pembagi

Tegangan (KVL)

5

Rangkaian Listrik Arus Searah

Identitas Modul PENDAHULUAN
Mata Pelajaran
Program keahlian : Fisika
Kelas/Semester : SMK Teknik (TITL, TEI, TMK, TP, NKN dan TKN)
Materi Pokok : X/Genap
Alokasi Waktu : Rangkaian Listrik Arus Searah
: 3 x pertemuan (6JP)

Kompetensi Dasar
3.13 Menganalisis rangkaian arus searah (DC) serta penerapannya dalam kehidupan sehari hari
dengan percaya diri
4.13 Mempresentasikan prinsip kerja penerapan rangkaian arus Searah (DC)) dalam kehidupan
sehari-hari

Tujuan Pembelajaran
Melalui proses pembelajaran materi Rangkaian Arus Searah dengan menggunakan

Model Problem Based Learning diharapakan tercapainya tujuan pembelajaran antara lain
sebagai berikut :
1. Peserta didik diharapkan jujur dan teliti dalam menganalisis rangkaian arus searah

(DC) serta penerapannya sesuai dengan ide-ide baru berdasarkan berbagai sumber
belajar.
2. Peserta didik diharapkan mampu memecahkan masalah dalam menganalisis rangkaian
arus searah (DC) serta penerapannya ssecara kritis dan kreatif, lebih inovatif dalam
menanggapi masalah, aktif dalam bekerja sama, kreatif dalam mengevaluasi proses
pemecahan suatu permasalahan, bertanggung jawab dan percaya diri,
3. Peserta didik diharapakan terampil dalam merancang dan melakukan percobaan yang
memanfaatkan rangkaian arus searah (DC) dan menyajikan/mengkomunikasikannya
dalam bentuk laporan tertulis maupun dalam bentuk yang lain.

6

Rangkaian Listrik Arus Searah

Relevansi
Dasar penyusunan materi ajar adalah terkait dengan kebutuhan peserta didik yang ada di

sekolahan kami dengan jurusan TITL, TEI, TMK, TP, NKN dan TKN. Program sinkronisasi kurikulum
SMK mengharuskan kompetensi dasar mapel mapel adaptif seperti fisika menunjang pembelajaran
mapel produktif di tiap jurusan sesuai kebutuhan DUDI.

Petunjuk Penggunaan Modul
Agar modul dapat digunakan secara maksimal, maka kalian diharapkan melakukan langkah-

langkah sebagai berikut :
1. Pelajari daftar isi serta skema peta konsep dengan cermat dan teliti.
2. Pahami setiap materi dengan membaca secara teliti dan perhatikan seksama.
Apabila terdapat contoh soal, maka cobalah kerjakan kembali contoh tersebut
tanpa melihat modul sebagai sarana berlatih.
3. Perhatikan perintah dan langkah-langkah dalam melakukan percobaan dengan cermat untuk
mempermudah dalam memahami konsep, sehingga diperoleh hasil yang maksimal.
4. Catatlah kesulitan yang kalian dapatkan dalam modul ini untuk ditanyakan pada
guru pada saat kegiatan tatap muka. Bacalah referensi lain yang berhubungan
dengan materi modul agar Anda mendapatkan pengetahuan tambahan.
5. Diakhir materi terdapat evaluasi, maka kerjakan evaluasi tersebut sebagaimana
yang diperintahkan sebagai tolak ukur ketercapaian kompetensi dalam
mempelajari materi pada modul ini

7

Rangkaian Listrik Arus Searah

KEGIATAN PEMBELAJARAN 1 (PBL)

Arus, Tegangan, Hambatan, Energi dan Daya Listrik

1. Capaian Pembelajaran
Peserta didik diharapkan mampu menganalisis hubungan besaran besaran fisika pada

rangkaian listrik arus searah dengan melakukan praktikum pengukuran arus dan tegangan
listrik menggunakan alat ukur yang tepat.
2. Pokok-Pokok Materi
a) Arus, Tegangan, Hambatan, dan Hukum Ohm
b) Energi dan Daya listrik
c) Pengukuran Arus, tegangan dan hambatan listrik
3. Permasalahan

Pernahkah kalian mengamati tulisan spesifikasi pada peralatan elekteonik semisal
charger HP? Besaran besaran fisika apa saja yang bisa kalian identifikasi? Bagaimana hubungan
dari besaran besaran tersebut?

Gambar 1. Charger HP
Di dalam bab ini kita akan mempelajari tentang besaran besaran fisika terkait listrik
dinamis seperti arus, tegangan, hambatan, energi dan daya listrik

8

Rangkaian Listrik Arus Searah

4. Uraian Materi

4.1 Arus Listrik

Dua buah benda bermuatan masing-masing A dan B

dihubungkan dengan sebuah penghantar. Bila potensial A

lebih tinggi dari pada potensial B, maka aliran muatan akan

mengalir dari A ke B. Apabila potensial A sama dengan

potensial B maka aliran muatan berhenti mengalir.

Dari uraian diatas dapat disimpulkan, arus listrik adalah aliran muatan listrik tiap satuan

waktu. Jika dalam selang waktu ∆t jumlah muatan listrik yang mengalir adalah ∆Q , maka

besarnya arus listrik didefinisikan sebagai : I = kuat arus (A)
∆Q = besar perubahan muatan (C)
∆ ∆t = waktu (s)
= ∆

Contoh soal 1
Jika sebuah kawat penghantar listrik dialiri muatan listrik sebesar 360 coulomb dalam waktu

1 menit, tentukan kuat arus listrik yang melintasi kawat penghantar tersebut !

Penyelesaian

Diketahui :

q = 360 coulomb

t = 1 menit = 60 detik

Ditanya: I = ......?

Jawab: I = q = 360 = 6 A
t 60

4.2 Sumber Potensial Listrik
Perbedaan potensial listrik pada titik yang berbeda dalam suatu rangkaian terjadi jika

dalam rangkaian dipasang sumber potential listrik yang dikenal juga dengan GGL (gaya gerak

listrik). Contoh GGL antara lain baterei, aki, dynamo, sel surya, dan lain-lain.

Karbon (+)

Seng (-)
Karton

Serbuk arang + batu
kawi bentuk pasta

Kuningan Gambar 2. Baterai kering dan elemen Volta
9

Rangkaian Listrik Arus Searah

4.3 Hambatan listrik
Semua material memiliki hambatan listrik, besi, kayu, batu, karet, air, udara, dan lain-

lain memiliki hambatan listrik. Namun, hambatan listrik yang dimiliki batu, kayu kering, karet,
dan lain-lain sangat besar sehingga begitu diberi beda potensial antar dua ujungnya, hampir
tidak ada arus yang mengalir. Benda yang tidak dapat dialiri arus listrik dinamakan isolator.
Sebaliknya, logam memiliki hambatan yang sangat kecil. Dengan memberi beda potensial yang
kecil saja antar dua ujungnya, arus yang mengalir cukup besar. Material yang mudah dialiri
arus listrik dinamakan konduktor.
Hambatan listrik yang dimiliki suatu bahan memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

i) Makin besar jika bahan makin panjang (R  L)
ii) Makin kecil jika ukuran penampang bahan makin besar (R  1/A).

Gambar 3. Parameter-parameter yang menentukan hambatan listrik
yang dimiliki sebuah konduktor

Hubungan antara hambatan listrik yang dimiliki bahan dengan ukuran bahan dirumuskan:


=

dengan :
R hambatan yang dimiliki bahan
L panjang bahan, A luas penampang bahan

disebut hambatan jenis bahan.

Tabel 1. Hambatan jenis dari beberapa bahan di suhu 20 0C
10

Rangkaian Listrik Arus Searah

Contoh Soal 2

Misalkan kamu ingin menghubungkan tape stereo dengan speaker yang lokasinya cukup

jauh menggunakan kawat panjangnya 20 meter yang terbuat dari tembaga, berapakah

diameter kawat agar hambatannya 0,1 Ω ?

Penyelesaian :

Tampak dari Tabel 1, bahwa hambatan jenis tembaga adalah = 1,68 10-8 Ω m.

Luas penampang kawat yang diperlukan

= = 1,68 10 −8 ∙ 20 = 3,4 ∙ 10−6 2
0,1

Jika d adalah diameter kawat maka = 1 2 , sehingga

4

= √4 ∙ = √4 ∙ 3,4 ∙ 10−6 2 = 2,1


Hambatan komersial

Di pasar kita mejumpai hambatan listrik pada berbagai

nilai hambatan. Hambatan-hambatan tersebut

digunakan dalam perancangan rangkaian elektronika

Nilai hambatan ditentukan oleh tiga kode warna

pertama. Kode warna keempat disebut toleransi yang

menentukan ketelitian nilai hambatan. Gambar 4. Cara menentukan nilai hambatan

berdasarkan kode warna

Hambatan = (nilai gelang 1)(nilai gelang 2)  10(nilai gelang ketiga)

Tabel 2. Angka yang berkaitan dengan kode-kode warna hambatan.
11

Rangkaian Listrik Arus Searah

Contoh 3
Sebuah hambatan memiliki tiga gelang. Gelang pertama berwarna orange, gelang kedua hijau,
dan gelang ketiga merah. Berapa nilai hambatannya? Berapakah toleransinya?
Penyelesaian :
Berdasarkan Tabel 2, angka-angka yang berkaitan dengan gelang warna adalah
Gelang pertama : orange = 3
Gelang kedua : hijau = 5
Gelang ketiga : merah = 2
Dengan demikian nilai hambatan adalah
R = 35 x 102 = 3500 Ω
Karena hambatan tidak memiliki gelang keempat, atau gelang keempat tidak berwarna, maka
toleransi hambatan tersebut adalah 20%.
R = 3500 ± 20% = 3500 ± 700 = 2800 – 4200 Ω

4.4 Hukum Ohm
Seorang guru fisika dari Jerman bernama George Simon Ohm (1789-1854) berhasil

mendapatkan hubungan antara besarnya beda potensial dengan besarnya arus yang mengalir.
Ia menyimpulkan penemuannya ini ke dalam suatu hukum yang dikenal dengan nama Hukum Ohm.
Bunyi Hukum Ohm sebagai berikut.

“Kuat arus yang mengalir dalam suatu penghantar sebanding dengan beda potensial antara
ujung-ujung penghantar itu, asalkan suhu penghantar itu tetap”

Dari percobaan oleh Ohm bahwa perbandingan antara beda potensial dengan kuat arus
listrik nilainya selalu konstan, nilai tersebut disebut hambatan :

V = beda potensial listrik (V)
I = kuat arus listrik (A)
R = hambatan (ohm/Ω)

12

Rangkaian Listrik Arus Searah

4.5 Pengukuran Arus dan Tegangan Listrik
Untuk mengukur kuat arus pada sebuah rangkaian listrik digunakan suatu alat yang disebut

amperemeter. Amperemeter harus dipasang secara seri sehingga arus yang hendak diukur
kekuatannya mengalir melalui amperemeter. Sedangkan alat untuk mengukur tegangan disebut
dimana ketika pengukuran voltmeter harus terpasang paralel. Berikut ilustrasi

Gambar 5. Cara pemasangan amperemeter dan voltmeter dalam sebuah rangkaian

Contoh 4
Berapa kuat arus yang mengalir pada rangkaian berikut ini?

Diketahui: skala maksimum = 10 A

Batas ukur = 5A

Ditanya: I hasil pengamatan?

Jawab: I = 4 × 5 = 2 A
10

4.6 Energi Listrik

Bila pada ujung-ujung suatu kawat penghantar yang hambatannya R terdapat beda

potensial V, maka di dalamnya mengalir arus sebesar I = V/R . Untuk mengalirkan arus ini

sumber arus mengeluarkan energi. Sebagian dari energi ini berubah menjadi kalor yang

menyebabkan kawat penghantar menjadi panas. Hal ini terjadi karena elektron-elektron bebas

dalam kawat atom-atom kawat yang dilaluinya. Berdasarkan pada hasil percobaan J.P. Joule di

atas, besarnya kalor yang timbul ditentukan oleh faktor-faktor :

1. besarnya tegangann yang mengalir

2. besarnya arus yang mengalir

3. waktu atau lamanya arus mengalir

Maka dapat disimpulkan, besarnya energi yang dikeluarkan oleh sumber arus untuk mengalirkan

arus listrik adalah W=VIt

dimana: V dalam Volt

i dalam ampere dan

t dalam detik atau sekon

13

Rangkaian Listrik Arus Searah

4.7 Daya Listrik
Daya suatu alat listrik adalah usaha yang dilakukan alat itu tiap detik. Usaha yang dilakukan
oleh sumber tegangan sama dengan energi yang dikeluarkan sumber tegangan tersebut. Jadi
daya suatu alat listrik adalah :
P = W/t
dimana: W dalam Joule
t dalam detik dan
P dalam Watt
Karena W = V . I . t
maka : P = V I t / t
P = V.I

5. Kegiatan Praktikum 1
Tujuan:
Menyelidiki hubungan antara tegangan (V) dan kuat arus (I)
Alat dan bahan:
- 3 buah baterai masing-masing 1,5 V
- 3 buah lampu pijar kecil
- kawat nikrom secukupnya
- ampere meter
Petunjuk Teknis :
1. Susunlah tiga macam rangkaian seperti pada gambar di bawah ini!

2. Catatlah hasil yang ditunjukkan ampere meter pada setiap percobaan (a), (b) dan (c).

14

Rangkaian Listrik Arus Searah

3. Buat grafik V – I

4. Buat kesimpulan, dan faktor yang mempengaruhi hasil percobaan.
5. Kalian bisa menggunakan simulasi praktikum Phet Colorado Kit DC untuk melakuan perobaan

di komputer/ Handphone dengan menggunakan browser chrome atau yang lain
Link : https://phet.colorado.edu/en/simulation/circuit-construction-kit-dc

Gambar 5 . Screenshoot tampilan Phet Kit DC
6. Rangkuman

1. Kuat arus listrik dapat mengalir bila antara kedua ujung penghantar ada beda potensial.
Alat ukur kuat arus listrik adalah amperemeter.

2. Beda potensial listrik antara dua titik adalah selisih potensial titik yang satu dengan titik
lainnya. Alat ukur tegangan/beda potensial adalah voltmeter.

3. Kuat arus adalah jumlah muatan yang mengalir tiap satuan waktu, dirumuskan:
I= Q
t

4. Arah arus listrik mengalir dari potensial tinggi (+) menuju ke potensial rendah (–). Arah arus
elektron dari potensial rendah menuju ke potensial tinggi.

15

Rangkaian Listrik Arus Searah
5. Hambatan suatu penghantar pada suhu tertentu ditentukan oleh panjang (l), hambatan jenis
penghantar (r) dan luas penampang kawat penghantar (A), dirumuskan:
R= 1
A
6. Nilai hambatan ditentukan oleh tiga kode warna pertama. Kode warna keempat disebut
toleransi yang menentukan ketelitian nilai hambatan.
Hambatan = (nilai gelang 1)(nilai gelang 2)  10(nilai gelang ketiga)
7. Besar energi W yang terjadi pada hambatan R yang dialiri arus I selama t adalah:
W=VIt
8. Daya listrik adalah energi listrik tiap waktu. Besar daya listrik
P = VI

7. Tes Formatif
1. Tiga buah kawat dengan ukuran yang sama tetapi berbeda bahannya, dihubungkan dengan
sumber tegangan. Besar tegangan dibuat bervariasi untuk melihat perbedaan kuat arus
listriknya. Dari percobaan tersebut, diperoleh grafik sebagai berikut.

Dari grafik tersebut, kawat mana yang mempunyai hambatan terbesar? (C4 HOTs)

16

Rangkaian Listrik Arus Searah
2. Perhatikan penunjukan jarum amperemeter pada gambar berikut! (C3)

Kuat arus yang terukur adalah ….
3. Lampu lampu yang memiliki spesifikasi identik 12 V, 4 watt akan digunakan pada rangkaian

listrik kendaran sepeda motor yang dilindungi dengan sekering 2A. Berapa jumlah maksimum
lampu yang dapat dipasang pada waktu bersamaan agar sekeringnya tidak putus? C4 HOTs)
4. Bila kuat arus dalam resistor tiba-tiba menjadi separoh kuat arus mula-mula, maka daya
yang terdisipasi menjadi? Jelaskan Alasanmu? (C4 HOTs)

17

Rangkaian Listrik Arus Searah

KEGIATAN PEMBELAJARAN 2 (PBL)

Rangkaian Hambatan Listrik Seri Paralel

1. Capaian Pembelajaran
Peserta didik diharapkan mampu menganalisis karakteristik rangkaian seri dan paralel

berdasarkan arus dan tegangannya
2. Pokok-Pokok Materi

a) Hambatan Pengganti Rangkaian Seri - Paralel
b) Karakteristik Rangkaian Hambatan listrik seri paralel
3. Permasalahan

Rangkaian seri dan paralel masing masing memiliki kelebihan dan kekurangan, tergantung
kepada komponen apa yang dihubungkan dengan koneksi jenis seri, paralel atau bahkan
keduanya. Bagaimana sistem instalasi listrik di rumahmu? Dapatkah kalian temukan
penggunaaan rangkaian seri dan paralel? Bagaimana keuntungan atau kerugian pemasangan jenis
rangkaian pada jaringan listrik ?

Gambar 6. Rangkaian Listrik Pada Lampu Tumblr/Hias
Pada kegiatan belajar 2 ini, kita akan mempelajari karakteristik dari rangkaian seri
paralel maupun kombinasi keduanya ditinjau dari berbagai aspek.

18

Rangkaian Listrik Arus Searah

4. Uraian Materi
4.1 Hambatan Pengganti Seri dan Paralel

Di dalam suatu rangkaian arus sering terdapat lebih dari satu hambatan. Hambatan
hambatan ini dapat tersusun secara seri atau secara paralel atau gabungan antara seri dan
paralel.
a. Hambatan Seri

Yang dimaksud dengan penghambat seri adalah hambatan hambatan yang disusun
secara berurutan, yang satu di belakang yang lain. Contoh hambatan seri :

Rs = R1 + R2 + R3
RS adalah penghambat pengganti dari penghambat-penghambat yang tersusun secara seri
tersebut.
b. Hambatan Paralel

Yang dimaksud dengan penghambat paralel ialah penghambat-penghambat yang
disusun secara berdampingan atau sejajar. Contoh penghambat paralel :

111 1

=+ +

Rp R1 R2 R3
RP adalah penghambat pengganti dari
hambatan hambatan yang tersusun
secara paralel

4.2 Karakteristik Rangkaian Hambatan Listrik
 Rangkaian seri
memiliki karakter sebagai berikut:
1. Seluruh arus yang mengalir dalam R1, mengalir dalam R2. Dengan kata lain hanya ada
satu arus. Karena hanya ada satu arus, kuat arus di mana-mana sama.
Itot = I1 = I2 = … = In
2. Bila salah satu bagian (beban) terputus, dalam seluruh bagian tidak ada arus.
3. Bila diukur beda potensial V1, V2, dalam keadaani deal:
Vtot = V1 + V2 + …. + Vn = IR1 + IR2 + ….. + IRn= I(R1 + R2 + … + Rn)

 Rangkaian paralel
memiliki karakter sebagai berikut:
1. Seluruh tegangan yang mengalir dalam R1, mengalir dalam R2. Dengan kata lain hanya
ada satu tegangan. Karena hanya ada satu tegangan, tegangan di mana-mana sama.
Vtot = V1 = V2 = … = Vn

19

Rangkaian Listrik Arus Searah
2. Putusnya arus (rangkaian) di salah satu cabang, tidak mengakibatkan arus di cabang
lain terputus
3. Bila kuat arus di salah satu simpul adalah I, I1 dan I2 berdasarkan hukum I Kirchhoff, maka:

Contoh Soal:

Kuat arus listrik yang melewati hambatan R2 adalah ….
Pembahasan :

20

Rangkaian Listrik Arus Searah

5. Kegiatan Praktikum 2
A. Alat dan Bahan
Luring:
- 1 buah voltmeter
- 1 buah amperemeter
- 3 buah resistor/ lampu yang berbeda hambatannya
- Kabel-kabel penghubung
- Batu baterai
Daring
- Simulasi Phet Kit DC, Link :
https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuit-
construction-kit-dc_en.html
B. Alat dan Bahan
1. Dengan menggunakan simulasi PHET Kit DC, Buat rangkaian seri seperti pada
gambar dibawah ini.

a. Ukur kuat arus di titik a, b dan c !

Kuat arus di titik a: 1 = ……….

Kuat arus di titik b: 2 = ……….

Kuat arus di titik c: 3 = ……….

b. Ukur tegangan ujung-ujung masing masing resistor R1 (V1), R2 (V2), R3 (V3)

dan tegangan ujung-ujung baterai (Vbt)

i. tegangan ujung-ujung resistor R1 (V1) = ………. volt

ii. tegangan ujung-ujung resistor R2 (V2) = ………. volt

iii. tegangan ujung-ujung resistor R3 (V3) = ………. volt

iv. tegangan ujung-ujung baterai (Vbt) = ………. volt

21

Rangkaian Listrik Arus Searah
2. Buatlah rangkaian paralel, seperti gambar di bawah ini.

a. Ukur kuat arus di titik a, b , c dan d !

Kuat arus di titik a: = ……….

Kuat arus di titik b: 1 = ……….

Kuat arus di titik c: 2 = ……….

Kuat arus di titik d: 3 = ……….

b. Ukur tegangan ujung-ujung masing masing resistor R1 (V1), R2 (V2), R3 (V3) dan

tegangan ujung-ujung baterai (Vbt)

i. tegangan ujung-ujung resistor R1 (V1) = ………. volt

ii. tegangan ujung-ujung resistor R2 (V2) = ………. volt

iii. tegangan ujung-ujung resistor R3 (V3) = ………. volt

iv. tegangan ujung-ujung baterai (Vbt) = ………. volt

C. Pertanyaan :
1. Berdasarkan data no.1a, bagaimanakah besar kuat arus listrik pada masingmasing
titik a, b dan c ?
2. Buatlah kesimpulan mengenai besar kuat arus listrik pada setiap resistor yang
dirangkai secara seri! Tuliskan juga dalam bentuk persamaan !
3. Berdasarkan data no.1b, coba jumlahkan besar tegangan yang diperoleh dari ujung-
ujung setiap resistor
1 + 2 + 3 = …………….
Bandingkan hasil penjumlahan tegangan di atas dengan hasil pengukuran tegangan
ujung-ujung baterai (Vbt). Bagaimanakah hasilnya?
4. Buatlah kesimpulan mengenai besar tegangan ujung-ujung resistor yang dirangkai
secara seri! Tuliskan juga dalam bentuk persamaan !

22

Rangkaian Listrik Arus Searah
5. Berdasarkan data no.2a, coba jumlahkan besar kuat arus listrik yang diperoleh dari
ujung-ujung setiap resistor
1 + 2 + 3 = ……….
Bandingkan hasil penjumlahan kuat arus di atas dengan hasil pengukuran kuat arus
di titik a ( ). Bagaimanakah hasilnya?
6. Buatlah kesimpulan mengenai besar kuat arus listrik pada setiap resistor yang
dirangkai secara paralel! Tuliskan juga dalam bentuk persamaan !
7. Berdasarkan data no.2b, bagaimanakah besar tegangan ujung-ujung resistor ?
8. Bagaimanakah besar tegangan ujung-ujung resistor dibandingkan dengan tegangan
ujung-ujung baterai ?

6. Rangkuman

23

Rangkaian Listrik Arus Searah
7. Tes Formatif

1. Perhatikan rangkaian berikut! (C4 HOTs)

Enam lampu identik dipasang dalam rangkaian listrik seperti di atas. Di antara lampu-lampu
tersebut yang nyalanya paling redup adalah? Jelaskan Alasanmu?
2. Perhatikan gambar ! (C4 HOTs)

Tentukan :
a. Hambatan total/pengganti rangkaian
b. Arus total (IT)
c. Arus pada R1, R2, dan R3
d. Tegangan pada R1, R2, dan R3

24

Rangkaian Listrik Arus Searah

KEGIATAN PEMBELAJARAN 3 (PjBL)

Hukum Kirchhoff

1. Capaian Pembelajaran
Peserta didik diharapkan mampu menganalisis arus dan tegangan rangkaian listrik arus

searah pada rangkaian seri menggunakan konsep hukum Kirchhoff
2. Pokok-Pokok Materi

a) Kirchhoff Current Law (KCL)/ Hukum Kirchhoff I
b) Kirchhoff Voltage Law (KVL)/ Hukum Kirchhoff II
c) Rangkaian Loop
3. Permasalahan

Lampu LED sekarang ini sudah mulai banyak digunakan ketimbang lampu bohlam biasa. Hal
ini dikarenakan lampu LED lebih memiliki banyak keunggulan dan ramah lingkungan, dimana hanya
memerlukan daya listrik 90% lebih rendah daripada lampu bohlam atau lampu lainnya. Lampu LED
terbuat dari bahan semikonduktor yang akan menyala ketika diberikan tegangan/arus bias yang
relatif rendah.

Pada kegiatan belajar 3 ini, kita akan mempelajari penerapan konsep Kirchhoff Current
Law (KCL) dan Kirchhoff Voltage Law (KVL) pada rangkaian listrik arus searah.

25

Rangkaian Listrik Arus Searah
4. Uraian Materi
4.1 Hukum Kirchoff

a. Hukum I Kirchhoff
Hukum I kirchhoff berbunyi sebagai berikut. “ Jumlah kuat arus yang masuk pada suatu
titik percabangan sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik itu” Hukum I Kirchhoff
tersebut sebenarnya tidak lain sebutannya dengan hukum kekekalan muatan listrik.
Perhatikan pula contoh berikut ini.

Bila P adalah titik cabangnya, maka :
 I masuk =  I keluar
i1 + i2 + i3 = i4 + i5

b. Hukum I Kirchhoff
Hukum II Kirchhoff berbunyi : “Jumlah aljabar gaya gerak listrik ( GGL ) dalam satu
rangkaian tertutup ( loop ) sama dengan jumlah aljabar hasil kali I x R dalam rangkaian
tertutup itu.”

26

Rangkaian Listrik Arus Searah
Contoh Soal

Hitunglah VAB dan I1, I3 dan I3 !
Penyelesaian
Pecahlah rangkaian menjadi 3 bagian seperti pada gambar di bawah

pada rangkaian hambatan yang disusun paralel maka besar tegangan adalah sama besar pada

masing-masing lintasan. Berarti VAB pada lintasan kiri, tengah, dan kanan adalah sama, yaitu :

1 1 1 1 3 + 2 + 6 11
RP = 40 + 60 + 20 = 120 = 120

120
RP = 11 ohm
VAB = ∑ Imasingmasing lintasan × RP

∑E
= [∑ R] × RP

= [− E1 + E2 + RE33] × RP
R1 R2

10 0 16 120
= [− 40 + 60 + 20] × 11

30 + 0 + 96 120
= [− 120 ] × 11 = 6 volt

27

Rangkaian Listrik Arus Searah

Untuk mencari nilai I di tiap tiap hambatan, kita guanakan Hukum Kirchhoff II
VAB = ∑ E + ∑ I R

VAB = −E1 + I1 ∙ R1
6 = −10 + 40I1
I1 = 0,4 A (tanda + berarti arah dari A ke B)
VAB = E2 + I2 ∙ R2
6 = 0 + 60I2
I2 = 0,1 A (tanda + berarti arah dari A ke B)
VAB = E3 + I3 ∙ R3
6 = 0 + 20I3
I3 = − 0,5 A (tanda − berarti arah dari B ke A)

5. Kegiatan Praktikum 3
Tujuan:
Menyelidiki Tegangan dan kuat arus listrik pada rangkaian 2 loop
Alat dan Bahan :
1. bola lampu 3 buah masing-masing 1,5 V (L1, L2, L3)
2. amperemeter 3 buah (A1, A2, A3)
3. Baterai 1,5 volt 3 buah
4. Power supply DC untuk 1,5 volt, 3 volt dan 4,5 volt
5. kabel penghubung
6. saklar penghubung (S)

Petunjuk Teknis :
1. Rangkaian alat-alat seperti pada gambar di bawah ini:

28

Rangkaian Listrik Arus Searah

2. Apakah semua lampu menyala?
3. Jika semua lampu menyala, ukurlah VEB dan kuat arus pada masing masing hambatan dan

catat hasil pengukuran kalian
4. Dengan menggunakan konsep hukum ohm dan hukum kirchhoff pada rangkaian loop,

hitunglah besaran besaran pada poin 3
5. Tuliskan kesimpulan dari hasil percobaanmu !
6. Kalian bisa menggunakan simulasi praktikum Phet Colorado Kit DC untuk melakuan percobaan

di komputer/ Handphone dengan menggunakan browser chrome atau yang lain
Link : https://phet.colorado.edu/en/simulation/circuit-construction-kit-dc

6. Rangkuman
1. Bunyi hukum I Kirchhoff yaitu kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik simpul sama
dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar dari titik simpul tersebut.
Persamaan Hukum I Kirchhoff yaitu:  Imasuk =  Ikeluar
 dibaca ‘sigma’ artinya jumlah
Imasuk = arus listrik masuk titik percabangan/simpul
Ikeluar = arus listrik keluar titik percabangan/simpul
2. Bunyi Hukum II Kirchhoff yaitu di dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah aljabar
gaya gerak listrik ( ) dengan penurunan tegangan (IR) sama dengan nol.
Dirumuskan :  + IR = 0
 = jumlah GGL atau sumber arus listrik (baterai)
I = arus listrik
R = hambatan listrik

7. Tes Formatif
1. Bila I1 = 10 A, I2 = 5 A, I3 = 5A dan I4 = 12 A, maka besar I5 adalah ... (C3)

2. Dua lampu identik dirangkai dengan tiga arus searah (DC) seperti gambar di bawah ini. (C4 HOTs)

29

Rangkaian Listrik Arus Searah

Bagaimana kondisi nyala lampu A dan B setelah sakelar (a) ditutup? Jelaskan Alasanmu?
3. Perhatikan rangkaian listrik berikut ! (C4 HOTs)

Tegangan listrik di R3 ( tegangan jepit AB) adalah ...
TES SUMATIF

Kerjakan soal-soal berikut dengan benar!
1. Lima buah kawat yang panjangnya 50 cm mempunyai hambatan jenis 2,5 m dan luas
penampangnya 5 mm2 dirangkai paralel, kawat tersebut dihubungkan dengan sumber arus searah
dengan beda potensial 10 V, tentukan :
a. besarnya tahanan tiap-tiap kawat tersebut
b. tahanan penggantinya
c. kuat arus yang melalui kawat tersebut
2. Pada gambar di bawah ini, tentukan :

Ia



b

220 V

 

c

a. hambatan penggantinya
b. kuat arus I
c. beda potensial antara titik a dan c
d. beda potensial antara titik b dan c
e. kuat arus yang melalui hambatan 20 
3.

30

Rangkaian Listrik Arus Searah

18 V


 

Sebuah baterai dari 18 V dengan hambatan dalam 1 ohm duhubungkan dengan 2 resistor,
tampak pada gambar di atas. Hitung :

a. kuat arus pada rangkaian
b. tegangan pada masing-masing resistor
c. tegangan jepit

4. Pada gambar rangkaian di bawah

 a 
6V

i3
8 V i 1 b i 2 10 V

a. hitung I1, I2, I3
b. berapa Vab

5. Lampu listrik tertulis data 75 W, 180 V. Dipasang pada tegangan 180 V, Jika lampu tersebut
dihidupkan selama 5 jam, tentukan :
a. tahanan (R)
b. kuat arus (I)
c. energi yang dipakai (W)

31

Rangkaian Listrik Arus Searah

DAFTAR PUSTAKA

Douglas C. Giancoli. 2014. Prinsip dan Aplikasi Fiska Jilid 2. Jakarta : Erlangga
Mikrajuddin Abdullah. 2017. Fisika Dasar II. Bandung : Intitut Teknologi Bandung
Halliday Resnick (alih bahasa: Pantur Silaban & Erwin Sucipto). 1990. Fisika. Jakarta : Erlangga
Purwoko. Fendi. 2009 . Physics 2 . Jakarta : Yudhistira
Sears Zemansky. 1994. Fisika untuk Universitas. Jakarta : Bina Cipta
Serway Jewett. 1982. Pysics for Scientists and Engineers. California: Thompson Brook Cole
https://panduanteknisi.com/rangkaian-seri-dan-paralel.html

32