【Edisi Penerbit Rakyat】Fisika SMA Wajib Tahun Ketiga

📚 Ringkasan Isi

Buku ini merupakan buku ketiga dalam seri wajib Fisika SMA umum, yang secara utama membahas dasar-dasar elektromagnetisme, termasuk medan listrik statis, energi dalam medan listrik, teori rangkaian listrik, hukum kekekalan energi listrik, serta pengetahuan awal tentang induksi elektromagnetik dan gelombang elektromagnetik. Mata pelajaran ini menggunakan berbagai bentuk seperti eksperimen, pemikiran dan diskusi, serta analisis contoh soal, bertujuan untuk mengembangkan kompetensi inti fisika dan kemampuan penyelidikan ilmiah siswa.

Jelajahi misteri fisika dari muatan mikroskopis hingga gelombang elektromagnetik makroskopis, bangun sistem dasar elektromagnetisme klasik secara utuh.

Penulis: Pusat Penelitian dan Pengembangan Bahan Ajar Ilmu Fisika, Badan Penerbitan Pendidikan Rakyat Tiongkok

Ucapan Terima Kasih: Telah disetujui oleh Komite Ahli Komite Buku Pelajaran Nasional (2019)

🎯 Tujuan Pembelajaran

1. Memahami hukum kekekalan muatan listrik, menguasai konsep muatan dasar, dan dapat menjelaskan fenomena fisika seperti pengisian listrik gesekan dan pengisian listrik induksi.
2. Memahami definisi kuat medan listrik (metode definisi rasio) serta prinsip superposisi, serta mampu menggunakan garis medan listrik untuk menggambarkan pola distribusi medan listrik.
3. Memahami sifat konduktor dalam keadaan keseimbangan listrik statis, menguasai prinsip perisai listrik statis dan pelepasan muatan di ujung tajam, serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari dan produksi.
4. Memahami karakteristik usaha gaya listrik yang tidak bergantung pada lintasan, serta memahami hubungan antara energi potensial listrik dan usaha gaya listrik.
5. Memahami definisi potensial listrik dan beda potensial beserta sifat vektor/ skalar masing-masing, serta mampu menerapkan rumus U=Ed untuk menyelesaikan masalah medan listrik seragam.
6. Memahami konsep kapasitansi, menguasai faktor-faktor penentu kapasitor pelat sejajar, serta mampu menganalisis gerak partikel bermuatan dalam medan listrik.
7. Memahami fungsi sumber listrik serta definisi arus listrik dan arus tetap, serta mampu menjelaskan pembentukan arus dari sudut pandang mikroskopis.
8. Menguasai hukum resistansi konduktor, memahami pola perubahan resistivitas terhadap suhu, serta memahami fenomena superkonduktor.
9. Dapat mengenali kurva karakteristik volt-ampere, serta membedakan komponen linier dan non-linier.
10. Memahami konsep usaha listrik, daya listrik, serta hukum Joule, serta mampu membedakan transformasi energi dalam rangkaian resistor murni dan non-resistor murni.

🔹 Pelajaran 1: Bab Sembilan: Medan Listrik Statis dan Aplikasinya

Gambaran Umum: Bab ini berlandaskan pada esensi mikroskopis fenomena listrik statis, secara sistematis mengenalkan konsep muatan listrik, hukum kekekalan muatan listrik, serta muatan dasar. Dengan memperkenalkan konsep "medan", bab ini membahas kuat medan listrik sebagai besaran fisika yang menggambarkan sifat medan listrik, serta bagaimana menggunakan garis medan listrik, medan listrik seragam, dan prinsip superposisi untuk analisis kualitatif maupun kuantitatif medan listrik. Di akhir bab, dibahas secara mendalam sifat konduktor dalam medan listrik, termasuk keseimbangan listrik statis, pelepasan muatan di ujung tajam, dan perisai listrik statis, serta membahas pencegahan dan pemanfaatan listrik statis.

Hasil Pembelajaran:

• Memahami hukum kekekalan muatan listrik, menguasai konsep muatan dasar, serta mampu menjelaskan fenomena fisika seperti pengisian listrik gesekan dan pengisian listrik induksi.
• Memahami definisi kuat medan listrik (metode definisi rasio) serta prinsip superposisi, serta mampu menggunakan garis medan listrik untuk menggambarkan pola distribusi medan listrik.
• Memahami sifat konduktor dalam keadaan keseimbangan listrik statis, menguasai prinsip perisai listrik statis dan pelepasan muatan di ujung tajam, serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari dan produksi.

🔹 Pelajaran 2: Bab Sepuluh: Energi dalam Medan Listrik Statis

Gambaran Umum: Bab ini fokus pada sifat energi medan listrik statis, dimulai dari ciri usaha gaya listrik, lalu memperkenalkan besaran-besaran fisika inti seperti energi potensial listrik, potensial listrik, dan beda potensial. Melalui pembahasan hubungan kuantitatif antara beda potensial dan kuat medan listrik, sifat energetika medan listrik diungkapkan, kemudian diperluas ke prinsip penyimpanan energi pada kapasitor serta aplikasi percepatan partikel bermuatan dalam medan listrik. Akhirnya, kembali ke kehidupan nyata dengan menjelaskan dasar fisika dari teknologi seperti adsorpsi listrik statis, penyaring debu, pelapisan cat, dan fotokopi.

Hasil Pembelajaran:

• Memahami karakteristik usaha gaya listrik yang tidak bergantung pada lintasan, serta memahami hubungan antara energi potensial listrik dan usaha gaya listrik.
• Memahami definisi potensial listrik dan beda potensial beserta sifat vektor/skalar masing-masing, serta mampu menerapkan rumus U=Ed untuk menyelesaikan masalah medan listrik seragam.
• Memahami konsep kapasitansi, menguasai faktor-faktor penentu kapasitor pelat sejajar, serta mampu menganalisis gerak partikel bermuatan dalam medan listrik.

🔹 Pelajaran 3: Bab Sebelas: Rangkaian Listrik dan Aplikasinya

Gambaran Umum: Mata pelajaran ini mencakup teori dasar dan aplikasi praktis rangkaian listrik, mulai dari mekanisme mikroskopis terbentuknya arus listrik hingga alat ukur listrik secara makroskopis. Fokus utama adalah pada bagaimana sumber listrik mempertahankan arus tetap, sifat resistansi konduktor (termasuk resistivitas dan superkonduktor), karakteristik energi baterai lithium, serta bagaimana menggunakan multimeter secara mahir untuk mengukur besaran listrik.

Hasil Pembelajaran:

• Memahami fungsi sumber listrik serta definisi arus listrik dan arus tetap, serta mampu menjelaskan pembentukan arus dari sudut pandang mikroskopis.
• Memahami hukum resistansi konduktor, memahami pola perubahan resistivitas terhadap suhu, serta memahami fenomena superkonduktor.
• Dapat mengenali kurva karakteristik volt-ampere, serta membedakan komponen linier dan non-linier.

🔹 Pelajaran 4: Bab Duabelas: Energi Listrik dan Hukum Kekekalan Energi

Gambaran Umum: Bab ini berfokus pada transformasi, transmisi, serta hukum kekekalan energi secara makroskopis. Dimulai dari transformasi energi dalam rangkaian secara mikroskopis (usaha listrik dan panas listrik), memperkenalkan besaran fisika inti yang menggambarkan sifat sumber listrik—yaitu ggl (gaya gerak listrik), serta membangun hukum Ohm untuk rangkaian tertutup. Melalui pengukuran eksperimental ggl dan hambatan dalam pada baterai kering dan baterai buah, siswa akan mempelajari metode pengolahan data eksperimen (seperti metode grafik U-I). Di akhir bab, materi diperluas ke hukum kekekalan energi secara makroskopis serta pembangunan berkelanjutan energi, membahas arah transformasi energi dan maknanya dalam masyarakat.

Hasil Pembelajaran:

• Memahami konsep usaha listrik, daya listrik, serta hukum Joule, serta mampu membedakan transformasi energi dalam rangkaian resistor murni dan non-resistor murni.
• Memahami konsep ggl, menguasai hukum Ohm untuk rangkaian tertutup, serta mampu menyelesaikan soal-soal kompleks terkait.
• Memahami prinsip dan metode pengukuran ggl dan hambatan dalam sumber listrik, serta mampu menggunakan grafik U-I untuk mengolah data eksperimen.

🔹 Pelajaran 5: Bab Tiga Belas: Induksi Elektromagnetik dan Energi Kuantum Tingkat Mikro

Gambaran Umum: Unit ini bertujuan membimbing siswa dari fenomena magnetik makroskopis menuju induksi elektromagnetik yang kompleks, lalu menyelami lebih jauh tentang gelombang elektromagnetik dan kuantisasi energi tingkat mikro. Materi mencakup deskripsi medan magnet (garis medan magnet, kuat medan magnet, fluks magnet), syarat terjadinya induksi elektromagnetik, dasar teori medan elektromagnetik Maxwell, serta konsep kuantum energi yang diajukan Planck.

Hasil Pembelajaran:

• Memahami konsep medan magnet, kuat medan magnet, dan fluks magnet, serta mampu menggunakan aturan Ampere untuk menentukan arah arus dan arah medan magnet.
• Memahami esensi fenomena induksi elektromagnetik, serta mampu menentukan kondisi yang menghasilkan arus induksi secara akurat.
• Memahami pembentukan gelombang elektromagnetik, sifat perambatannya, serta distribusi spektrum gelombang elektromagnetik, serta mengidentifikasi signifikansi kuantisasi energi terhadap terobosan fisika modern.