Modul Ajar & RPP Fisika Kelas XII
Listrik Statis

Tujuan: Peserta didik dapat mengamati, menganalisis, dan menyimpulkan fenomena interaksi muatan listrik serta prinsip kerja kapasitor.

Alat & bahan: Penggaris plastik, potongan kertas kecil, balon, kain wol, sedotan plastik, kapasitor berbagai nilai, multimeter, kabel penghubung, catu daya.

Langkah kerja:

1. Tentukan apakah kedua muatan pada gambar tarik-menarik atau tolak-menolak, lalu hitung besar gaya Coulombnya (k = 9 × 10⁹ N·m²/C²).

2. Amati interaksi muatan listrik di bawah ini, lalu diskusikan dengan kelompok bagaimana muatan-muatan tersebut berinteraksi.
3. Gosokkan penggaris plastik pada rambut kering, kemudian dekatkan pada potongan kertas kecil. Catat apa yang terjadi.
4. Rangkai dua kapasitor 100 µF secara seri dan dua kapasitor 100 µF secara paralel. Ukur kapasitas ekivalen masing-masing rangkaian menggunakan multimeter.
5. Bandingkan hasil pengukuran dengan perhitungan teoritis kapasitas ekivalen, kemudian catat perbedaan yang ditemukan.
6. Diskusikan dalam kelompok faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitas ekivalen dan energi yang tersimpan pada kapasitor.

🔒 Tabel kerja dan lembar refleksi murid tidak ditampilkan di pratinjau — keduanya ada di berkas unduhan.

Asesmen awal (diagnostik):

1. Apa yang Anda ketahui tentang muatan listrik?
2. Bagaimana interaksi antara dua muatan listrik yang sejenis?
3. Pernahkah Anda melihat atau merasakan fenomena listrik statis dalam kehidupan sehari-hari?
4. Apa fungsi utama sebuah kapasitor?

Formatif (proses): Asesmen formatif dilakukan melalui observasi partisipasi aktif peserta didik dalam diskusi kelompok dan presentasi, serta penilaian hasil LKPD.

Sumatif (akhir): Asesmen sumatif dilakukan melalui tes tertulis yang mencakup soal pilihan ganda dan esai tentang konsep listrik statis dan kapasitor.

🔒 Rubrik KKTP dan kunci jawaban tidak ditampilkan di pratinjau — rubrik ada di berkas unduhan, kunci jawaban khusus member Paket Lengkap.

Listrik statis adalah cabang fisika yang mempelajari fenomena yang berkaitan dengan muatan listrik yang diam. Meskipun muatan-muatan ini tidak bergerak seperti pada arus listrik, interaksi dan efek yang ditimbulkannya sangat fundamental dan memiliki banyak aplikasi dalam kehidupan sehari-hari maupun teknologi modern. Dari petir yang menyambar hingga layar sentuh pada gawai kita, prinsip listrik statis bekerja di baliknya.

1. Muatan Listrik dan Hukum Coulomb
Muatan listrik adalah sifat dasar partikel subatomik yang menyebabkan mereka mengalami gaya ketika diletakkan di dalam medan elektromagnetik. Ada dua jenis muatan listrik: positif (proton) dan negatif (elektron). Muatan sejenis akan tolak-menolak, sedangkan muatan tak sejenis akan tarik-menarik. Interaksi gaya antara dua muatan titik dijelaskan oleh Hukum Coulomb, yang menyatakan bahwa gaya listrik (F) berbanding lurus dengan perkalian besar kedua muatan (q1 dan q2) dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak (r) antara keduanya. Secara matematis, F = k * |q1*q2| / r², di mana k adalah konstanta Coulomb (9 x 10^9 Nm²/C²). Satuan muatan listrik adalah Coulomb (C).

2. Medan Listrik
Medan listrik adalah daerah di sekitar muatan listrik di mana muatan listrik lain akan mengalami gaya listrik. Konsep medan listrik diperkenalkan oleh Michael Faraday untuk menjelaskan bagaimana gaya listrik dapat bekerja tanpa sentuhan fisik. Kuat medan listrik (E) di suatu titik didefinisikan sebagai gaya listrik (F) yang dialami oleh muatan uji positif q0 yang diletakkan di titik tersebut, dibagi dengan besar muatan uji tersebut. Jadi, E = F/q0. Untuk muatan titik, besar medan listrik pada jarak r dari muatan Q adalah E = k * |Q| / r². Arah medan listrik menjauhi muatan positif dan menuju muatan negatif. Satuan kuat medan listrik adalah Newton per Coulomb (N/C).

3. Potensial Listrik dan Energi Potensial Listrik
Potensial listrik (V) di suatu titik adalah energi potensial listrik per satuan muatan uji positif yang diletakkan di titik tersebut. Ini adalah besaran skalar yang mengindikasikan seberapa banyak energi yang diperlukan untuk membawa muatan uji dari tak hingga ke titik tersebut. Untuk muatan titik Q, potensial listrik pada jarak r adalah V = k * Q / r. Satuan potensial listrik adalah Volt (V) atau Joule per Coulomb (J/C). Energi potensial listrik (Ep) adalah energi yang dimiliki oleh suatu muatan karena posisinya dalam medan listrik, dihitung dengan Ep = qV atau Ep = k * q1*q2 / r. Energi potensial listrik bersifat skalar dan penting dalam analisis kerja yang dilakukan oleh gaya listrik.

4. Kapasitor Keping Sejajar
Kapasitor adalah komponen elektronik yang berfungsi untuk menyimpan energi dalam bentuk medan listrik. Salah satu bentuk kapasitor yang paling umum adalah kapasitor keping sejajar, yang terdiri dari dua pelat konduktor sejajar yang dipisahkan oleh bahan dielektrik (isolator). Ketika kapasitor dihubungkan ke sumber tegangan, muatan positif akan menumpuk di satu pelat dan muatan negatif di pelat lainnya, menciptakan medan listrik di antara pelat. Kapasitas (C) kapasitor didefinisikan sebagai perbandingan antara besar muatan (Q) yang tersimpan pada salah satu pelat dengan beda potensial (V) antara kedua pelat, yaitu C = Q/V. Satuan kapasitas adalah Farad (F).

5. Faktor yang Mempengaruhi Kapasitas Kapasitor
Kapasitas kapasitor keping sejajar dipengaruhi oleh beberapa faktor: luas permukaan keping (A), jarak antar keping (d), dan permitivitas bahan dielektrik (ε) yang mengisi ruang antar keping. Rumus kapasitasnya adalah C = ε * A / d. Semakin besar luas keping, semakin besar kapasitasnya. Semakin kecil jarak antar keping, semakin besar kapasitasnya. Bahan dielektrik dengan permitivitas yang lebih tinggi juga akan meningkatkan kapasitas. Pemilihan bahan dielektrik sangat penting karena dapat meningkatkan kapasitas kapasitor secara signifikan dibandingkan dengan hanya menggunakan udara sebagai dielektrik.

6. Energi yang Tersimpan dalam Kapasitor
Kapasitor yang bermuatan menyimpan energi potensial listrik. Energi (W) yang tersimpan dalam kapasitor dapat dihitung dengan beberapa rumus, yaitu W = 1/2 * C * V², W = 1/2 * Q * V, atau W = 1/2 * Q² / C. Energi ini dilepaskan ketika kapasitor dihubungkan ke rangkaian, misalnya untuk menyalakan lampu kilat kamera atau memberikan daya pada perangkat elektronik dalam waktu singkat. Kemampuan kapasitor menyimpan dan melepaskan energi dengan cepat menjadikannya komponen vital dalam banyak aplikasi elektronik, mulai dari filter daya hingga memori komputer.

7. Rangkaian Kapasitor
Kapasitor dapat dirangkai secara seri atau paralel untuk mendapatkan kapasitas ekivalen yang diinginkan. Dalam rangkaian seri, kapasitor dihubungkan secara berurutan, sehingga muatan yang tersimpan pada setiap kapasitor sama, tetapi beda potensialnya terbagi. Kapasitas ekivalen untuk rangkaian seri adalah 1/Cseri = 1/C1 + 1/C2 + ... . Dalam rangkaian paralel, kapasitor dihubungkan pada titik yang sama, sehingga beda potensial pada setiap kapasitor sama, tetapi muatan total adalah jumlah muatan pada setiap kapasitor. Kapasitas ekivalen untuk rangkaian paralel adalah Cparalel = C1 + C2 + ... . Pemahaman rangkaian ini penting dalam desain sirkuit elektronik.

Rangkuman: Listrik statis mempelajari muatan listrik yang diam dan interaksinya. Hukum Coulomb menjelaskan gaya tarik-menolak antar muatan, sementara medan listrik adalah daerah pengaruh muatan. Potensial listrik dan energi potensial listrik mengukur energi yang terkait dengan posisi muatan. Kapasitor adalah komponen yang menyimpan energi dalam bentuk medan listrik, dengan kapasitas yang dipengaruhi luas keping, jarak, dan bahan dielektrik. Kapasitor dapat dirangkai seri atau paralel untuk mencapai kapasitas ekivalen tertentu, menjadi fundamental dalam teknologi modern.

🔒 Daftar pustaka tidak ditampilkan di pratinjau — ada di berkas unduhan.

Modul ajar "Listrik Statis" mata pelajaran Fisika Kelas XII ini disusun sesuai ketentuan Kurikulum Berbasis Cinta · Pembelajaran Mendalam dan dinyatakan dapat digunakan dalam pembelajaran Tahun Pelajaran 2026/2027.

Rujukan: KMA No. 1503 Tahun 2025 (Kurikulum Berbasis Cinta) · Kep. Dirjen Pendis No. 6077 Tahun 2025 · CP: SK Dirjen Pendis No. 9941 Tahun 2025