iii DASAR DAN PENGUKURAN LISTRIK 2 Penyusun : Reni Nuraeni ST, M.Pd Drs. Charles A Selan, Dipl.Ing iv KATA PENGANTAR Kurikulum 2013 adalah kurikulum berbasis kompetensi. Di dalamnya dirumuskan secara terpadu kompetensi sikap, pengetahuan dan keterampilan yang harus dikuasai peserta didik serta rumusan proses pembelajaran dan penilaian yang diperlukan oleh peserta didik untuk mencapai kompetensi yang diinginkan. Faktor pendukung terhadap keberhasilan Implementasi Kurikulum 2013 adalah ketersediaan Buku Siswa dan Buku Guru, sebagai bahan ajar dan sumber belajar yang ditulis dengan mengacu pada Kurikulum 2013. Buku Siswa ini dirancang dengan menggunakan proses pembelajaran yang sesuai untuk mencapai kompetensi yang telah dirumuskan dan diukur dengan proses penilaian yang sesuai. Sejalan dengan itu, kompetensi keterampilan yang diharapkan dari seorang lulusan SMK adalah kemampuan pikir dan tindak yang efektif dan kreatif dalam ranah abstrak dan konkret. Kompetensi itu dirancang untuk dicapai melalui proses pembelajaran berbasis penemuan (discovery learning) melalui kegiatan-kegiatan berbentuk tugas (project based learning), dan penyelesaian masalah (problem solving based learning) yang mencakup proses mengamati, menanya, mengumpulkan informasi, mengasosiasi, dan mengomunikasikan. Khusus untuk SMK ditambah dengan kemampuan mencipta . Sebagaimana lazimnya buku teks pembelajaran yang mengacu pada kurikulum berbasis kompetensi, buku ini memuat rencana pembelajaran berbasis aktivitas. Buku ini memuat urutan pembelajaran yang dinyatakan dalam kegiatan-kegiatan yang harus dilakukan peserta didik. Buku ini mengarahkan hal-hal yang harus dilakukan peserta didik bersama guru dan teman sekelasnya untuk mencapai kompetensi tertentu; bukan buku yang materinya hanya dibaca, diisi, atau dihafal. Buku ini merupakan penjabaran hal-hal yang harus dilakukan peserta didik untuk mencapai kompetensi yang diharapkan. Sesuai dengan pendekatan kurikulum 2013, peserta didik diajak berani untuk mencari sumber belajar lain yang tersedia dan terbentang luas di sekitarnya. Buku ini merupakan edisi ke-1. Oleh sebab itu buku ini perlu terus menerus dilakukan perbaikan dan penyempurnaan. Kritik, saran, dan masukan untuk perbaikan dan penyempurnaan pada edisi berikutnya sangat kami harapkan; sekaligus, akan terus memperkaya kualitas penyajian buku ajar ini. Atas kontribusi itu, kami ucapkan terima kasih. Tak lupa kami mengucapkan terima kasih kepada kontributor naskah, editor isi, dan editor bahasa atas kerjasamanya. Mudah-mudahan, kita dapat memberikan yang terbaik bagi kemajuan dunia pendidikan menengah kejuruan dalam rangka mempersiapkan generasi seratus tahun Indonesia Merdeka (2045). Jakarta, Januari 2014 Direktur Pembinaan SMK Drs. M. Mustaghfirin Amin, MB v DAFTAR ISI Halaman Penyusun : ............................................................................................................... iii KATA PENGANTAR ................................................................................................. iv DAFTAR ISI ............................................................................................................... v I. PETUNJUK PENGGUNAAN BUKU BAHAN AJAR .............................................. 1 A. Deskripsi .......................................................................................................... 1 B. Prasyarat ......................................................................................................... 2 C. Rencana Aktivitas Belajar ................................................................................ 2 D. Tujuan Pembelajaran ....................................................................................... 4 E. Kompetensi Inti Dan Kompetensi Dasar Mata Pelajaran Dasar Dan Pengukuran Kelas X ........................................................................................ 5 F.Silabus Mata Pelajaran ..................................................................................... 7 II. PEMBELAJARAN ............................................................................................... 34 Kegiatan belajar 1. Menganalisa rangkaian arus bolak-balik ............................ 34 A. Uraian Materi ................................................................................................. 34 1. Arus Bolak – Balik .................................................................................... 34 2. Harga-Harga pada rangkain listrik arus bolak-balik ................................. 40 3. Respon Elemen Pasif .............................................................................. 46 4. Rangkaian arus Bolak-Balik Seri dan Paralel .......................................... 50 5. Resonansi .............................................................................................. 68 6. Daya dan Faktor daya .............................................................................. 71 7. Pentingnya Perbaikan Faktor Daya ......................................................... 77 8. Faktor daya (Cos φ) ................................................................................. 81 9. Pembangkitan Tegangan Tiga Fasa ........................................................ 89 B. Rangkuman ................................................................................................. 100 C. Tugas Mandiri .............................................................................................. 101 D.Tugas Praktek ............................................................................................. 104 Kegiatan Belajar 2: Menganalisa rangkaian Magnetik .................................... 137 A. Uraian Materi ............................................................................................... 137 1. Kemagnetan .......................................................................................... 137 2. Elektromagnetik ..................................................................................... 159 3. Hukum Lens ........................................................................................... 165 4. Gaya Gerak Listrik Induksi Dinamik ........................................................ 168 5. Gaya Gerak Listrik Induksi Statik ........................................................... 171 6. Koefisien Kompling Magnetis ................................................................. 181 7. Indukstansi kumparan dalam hubungan seri ......................................... 185 8. Energi Dalam Bentuk Medan magnet .................................................... 192 B.Rangkuman .................................................................................................. 195 C.Tugas Mandiri............................................................................................... 196 D. Tugas Praktek ............................................................................................. 199 E. Proyek ......................................................................................................... 203 Kegiatan Belajar 3. Piranti-piranti Elektronika daya ........................................ 204 vi A. Uraian Materi ............................................................................................... 204 1. Semikonduktor ....................................................................................... 204 2. Dioda ........................................................................................................... 210 3.Transistor ..................................................................................................... 226 4.Thyristor ....................................................................................................... 240 Tugas 3.10. Membandingkan saklar Thyristor dan saklar mekani .................. 251 5. Operational Amplifier (Op-Amp) .................................................................. 252 B. Rangkuman ................................................................................................. 261 C. Tugas Praktek............................................................................................. 264 Kegiatan Belajar 4: Menguraikan Rangkaian Digital ...................................... 309 A. Uraian Materi ............................................................................................... 309 1. Pengenalan Digital ................................................................................ 309 2. Sistem Bilangan ..................................................................................... 313 3.Rangkaian Logika Dasar .............................................................................. 326 4. Gerbang Kombinasi Sederhana ............................................................. 333 5. Aljabar Boolean ........................................................................................... 342 6. Rangkaian Flip-Flop .................................................................................... 351 7. Rangkaian Register ..................................................................................... 361 B.Rangkuman .................................................................................................. 369 C. Tugas Mandiri .............................................................................................. 371 D. Tugas Praktek ............................................................................................. 372 E. Proyek ......................................................................................................... 398 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 402 1 I. PETUNJUK PENGGUNAAN BUKU BAHAN AJAR A. Deskripsi Kurikulum 2013 dirancang untuk memperkuat kompetensi siswa dari sisi pengatahuan, keterampilan dan sikap secara utuh. Proses pencapaiannya melalui pembelajaran sejumlah mata pelajaran yang dirangkai sebagai suatu kesatuan yang saling mendukung pencapaian kompetensi tersebut. Buku bahan ajar dengan judul Dasar dan Pengukuran Listrik 2 ini merupakan dasar program keahlian yang digunakan untuk mendukung pembelajaran pada mata pelajaran Dasar dan Pengukuran Listrik, untuk SMK program Keahlian teknik Teknik Ketenagalistrikan pada kelas X. Buku ini menjabarkan usahan minimal yang harus dilakukan siswa untuk mencapai kompetensi yang diharapkan, yang dijabarkan dalam kompetensi inti dan kompetensi dasar. Sesuai dengan pendekatan yang dipergunakan dalam Kurikulum 2013, siswa diberanikan untuk mencari dari sumber belajar lain tersedia dan terbentang luas di sekitarnya. Peran guru sangat penting untuk meningkatkan dan menyesuaikan daya serap siswa dengan ketersediaan kegiatan pada buku ini. Guru dapat memperkayanya dengan kreasi dalam bentuk kegiatan-kegiatan lain yang sesuai dan relevan yang bersumber dari lingkungan sosial dan alam. Buku siswa ini disusun di bawah koordinasi Direktorat Pembinaan SMK, Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan, dan dipergunakan dalam tahap awal penerapan Kurikulum 2013. Buku ini merupakan “dokumen hidup” yang senantiasa diperbaiki, diperbaharui, dan dimutakhirkan sesuai dengan dinamika kebutuhan dan perubahan zaman. Masukan dari berbagai kalangan diharapkan dapat meningkatkan kualitas buku ini. 2 B. Prasyarat Untuk dapat mengikuti buku bahan ajar ini, peserta didik harus sudah menguasai materi pelajaran IPA dan matematika tingkat SLTP dan telah menyelesaikan buku-buku bahan ajar dengan judul Dasar dan Pengukuran Listrik 1, serta menguasai penggunaan alat-alat ukur listrik. Penilaian Untuk mengetahui tingkat keberhasilan peserta dalam mengikuti buku bahan ajar ini di lakukan evaluasi terhadap aspek pengetahuan, keterampilan dan sikap dengan mengikuti prinsip penilaian autentik selama kegiatan belajar berlangsung. Aspek pengetahuan (teori) di evaluasi secara tertulis menggunakan jenis tes jawaban singkat dan essai atau pun saat melakukan diskusi , sedangkan aspek keterampilan (praktek) di evaluasi melalui pengamatan langsung terhadap proses kerja, hasil kerja dan sikap kerja. Peserta yang dinyatakan lulus dalam mengikuti buku bahan ajar ini harus memenuhi persyataan sebagai berikut : - Selesai mengajarkan semua soal-soal evaluasi tersebut dengan benar. - Selesai mengejakan soal-soal evaluasi dalam buku bahan ajar ini dan mencapai nilai standar minimum 80 (delapan puluh) - Pengerjaan tugas praktek mencapai standar keterampilan yang diinginkan. C. Rencana Aktivitas Belajar Proses pembelajaran pada Kurikulum 2013 untuk semua jenjang dilaksanakan dengan menggunakan pendekatan ilmiah (saintifik approach). Langkah-langkah pendekatan ilmiah (scientific approach) dalam proses pembelajaran meliputi menggali informasi melalui pengamatan, bertanya, percobaan, kemudian mengolah data atau informasi dilanjutkan dengan menganalisis, menalar, kemudian menyimpulkan, dan mencipta. Pada buku ini, seluruh materi yang ada pada setiap kompetensi dasar diupayakan sedapat mungkin diaplikasikan secara prosedural sesuai dengan pendekatan ilmiah. Melalui buku bahan ajar ini, kalian akan mempelajari apa?, bagaimana?, dan mengapa?, terkait dengan masalah energi listrik dan penggunaannya. Langkah awal untuk mempelajari energi listrik adalah dengan melakukan pengamatan 3 (observasi). Keterampilan melakukan pengamatan dan mencoba menemukan hubungan-hubungan yang diamati secara sistematis merupakan kegiatan pembelajaran yang sangat aktif, inovatif, kreatif dan menyenangkan. Dengan hasil pengamatan ini, berbagai pertanyaan lanjutan akan muncul. Nah, dengan melakukan penyelidikan lanjutan, kalian akan memperoleh pemahaman yang makin lengkap tentang masalah yang kita amati. Dengan keterampilan ini, kalian dapat mengetahui bagaimana mengumpulkan fakta dan menghubungkan fakta-fakta untuk membuat suatu penafsiran atau kesimpulan. Keterampilan ini juga merupakan keterampilan belajar sepanjang hayat yang dapat digunakan bukan saja untuk mempelajari berbagai macam ilmu, tetapi juga dapat dipergunakan dalam kehidupan sehari-hari. Pengamatan Melibatkan pancaindra, termasuk melakukan pengukuran dengan alat ukur yang sesuai. Pengamatan dilakukan untuk mengumpulkan data dan informasi. Membuat Inferensi Merumuskan penjelasan berdasarkan pengamatan. Penjelasan ini digunakan untuk menemukan pola-pola atau hubungan-hubungan antar aspek yang diamati, serta membuat prediksi, atau kesimpulan. Mengkomunikasikan Mengkomunikasikan hasil penyelidikan baik lisan maupun tulisan. Hal yang dikomunikasikan termasuk data yang disajikan dalam bentuk tabel, grafik, bagan, dan gambar yang relevan. Buku bahan ajar “Dasar dan Pengukuran Listrik 2” ini, digunakan untuk memenuhi kebutuhan minimal pembelajaran pada kelas X, semester genap, mencakupi kompetensi dasar 3.8 dan 4.8 sampai dengan 3.11 dan 4.11, yang terbagi menjadi empat kegiatan belajar, yaitu (1) Menganalisis rangkaian arus bolak-balik (AC) (2) Menganalis rangkaian kemagnetan 3) Menganalisis rangkaian elektronika daya (4) Menganalisis rangkaian digital. Pada buku bahan ajar ini kalian diberi beberapa tugas,menganalisa rangkaian dan membuat Proyek yang berkaitan dengan materi yang sedang dipelajari agar kalian lebih paham dalam membuat suatu aplikasi rangkaian. 4 D. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari buku bahan ajar ini peserta didik dapat : - Menjelaskan pengertian periode, frekuensi, bentuk gelombang, dan tegangan sinusoida, pola dan beda pola serta kerja-kerja besaran arus bolak balik melalui praktek laboratorium. - Mendiskusikan karakteristik arus dan tegangan AC pada berbagai jenis beban listrik melalui percobaan. - Mengkaji rangkaian listrik arus bolak balik melalui percobaan. - Mendistribusikan penilaian daya listrik arus bolak balik melalui percobaan - Memperbaiki faktor daya rangkaian listrik arus bolak balik melalui percobaan-percobaan. - Mengkaji rangkaian listrik arus bolak balik. - Menjelaskan konsep gaya magnet dan bahan-bahan magnet. - Mendiskripsikan besaran-besaran magnet dan satuannya. - Mendiskripsikan garis-garis gaya magnet dan garis-garis induksi magnet. - Menjelaskan prinsip pembangkitan gaya mekanik pada konduktor berarus listrik. - Menjelaskan usaha yang dilakukan untuk menggerakkan konduktor berarus listrik. - Menjelaskan harga intensitas medan magnet yang ditimbulkan. - Mengidentifikasi komponen elektronika daya/ semikonduktor. - Memeriksa kondisi operasi dan spesifikasi piranti elektronika daya. - Merancang rangkaian elektronika daya. - Mengenal sistem bilangan. - Melakukan konversi sistem bilangan. - Mengidentifikasi gerbang-gerbang logika. - Mengidentifikasi rangkaian sekuensial. - Merancang rangkaian digital. Next >