Simulasi Hukum I & II Kirchhoff
Laboratorium Virtual Rangkaian 2 Loop & Measurement Tool
Atur Parameter Komponen
I₁ + I₃ = I₂ => 0.00 A + 0.00 A = 0.00 A
V_jepit1 = 0.00 V | V_jepit2 = 0.00 V
LKPD Praktikum Virtual Hukum I dan II Kirchhoff
LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK (LKPD)
PRAKTIKUM VIRTUAL HUKUM I DAN II KIRCHHOFF
|
Kelompok |
|
Kelas |
|
|
Anggota |
|
||
|
|
|||
|
Tanggal |
|
||
A. TUJUAN PEMBELAJARAN
1. Membuktikan Hukum I Kirchhoff (ΣI_masuk = ΣI_keluar) pada titik percabangan rangkaian listrik.
2. Menganalisis kuat arus dan beda potensial pada rangkaian tertutup 2 loop berdasarkan Hukum II Kirchhoff (ΣE + ΣI(R+r) = 0).
3. Menganalisis pengaruh polaritas sumber tegangan (GGL) terhadap arah arus listrik.
4. Menganalisis perbedaan antara Gaya Gerak Listrik (GGL) dan Tegangan Jepit akibat keberadaan hambatan dalam (r).
B. ALAT DAN BAHAN
● Perangkat Komputer / Laptop / Tablet / Smartphone
● Aplikasi Laboratorium Virtual Hukum Kirchhoff (Simulasi Interaktif)
● Kertas Catatan dan Alat Tulis / Kalkulator
C. DASAR TEORI
1. Hukum I Kirchhoff (KCL - Kirchhoff's Current Law): Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar dari titik percabangan tersebut.
Σ I_masuk = Σ I_keluar
2. Hukum II Kirchhoff (KVL - Kirchhoff's Voltage Law): Di dalam sebuah rangkaian tertutup (loop), jumlah aljabar Gaya Gerak Listrik (GGL / E) dengan penurunan tegangan (I R) sama dengan nol.
Σ E + Σ I (R + r) = 0
3. Tegangan Jepit (V_jepit): Beda potensial antara kutub-kutub sumber arus listrik ketika sumber tersebut mengalirkan arus listrik dalam rangkaian tertutup.
V_jepit = E - I r (saat baterai menyuplai arus)
V_jepit = E + I r (saat baterai terisi/menerima arus balik)
D. LANGKAH KERJA DAN TABEL PENGAMATAN
Kegiatan 1: Verifikasi Hukum I Kirchhoff (Titik Percabangan)
1. Buka aplikasi Simulasi Praktikum Virtual Hukum Kirchhoff.
2. Atur nilai hambatan luar R1 = 10 Ω, R2 = 20 Ω, dan R3 = 30 Ω dengan hambatan dalam r1 = 0 Ω, r2 = 0 Ω.
3. Variasikan nilai tegangan E1 dan E2 sesuai Tabel 1.
4. Amati dan catat nilai kuat arus I1 (Cabang Kiri), I2 (Cabang Tengah), dan I3 (Cabang Kanan) beserta tanda/arah arusnya.
Tabel 1. Pengamatan Hukum I Kirchhoff
|
Percobaan Ke- |
E1 (Volt) |
E2 (Volt) |
I1 (Ampere) |
I2 (Ampere) |
I3 (Ampere) |
Pembuktian (ΣI_masuk = ΣI_keluar) |
|
1 |
12 V |
6 V |
|
|
|
|
|
2 |
18 V |
12 V |
|
|
|
|
|
3 |
-12 V |
12 V |
|
|
|
|
Kegiatan 2: Verifikasi Hukum II Kirchhoff pada Rangkaian 2 Loop
1. Atur parameter komponen: E1 = 12 V, E2 = 6 V, R1 = 4 Ω, R2 = 6 Ω, R3 = 2 Ω, r1 = 0 Ω, r2 = 0 Ω.
2. Lakukan perhitungan manual di lembar terpisah menggunakan Hukum II Kirchhoff untuk menentukan arus I1, I2, I3.
3. Bandingkan hasil perhitungan manual dengan hasil pembacaan pada simulasi virtual.
Tabel 2. Perbandingan Perhitungan Teoretis vs Hasil Simulasi
|
Variabel Arus |
Hasil Perhitungan Manual (A) |
Hasil Pembacaan Simulasi (A) |
Persentase Perbedaan (%) |
|
I1 (Loop Kiri) |
|
|
|
|
I2 (Cabang Tengah) |
|
|
|
|
I3 (Loop Kanan) |
|
|
|
Kegiatan 3: Analisis Tegangan Jepit dan Hambatan Dalam (r)
1. Atur E1 = 12 V dan E2 = 0 V. Set R1 = 10 Ω, R2 = 20 Ω, R3 = 10 Ω.
2. Variasikan nilai hambatan dalam r1 sesuai Tabel 3.
3. Gunakan Voltmeter interaktif: Tempatkan Probe Merah (+) pada node positif baterai 1 dan Probe Hitam (-) pada node negatif baterai 1 untuk mengukur Tegangan Jepit (V_jepit).
Tabel 3. Pengaruh Hambatan Dalam terhadap Tegangan Jepit Baterai 1
|
No |
E1 (Volt) |
r1 (Ω) |
Arus Cabang I1 (A) |
Tegangan Jepit Terukur V_jepit (V) |
Perhitungan V_jepit = E1 - I1 r1 (V) |
|
1 |
12 V |
0 Ω |
|
|
|
|
2 |
12 V |
2 Ω |
|
|
|
|
3 |
12 V |
5 Ω |
|
|
|
E. ANALISIS DAN PERTANYAAN DISKUSI
1. Berdasarkan Kegiatan 1:
Apakah jumlah aljabar arus yang masuk ke titik percabangan selalu sama dengan arus yang keluar? Jelaskan bagaimana tanda positif (+) atau negatif (-) pada arus menandakan arah aliran arus!
2. Berdasarkan Kegiatan 2:
Mengapa pengaturan tegangan negatif pada baterai (misal E =-12 V) mengubah arah arus pada rangkaian? Jelaskan hubungannya dengan kutub baterai!
3. Berdasarkan Kegiatan 3:
Mengapa nilai Tegangan Jepit (V_jepit) baterai semakin mengecil ketika nilai hambatan dalam (r1) diperbesar? Kemanakah hilangnya sebagian tegangan tersebut?
4. Aplikasi Konseptual:
Sebuah aki kendaraan memiliki GGL 12 V dan hambatan dalam 0,5 Ω. Ketika dihubungkan ke beban starter yang menarik arus 20 A, berapakah tegangan jepit yang dirasakan oleh sistem kelistrikan mobil tersebut? Bandingkan dengan hasil teori yang telah kamu pelajari!
F. KESIMPULAN
Tuliskan kesimpulan praktikum berdasarkan tujuan pembelajaran di atas...
Coba Sekarang dan Rasakan Kemudahannya!
Dapatkan LKPD
Untuk membuka kunci tautan dan link download secara gratis, silakan berikan dukungan dengan melakukan Subscribe ke channel YouTube resmi @LaPanrita.
- Klik tombol Subscribe YouTube di bawah, lalu tekan tombol Subscribe di halaman YouTube yang terbuka.
- Setelah selesai Subscribe, kembali ke halaman ini untuk membuka kunci tautan unduhan secara otomatis.
Verifikasi & Download
Selesaikan langkah dukungan di bawah ini untuk membuka tautan
Tautan Anda Sudah Tersedia!
