peraga fenomena kelistrikan akibat perbedaan …
TRANSCRIPT
PERAGA FENOMENA KELISTRIKAN AKIBAT PERBEDAANTEMPERATUR PADA PASANGAN KAWAT TEMBAGA DAN SENG
(Skripsi)
Oleh:
Kurnia Astari Pratama
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKANUNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG2018
ABSTRAK
PERAGA FENOMENA KELISTRIKAN AKIBAT PERBEDAANTEMPERTUR PADA PASANGAN KAWAT TEMBAGA DAN SENG
Oleh
Kurnia Astari Pratama
Tujuan penelitian pengembangan ini adalah menghasilkan alat peraga fenomena
kelistrikan yang berbasis lingkungan dan petunjuk penggunaannya (user manual)
untuk pembelajaran fisika materi sumber energi listrik, mengetahui kelayakan dan
spesifikasinya. Penelitian pengembangan ini menghasilkan produk alat peraga
disertai user manual yang telah diuji spesifikasi dan kelayakannya.
Berdasarkan uji yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa; nilai koefisien
seebeck pada pasangan kawat tunggal, seri, paralel berturut-turut sebesar 0,004
mV/0C, 0,064 mV/0C, 0,004 mV/0C; volume wadah sisi dingin dan sisi panas
konverter adalah 3,3 liter; suhu sisi dingin konverter adalah 0°C; dan suhu sisi
panas konverter berada pada rentang 30°C-90°C. Hasil Uji kelayakan alat peraga
fenomena kelistrikan dan user manual menyatakan bahwa produk layak untuk
digunakan untuk mengamati perilaku perubahan panas menjadi listrik dengan skor
2,79 pada uji kelayakan fisik dan skor 3,11 pada uji ahli desain.
Kata kunci: efek seebeck, energi listrik, energi panas, konversi energi,
pengembangan.
PERAGA FENOMENA KELISTRIKAN AKIBAT PERBEDAANTEMPERATUR PADA PASANGAN KATA TEMBAGA DAN SENG
Oleh
Kurnia Astari Pratama
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai GelarSARJANA PENDIDIKAN
Pada
Program Studi Pendidikan FisikaJurusan Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKANUNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG2018
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Cimahi pada tanggal 27 Mei 1995, sebagai anak pertama dari
tiga bersaudara dari pasangan Bapak Sutoyo Abdul Latif dan Ibu Ratni. Penulis
mengawali pendidikan formal pada tahun 1999 di TK Al- Maqom. Pada tahun
2000 penulis melanjutkan pendidikannya di SD Negeri 1 Tulung Balak hingga
tahun 2006. Selanjutnya penulis melanjutkan pendidikan di SMA Negeri 1
Kotagajah. Pada tahun 2013, penulis diterima dan terdaftar sebagai mahasiswa
regular program studi Pendidikan Fisika, Jurusan Pendidikan MIPA, Fakultas
Keguruan dan Ilmu Pendidikan di Universitas Lampung melalui jalur SBMPTN.
Sejak SD, penulis aktif mengikuti lomba mata pelajaran seperti Olimpiade IPA,
LCT IPA,OSN Fisika dan MTQ tingkat Mahasiswa. Pada tahun 2005 penulis
sempat mewakili kabupaten Lampung timur untuk mengikuti Olimpiade IPA dan
LCT IPA di tingkat provinsi. Pada tahun 2008 dan 2011 Penulis Sempat mewakili
kabupaten Lampung tengah dalam mengikuti Olimpiade Sains Nasional Bidang
Fisika di Lampung. Saat di bangku kuliah, penulis aktif mengikuti kegiatan UKM
KOPMA sebagai staff administrasi, UKM BOROHMAH sebagai bendahara
departemen, HIMASAKTA sebagai anggota divisi kewirausahaan dan BEM
sebagai anggota dinas pemberdayaan wanita. Pada tahun 2015 penulis sempat
mendapat juara tiga seleksi MTQ cabang khottil tingkat mahasiswa unila.
Pada tahun 2016, penulis melaksanakan kegiatan KKN-KT ( Kuliah Kerja Nyata-
Kependidikan Terintegrasi) di Desa Bumi Nabung Timur, Kecamatan Bumi
Nabung dan PPL di SMP Negeri 2 Bumi Nabung, Kabupaten Lampung Tengah.
PERSEMBAHAN
Tahap demi tahap telah kulalui berbagai suka dan duka telah kujalani demi
tercapainya cita-cita yang terpuji. Tak lupa rasa syukur pun selalu ku ucapkan
dalam hati.
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang selalu memberikan limpahan rahmat dan
karunia-Nya. Dengan kerendahan hati, penulis mempersembahkan karya
sederhana ini kepada:
1. Ibu dan Bapak tersayang yang senantiasa dengan sepenuh hati
memberikan segala yang terbaik untukku yang tak mungkin bisa dibalas
walau sampai akhir hayat. Mudah-mudahan kelak Allah SWT
memudahkan saya untuk memberikan kebhagiaan dan membuat kalian
bangga, jauh lebih besar dari ini.
2. Abah, Nenek, Umi tersayang yang selalu memberikan bantuan baik moril
ataupun materil. Semoga Allah SWT memberikan kebahagiaan kepada
kita di dunia, dan mempersatukan kita semua di syurga-Nya kelak.
3. Adik-adikku Mu’alimatus Sa’diah dan Zulfa Nur Latifah yang selalu
memberikan bantuan baik secara moril. Kekompakan dan kekeluargaan
kita selalu menjadi kebahagiaan tersendiri buatku. Semoga Allah SWT
memberikan kebahagiaan kepada kita di dunia, dan mempersatukan kita
sekeluarga besar di syurga-Nya kelak.
4. Calon Imamku yang membuatku merasa termotivasi untuk menjadi
manusia yang lebih baik lagi dan menyemangati hingga selesainya skripsi
ini.
5. Almamater yang telah memberikan pengalaman berharga dan tak
terlupakan, FKIP Universitas Lampung.
MOTTO
“Karena Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Sesungguhnya
sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai (dari
sesuatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urusan) yang lain. Dan
hanya kepada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap”
(QS. Al-Insyirah : 5-8)
“Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-rang tidak menyadari
betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat mereka menyerah”
(Thomas Alva Edison)
“Hidup adalah perjuangan yang harus dimenangkan, tantangan yang harus
dihadapi, dan anugerah yang harus disyukuri”
(Merry Riana)
SANWACANA
Bismillahirohmanirrohim.
Puji dan syukur penulis haturkan kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan ridho-
Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “pengembangan perangkat
konversi energi panas menjadi energi listrik”. Penulis menyadari bahwa terdapat
banyak bantuan dari berbagai pihak sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. Oleh
karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada:
1. Bapak Dr. H. Muhammad Fuad, M.Hum., selaku Dekan Fakultas Keguruan dan
Ilmu Pendidikan Universitas Lampung.
2. Bapak Dr. Caswita, M.Si., selaku Ketua Jurusan Pendidikan MIPA.
3. Bapak Drs. Eko Suyanto, M.Pd., selaku Ketua Program Studi Pendidikan Fisika
dan serta Pembimbing II, yang banyak memberikan masukan dan kritik yang
bersifat positif dan membangun.
4. Bapak Drs. Eko Suyanto, M.Pd., selaku Pembimbing Akademik dan Pembimbing
I atas kesabarannya dalam memberikan bimbingan, arahan, dan motivasi kepada
penulis selama menyelesaikan skripsi.
5. Bapak Wayan Suana, S.Pd., M.Si., selaku Pembimbing II atas kesabarannya dalam
memberikan bimbingan, arahan, dan motivasi kepada penulis selama menyelesaikan
skripsi.
6. Bapak Dr. Abdurrahman, M.Si., selaku Pembahas atas kesediaan dan
keikhlasannya memberikan bimbingan, saran dan kritik kepada penulis dalam
proses penyusunan skripsi ini.
7. Bapak dan Ibu Dosen serta Staf Program Studi Pendidikan Fisika dan Jurusan
Pendidikan MIPA.
8. Ibu dan Bapak penulis tercinta, yang selalu memberikan doa, motivasi dan
dukungan yang sangat besar bagi penulis dalam perjalanan hidup penulis dari
masa kecil hingga saat ini.
9. Teman-teman seperjuangan Pendidikan Fisika A 2013, terimakasih untuk
kebersamaannya, semoga kesuksesan selalu menyertai kita.
10. Kakak-kakak Program Studi Pendidikan Fisika 2010 dan 2012, terimakasih telah
memberikan petunjuk, arahan dan bantuan sehingga Program pendidikan S1
Pendidikan fisika ini dapat diselesaikan.
11. Teman-teman Program Studi Pendidikan Fisika A 2012, Fisika 2013, Fisika 2014,
dan Fisika 2015, terima kasih atas dukungan dan kebersamaannya. Semoga
kebahagian dan kesuksesan selalu menyertai kita.
12. Sahabat seperjuangan KKN-KT Se-kecamatan Bumi Nabung, khususnya
kelompok desa Bumi Nabung Timur: Ana Wahyunurohmah, Ana, Tita, Cindy,
Arya, Sandra, Sinta, dan Citra, semoga kekeluargaan kita tetap utuh sampai nanti.
13. Kepada semua pihak yang telah membantu terselesaikannya skripsi ini.
Penulis berdoa semoga semua amal dan bantuan mendapat pahala serta balasan dari
Allah SWT dan semoga skripsi ini bermanfaat. Amin.
Bandar Lampung, Mei 2018Penulis,
Kurnia Astari Pratama
DAFTAR ISI
HalamanDAFTAR TABEL .......................................................................................... xvi
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xvii
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xviii
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah ......................................................................... 1
B. Rumusan Masalah................................................................................... 5
C. Tujuan Penelitian .................................................................................... 5
D. Manfaat Penelitian .................................................................................. 5
E. Ruang Lingkup Penelitian ...................................................................... 6
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Penelitian Pengembangan....................................................................... 7
B. Alat Peraga sebagai Media Pembelajaran............................................... 11
C. Pembelajaran IPA Berbasis Praktikum................................................... 14
D. Energi Panas (Termal) dan Energi Listrik .............................................. 15
E. Konversi Energi Panas menjadi Listrik .................................................. 17
F. Termoeliktrik .......................................................................................... 17
G. Daya Listrik ............................................................................................ 19
H. Rangkaian Listrik.................................................................................... 20
III. METODE PENELITIAN
A. Desain Pengembangan........................................................................... 22
B. Prosedur Pengembangan......................................................................... 23
C. Teknik Pengumpulan Data ..................................................................... 30
D. Teknik Analisis Data .............................................................................. 31
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Pengembangan ............................................................................ 34
B. Pembahasan .......................................................................................... 50
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan............................................................................................... 57
B. Saran..................................................................................................... 57
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Model Pengembangan Media Instruksional .......................... 22
2. Cara Pembuatan Pasangan Kawat Logam .................................... 25
3. Menentukan Polaritas Rangkaian Seebeck .............................. 25
4. Skema Percobaan Rangkaian Seebeck .................................... 27
5. Desain Rangkaian Seri ............................................................ 27
6. Desain Rangkaian Paralel........................................................ 28
7. Desain Alat Bagian Dalam...................................................... 28
8. Desain Alaat Bagian Luar ....................................................... 29
9. Konverter Energi Bagian Dalam ............................................. 41
10. Konverter Energi Bagian Luar ................................................ 41
11. Bagian Konverter Energi......................................................... 42
12. Rangkaian Paralel.................................................................... 43
13. Rangkaian Seri ........................................................................ 43
14. Rangkaian Multitester .............................................................. 44
15. Grafik Hasil Pengukuran Pasangan Kawat Tunggal ................ 47
16. Grafik Hasil Pengukuran Pasangan Kawat Seri ......................... 48
17. Grafik Hasil Pengukuran Pasangan Kawat Paralel .................... 48
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Konversi Skor Penilaian menjadi Pernyataan Nilai Kualitas.... 33
2. Identifikasi Spesifikasi Produk.................................................. 38
3. Hasil Uji Spesifikasi Petunjuk user manual ....................................... 39
4. Hasil Uji Kelayakan .................................................................. 51
5. Hasil Uji Ahli Desain ................................................................ 51
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Hasil Analisis LKS dan Buku Siswa.................................................... 62
2. Desain Alat Peraga ............................................................................... 65
3. Daftar Alat dan Bahan ......................................................................... 69
4. Daftar Harga Bahan.............................................................................. 73
5. Langkah Kerja Pembuatan Produk....................................................... 74
6. Penentuan Prosedur Pengukuran .......................................................... 77
7. Data Pengukuran Menggunakan Alat Peraga Fenomena Kelistrikan .. 80
8. Analisis Data Hasil Pengukuran........................................................... 84
9. Standar Deviasi, Kesalahan Relativ, dan Sensitivitas ...............................90
10. Menentukan Koefisien Seebeck ......................................................... 97
11. Kisi-kisi Instrumen Uji Kelayakan Fisik ........................................... 100
12. Instrumen Uji Ahli Kelayakan Fisik .................................................. 103
13. Hasil Uji Kelayakan Fisik.................................................................. 107
14. Analisis Hasil Uji Kelayakan Fisik.................................................... 111
15. Rangkuman Uji Ahli Kelayakan Fisik............................................... 114
16. Kisi-kisi instrumen Uji Ahli Desain .................................................. 115
17. Instrumen Uji Ahli Desain ................................................................. 119
18. Hasil Uji Ahli Desain......................................................................... 124
19. Rangkuman Uji Ahli Desain.............................................................. 129
20. Petunjuk Penggunaan Alat Peraga Fenomena Kelistrikan................. 130
1
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Siswa kurang bahkan tidak memahami materi pembelajaran fisika yang
bersifat sukar dimungkinkan karena faktor belajar siswa yang kurang efektif,
bahkan siswa sendiri tidak merasa termotivasi di dalam mengikuti
pembelajaran di kelas. Pembelajaran fisika untuk saat ini membosankan
seperti yang dirasakan oleh kebanyakan siswa terutama jenjang SMA. Masih
banyak pembelajaran fisika dilakukan dengan meminta siswa untuk menghafal
rumus-rumus, dan mengerjakan soal-soal yang ada di dalam buku tanpa harus
memahami konsep, fakta dan pengalaman empirik. Hal semacam ini yang
membuat siswa kehilangan kesempatan untuk memperoleh pengalaman
belajar secara empirik dan pembelajaran fisika menjadi kurang menarik.
Kecenderungan pembelajaran fisika yang kurang menarik merupakan hal
wajar dialami oleh guru yang tidak memahami kebutuhan dari siswa. Pada
dasarnya, belajar merupakan hasil konstruksi sendiri sebagai hasil interaksinya
terhadap lingkungan belajar. Profesionalisme guru dibutuhkan dalam proses
pembelajaran ini, yaitu guru tidak cukup hanya dengan kemampuan
membelajarkan siswa, tetapi juga harus mampu mengelola informasi dan
lingkungan untuk memfasilitasi belajar siswa (Ibrahim dkk., 2001). Asumsi
2
semacam ini terkait dengan paradigma atau paham konstruktivisme dalam
konsep belajar. Konsep lingkungan yang dimaksud meliputi tempat belajar,
metode, media, sistem penilaian, serta sarana dan prasarana.
Potensi alam atau kekayaan alam di daerah setempat yaitu sebagai konsep
lingkungan, kurang diperhatikan oleh kebanyakan guru untuk dimanfaatkan
sebagai media pembelajaran fisika. Dimana pada hakekatnya dalam
pembelajaran fisika dimulai dengan pengamatan dengan panca indra yang
melibatkan fenomena alam (Yahdi, 1994: 200), yaitu memberikan pengalaman
langsung pada siswa yang berkaitan dengan materi fisika yang akan diajarkan
(Sutrisno, 2014: 43) atau dipandang sebagai ilmu yang empirik. Pemanfaatan
potensi alam bisadijadikansebagai media pembelajaranfisika. Media
pembelajaran tersebut yang kemudian dapat mempresentasikan materi yang
akan diajarkan melalui metode praktikum.
Berdasarkan tinjauan kurikulum tingkat SMA yang termuat di dalam silabus
dan hasil analisis beberapa LKS serta buku siswa SMA kelas XII, tidak
terdapat materi konversi energi yang lebih rinci mengenai konversi energi
panas menjadi energi listrik. Guru masih terkendala dalam mempresentasikan
konversi energi panas menjadi energi listrik, sehingga siswa tidak memahami
materi pembelajaran fisika tersebut.Materi konversi energi panas menjadi
energi listrik jugasangat diperlukan dalam pembelajaran fisika. Hal ini
diperlukan untuk memperkaya pengetahuan siswa tentang sumber energi
listrik selain energi kimia, nuklir, dan matahari. Dengan memahami materi
tersebut siswa mempunyai peluang yang lebih besar untuk mencari alternatif
3
sumber energi listrik di dalam kehidupan mereka sehari-hari. Namun
perangkat peraga konversi energi panas menjadi energi listrik masih sulit
ditemukan dalam kehidupan sehari-hari.
Saefuldan Sunardi (2006:17) menyebutkanbahwa“Pada tahun 1822, Thomas
Seebeck melakukan percobaan dengan menghubungkan plat bismuth diantara
kawat-kawat tembaga. Hubungan (sambungan) tersebut diberi suhu yang
berbeda. Ternyata pada rangkaian tersebut muncul arus listrik. Munculnya
arus listrik tersebut mengindikasikan adanya beda potensial antara ujung-
ujung kedua sambungan.”Berdasarkan percobaan tersebut, dapat disimpulkan
bahwa perbedaan suhu antara kedua sambungan tersebut dapat menimbulkan
arus listrik. Sehingga alat ini dapat digunakan untuk menjelaskan konversi
energy panas menjadi energi listrik. Penelitian ini kemudian diulangi lagi oleh
penulis dengan mengacu pada percobaan yang telah dilakukan oleh Thomas
Seebeck, tetapi dengan menggunakan logam yang ada di lingkungan sekitar
Universitas Lampung.
Berdasarkan percobaan yang dilakukan sejak tanggal 11 Oktober 2016 sampai
tanggal 06 Desember 2016 di laboratorium pendidikan fisikaUniversitas
Lampung. Penulis menggunakan berbagai macam pasangan kawat logam
dalam melakukan penelitian ini. Selain jenis logam yang dipakai, panjang, dan
suhu pada masing-masing logam juga divariasikan.
Berdasarkan penelitian pendahuluan yang telah dilakukan dengan
menggunakan berbagai macam pasangan kawat logam seperti pasangan kawat
tembaga (Cu) dan besi (Fe), pasangan kawat tembaga (Cu) dan seng (Zn),
4
serta timbal (Pb) dan seng (Zn), diketahui bahwa pasangan kawat seng (Zn)
dan tembaga (Cu), setiap kenaikan suhu 100 C maka tegangannya juga naik.
Semakin tinggi suhu maka tegangan yang terbaca pada multimeter cenderung
semakin besar. Hal ini menunjukkan hubungan antara tinggi suhu dan besar
potensial yang dihasilkan adalah berbanding lurus. Hubungan ini juga
ditunjang dari grafik hubungan antara tinggi suhu dan besar tegangan yang
mendekati linear (lihat lampiran), dengan mempertimbangkan keteraturan
kenaikan tegangan dan karakteristik sifat logam maka penulis memilih
pasangan kawat tembaga (Cu) dan seng (Zn) sebagai fokus penelitian karena
pasangan kawat ini dapat menjelaskan gejala efek Seebeck secara empirik dan
tidak menimbulkan korosi. Pada penelitian ini satu buah pasangan kawat telah
menunjukkan fenomena kelistrikan berdasarkan konsep seebeck, yakni dengan
adanya arus listrik yang mengalir pada pasangan kawat yang menghasilkan
tegangan. Karena tegangan yang dihasilkan oleh satu pasangan kawat itu
sangat kecil, maka peneliti mencoba untuk memperbesar tegangan dengan
cara menyusun pasangan logam secara seri dan secara paralel.
Dalam penelitian ini diharapkan bias menajdi solusi keterbatasan perangkat
peragaan perubahan energi panas menjadi energi listrik yang dapat membantu
siswa untuk mendalami perilaku perubahan energi panas menjadi energi listrik
dengan menggunakan alat dan bahan yang tersedia di sekitar (berbasis
lingkungan). Alat peraga ini dipresentasikan dengan menggunakan prinsip
kerja efekseebeck.
5
B. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan masalah dalam penelitian
ini sebagai berikut:
1. Bagaimanakah peraga konversi untuk mendalami perilaku perubahan
panas menjadi listrik dengan konsep efekseebeck berbasis lingkungan
menggunakan pasangan kawat seng (Zn) dan tembaga (Cu)?
2. Bagaimanakah hubungan peningkatan besar tegangan yang dihasilkan jika
pasangan kawat disusun secara seri dan parallel oleh peraga konversi energi
panas menjadi energi listrik dengan konsep efek seebeck berbasis lingkungan
menggunakan pasangan kawat seng (Zn) dan tembaga (Cu)?
C. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian pengembangan ini adalah:
1. Mengembangkan peraga konversi energi panas menjadi energi listrik
dengan konsep efek seebeck berbasis lingkungan dan mengetahui kinerja
peraga tersebut.
2. Mengetahui hubungan peningkatan jumlah besar tegangan yang dihasilkan jika
pasangan kawat disusun secara seri dan parallel, oleh peraga konversi energi
panas menjadi energi listrik dengan konsep efek seebeck berbasis lingkungan
menggunakan pasangan kawat seng (Zn) dan tembaga (Cu)?
D. Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diperoleh melalui penelitian pengembangan ini adalah sebagai
solusi keterbatasan perangkat peragaan perubahan energi panas menjadi energi listrik
6
sehingga dapat membantu siswa untuk mendalami perilaku perubahan energi panas
menjadi energi listrik.
E. Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian pengembangan ini dibatasi dalam ruang lingkup berikut:
1. Pengembangan yang dimaksud beroerientasi untuk merancang suatu
produk, yaitu prototype converter energi panas menjadi energi listrik disertai
petunjuk penggunaan (user manual).
2. Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah kawat tembaga
(Cu) dan seng (Zn).
3. Uji validasi adalah uji ahli desain dilakukan oleh ahli desain Pendidikan
FisikaUniversitas Lampung.
4. Uji keterpenuhan spesifikasi produk alat konversi dilakukan melalui
percobaan langsung dan berdasarkan datasheet termoelektrik.
5. Pengembangan perangkat peragaan konversi energi dibatasi hingga uji coba
produk (terpenuhinya spesifikasi produk).
7
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Penelitian Pengembangan
Penelitian pengembangan merupakan jenis penelitian yang berorientasi pada
pengembangan dan validasi produk. Penelitian pengembangan sering dikenal
dengan Research and Development (R&D). Menurut Setyosari (2010:214)
penelitian pengembangan adalah suatu proses yang dipakai untuk
mengembangkan dan memvalidasi produk pendidikan.
Badarudin (2011:1) mengemukakan bahwa:
Pengembangan perangkat pembelajaran adalah serangkaian prosesatau kegiatan yang dilakukan untuk menghasilkan suatu perangkatpembelajaran berdasarkan teori pengembangan yang telah ada.
Borg dan Gall dalam Wahyudi (2011:1) mengemukakan bahwa:
Riset dan pengembangan bidang pendidikan (R & D) adalah suatuproses yang digunakan untuk mengembangkan dan mengesahkanproduk bidang pendidikan.
Berdasarkan pemaparan di atas dapat disimpulkan bahwa penelitian
pengembangan adalah serangkaian proses untuk menghasilkan atau
memperbaiki suatu produk pembelajaran yang sudah ada kemudian divalidasi
berdasarkan teori pengembangan yang telah ada melalui beberapa proses atau
tahapan-tahapan agar sesuai sesuai dengan tujuan yang diinginkan.
8
Prosedur penelitian pengembangan menurut beberapa pendapat antara lain:
Menurut Suyanto, prosedur pengembangan media instruksional (2009: 322)
memuat tujuh langkah sebagai berikut.
a. Analisis kebutuhan
Analisis kebutuhan dapat dilakukan dengan cara melaukan observasi untuk
mendapatkan informasi bahwa diperlukan adanya pengembangan.
b. Identifikasi sumber daya untuk memenuhi kebutuhan
Identifikasi sumber daya untuk memenuhi kebutuhan telah dilakukan
dengan menginventarisir segala sumber daya yang dimiliki, baik sumber
daya guru maupun sumber daya sekolah yaitu perpustakaan dan
laboratorium .
c. Identifikasi spesifikasi produk
Identifikasi spesifikasi produk dilakukan untuk mengetahui ketersediaan
sumber daya yang mendukung pengembangan produk, dengan
memperhatikan hasil analisis kebutuhan dan identifikasi sumber daya yang
dimiliki.
d. Pengembangan produk
Tahap selanjutnya yaitu pengembangan produk, pada tahap ini dilakukan
pembuatan produk berdasarkan spesifikasi produk yang telah dibuat
sebelumnya.
e. Uji internal (Uji kelayakan produk)
Uji kelayakan dilakukan oleh ahli, baik desain maupun ahli materi.Pada
tahap ini saran dan masukan dari penguji mengenai produk dijadikan
9
pedoman untuk melaukukan penyempurnaan produk, sebelum dilanjutkan
ketahap berikutnya.
f. Uji eksternal (Uji kemanfaatan produk)
Uji eksternal dilakukan untuk mengetahui kemanfaatan produk dalam
pembelajaran. Uji eksternal dikenakan pada siswa pada lembaga
pendidikan lebih luas yang dijadikan sebagai objek observasi.
g. Produksi
Tahap tarakhir adalah produksi, dapat dilakukan apabila produk telah
dinyatakan efektif melalui beberapa pengujian dan selanjutnya dapat
diterapkan pada setiap lembaga pendidikan.
Menurut Sugiyono (2011 : 298), langkah-langkah penelitian dan
pengembangan ada sepuluh langkah sebagai berikut:
1. Potensi dan masalah
Potensi adalah segala sesuatu yang apabila didayagunakan akan memiliki
nilai tambah, sedangkan masalah dapat dijadikan potensi apabila kita dapat
mendayagunakanya.
2. Mengumpulkan informasi
Setelah potensi dan masalah ditunjukan secara faktual, dan up to date
selanjutnya perlu dikumpulkan berbagai informasi yang dapat digunakan
sebagai bahan untuk perencanaan produk yang diharapkan dapat mengatasi
masalah tersebut.
3. Desain produk
Produk yang dihasilkan dalam penelitian dan pengembangan bermacam-
macam. Dalam bidang teknologi, orientasi produk teknologi yang dapat
10
dimanfaatkan untuk kebutuhan manusia adalah produk yang berkualitas,
ergonomis dan bermanfaat ganda.
4. Validasi desain
Merupakan suatu kegiatan untuk menilai apakah rancangan produk bersifat
rasional atau tidak, dalam hal ini metode mengajar baru secara rasional akan
lebih efektif dari yang lama atau tidak. Dikatakan secara rasional, karena
validasi disini masih bersifat penilaian berdasarkan pemikiran rasional, belum
berdasarkan fakta lapangan.
5. Perbaikan desain
Yang bertugas memperbaiki desain adalah peneliti yang akan menghasilkan
produk yang lebih bagus.
6. Uji coba produk
Dalam bidang pendidikan, desain produk seperti metode mengajar baru
langsung diuji coba, setelah divalidasi dan revisi.
7. Revisi produk
Setelah pengujian terhadap produk berhasil, dan mungkin ada revisi yang
tidak terlalu penting selanjutnya produk yang berupa metode mengajar baru
diterapkan dalam lingkup pendidikan yang luas.
8. Uji coba pemakaian
Pengujian efektifitas metode mengajar baru pada sampel yang terbatas
tersebut menunjukan bahwa metode mengajar baru lebih efektif daripada
metode lama.
9. Revisi produk
11
Dilakukan apabila dalam pemakaian dalam lembaga pendidikan terdapat
kekurangan dan kelemahan. Dalam uji pemakaian sebaiknya pembuat
produk selalu mengevaluasi bagaimana kinerja produk.
10. Pembuatan produk massal
Apabila produk baru tersebut telah dinyatakan efektif melalui berbagai
pengujian, maka dapat diproduksi secara massal dan dapat diterapkan
disetiap lembaga pendidikan.
Sedangkan menurut Asyhar (2011: 95) sebagai berikut:
(1) Analisis kebutuhan dan karakteristik siswa, (2) merumuskan tujuanpembelajaran, (3) merumuskan butir-butir materi,(4) menyusuninstrumen evaluasi, (5) menyusun naskah/ draft media,(6) melakukanvalidasi ahli dan (7) melakukan uji coba/ tes dan revisi.
Dalam melakukan penelitian pengembangan mengikuti prosedur
pengembangan yang sudah ada, mulai dari menganalisis kebutuhan sampai
melakukan uji coba dan kemudian produksi.
B. Alat Peraga sebagai Media Pembelajaran
Alat peraga merupakan sesuatu yang dapat digunakan untuk membantu proses
pembelajaran dalam menerangkan/mewujudkansuatu konsep. Anderson dalam
Lestari (2006: 2), alat peraga digunakan sebagai media atau perlengkapan
untuk membantu para pengajar. Alat peraga pengajaran adalah alat atau bahan
yang digunakan oleh pembelajar untuk: (l) membantu pembelajar dalam
meningkatkan keterampilan dan pengetahuan pembelajar; (2)
12
mengilustrasikan dan memantapkan pesan dan informasi; dan (3)
menghilangkan ketegangan dari hambatan dan rasa malas peserta didik.
Dari segi pengadaannya, alat peraga dapat dikelompokkan sebagai alat peraga
sederhana dan alat peraga buatan pabrik. Pembuatan alat peraga sederhana
biasanya memanfaatkan lingkungan sekitar dan dapat dibuat sendiri,
sedangkan alat peraga buatan pabrik pada umumnya berupa perangkat keras
dan lunak yang pembuatannya memiliki ketelitian ukuran serta memerlukan
biaya tinggi.
Nilai-nilai penggunaan alat peraga dalam proses pembelajaran diantaranya
sebagai berikut:
a. Dapat mengurangi terjadinya verbalisme,
b. Dapat memperbesar minat dan perhatian siswa,
c. Hasil belajar bertambah mantap,
d. Memberikan pengalaman yang nyata dan dapat menumbuhkan kegiatan
berusaha sendiri pada setiap siswa,
e. Menumbuhkan pemikiran yang teratur dan berkesinambungan,
f. Membantu tumbuhnya pemikiran dan membantu berkembangnya bahasa,
g. Membantu berkembangnya efisiensi dan pengalaman belajar.
Prinsip-prinsip penggunaan alat peraga sebagai berkut:
a. Menentukan alat peraga dengan tepat,
b. Menetapkan atau memperhitungkan subjek dengan tepat,
c. Menyajikan alat peraga dengan tepat,
13
d. Menempatkan atau memperlihatkan alat peraga tepat waktu, tempat, dan
situasi yang tepat.
Alat peraga dalam pengajaran dapat bermanfaat sebagai berikut: meletakkan
dasar-dasar yang kuat untuk berpikir sehingga mengurangi verbalisme, dapat
memperbesar perhatian siswa, meletakkan dasar-dasar yang penting untuk
perkembangan belajar, sehingga belajar akan lebih mantap. Melihat peranan
alat peraga dalam pengajaran, maka pelajaran fisika merupakan pelajaran
yang paling membutuhkan alat peraga, karena pada pelajaran ini siswa
berangkat dari yang abstrak yang akan diterjemahkan ke sesuatu yang
konkret. Menggunakan alat peraga, hal-hal yang abstrak dapat disajikan
dalam bentuk model-model yang berupa benda konkret yang dapat dilihat,
dipegang, diputarbalikkan sehingga dapat lebih mudah dipahami. Fungsi
utamanya adalah untuk menurunkan keabstrakan konsep agar siswa mampu
menangkap arti konsep tersebut (Hamalik dalam Herlina, 2010: 1).
Dilihat dari segi pengadaannya, alat peraga dapat dikelompokkan sebagai alat
peraga sederhana dan alat peraga buatan pabrik. Pembuatan alat peraga
sederhana biasanya memanfaatkan lingkungan sekitar dan dapat dibuat
sendiri, sedangkan alat peraga buatan pabrik pada umumnya berupa
perangkat keras dan lunak yang pembuatannya memiliki ketelitian ukuran
serta memerlukan biaya tinggi.
Nilai-nilai penggunaan alat peraga dalam proses pembelajaran diantaranya
sebagai berikut:
a. Dapat mengurangi terjadinya verbalisme,
14
b. Dapat memperbesar minat dan perhatian siswa,
c. Hasil belajar bertambah mantap,
d. Memberikan pengalaman yang nyata dan dapat menumbuhkan kegiatan
berusaha sendiri pada setiap siswa,
e. Menumbuhkan pemikiran yang teratur dan berkesinambungan,
f. Membantu tumbuhnya pemikiran dan membantu berkembangnya bahasa,
g. Membantu berkembangnya efisiensi dan pengalaman belajar.
Prinsip-prinsip penggunaan alat peraga sebagai berkut:
a. Menentukan alat peraga dengan tepat,
b. Menetapkan atau memperhitungkan subjek dengan tepat,
c. Menyajikan alat peraga dengan tepat,
d. Menempatkan atau memperlihatkan alat peraga tepat waktu, tempat, dan
situasi yang tepat.
C. Pembelajaran IPA Berbasis Praktikum
Kegiatan laboratorium terutama praktikum merupakan interaksi siswa dengan
materi atau kegiatan mengamati dan memahami dunia alam (Lunetta. dkk
dalam Score, 2008: 5). Kegiatan laboratorium juga memberikan kesempatan
pada siswa untuk mengembangkan keterampilan kognitif atau kemampuan
berpikir logis, keterampilan afektif, dan keterampilan psikomotor (Gabel,
1994: 99-107).
Siswa dapat membangun konsep dan mengkomunikasikan berbagai fenomena
yang terjadi dalam IPA kepada siswa serta mengatasi miskonsepsi pada siswa
15
karena siswa memperoleh konsep berdasarkan pengalaman nyata atau segi-
segi teori dapat diterapkan kepada problem yang nyata. Pengalaman nyata
tersebut dapat mengembangkan kemampuan berfikir siswa yaitu disebut
keterampilan kognitif. Untuk keterampilan afektif, siswa dapat belajar
merancanakan kegiatan secara mandiri, belajar bekerja sama dan
mengkomunikasikan informasi mengenai bidangnya. Untuk keterampilan
psikomotor siswa dapat belajar memasang peralatan sehingga benar-benar
berjalan dan memakai peralatan dan instrumen tertentu (Utomo dan Ruijter,
1994: 69).
D. Energi Panas (Termal) dan Energi Listrik
1. Energi Panas (Termal)
Culp (1996: 6) menjelaskan:
Energi termal adalah jenis energi yang berkaitan dengan getaranatomik dan molekular. Energi jenis ini adalah bentuk energi dasardengan arti kata, semua bentuk energi lain dapat dikonversi secarapenuh ke energi ini, tetapi pengkonversian energi termal menjadibentuk energi lain dibatasi oleh hukum kedua termodinamika.Bentuk transisional dari energi termal adalah panas dan padaumumnya dinyatakan dalam satuan kalori atau British thermal unit.
Sedangkan menurut Bueche (2006: 139):
Panas adalah energi yang dipindahkan dari suatu sistem dengantemperatur yang lebih tinggi ke suatu system dengan temperaturyang lebih rendah dimana keduanya mengalami kontak melaluitumbukan partikel-partikel penyusunnya.
.
16
Selanjutnya Giancoli (2001:491) menjelaskan bahwa energi panas atau
energi termal adalah jumlah total dari semua energi pada semua molekul di
sebuah benda. energi ini mengacu pada energi total dari semua molekul
pada benda.
Berdasarkan beberapa penjelasan di atas, dapat disimpulkan kalor atau
energi panas adalah suatu bentuk energi yang mengalir dari suatu benda ke
benda lain akibat perbedaan temperatur di antara kedua benda tersebut.
2. Energi Listrik
Menurut Pujianto, dkk (2016:197), engeri listrik merupakan energi yang
paling banyak dimanfaatkan dalam kehidupan manusia. Energi listrik
dapat diubah menjadi berbagai macam energi misalnya,seperti penggunaan
lampu pijar yang mengubah energi kinetik menjadi energi cahaya dan
energi kalor, penggunaan kipas angin yang mengubah energi listrik
menjadi energi angin, dan penggunaan setrika yang mengubah energi listrk
menjadi energi panas.
Menurut Culp (1996:4) menjelaskan bahwa energi listrik merupakan jenis
energi yang berhubungan dengan arus dan akumulasi elektron.Energi jenis
ini biasanya dinyatakan dalam satuan daya dan waktu, seperti watt-jam
atau kilowatt-jam.Aliran elektron merupakan bentuk transisional dari
energi listrik.Energi listrik dapat disimpan sebagai energi medan induksi.
Energi medan elektrostatik merupakan energi yang berkaitan dengan
medan listrik yang dihasilkan oleh terakumulasinya muatan (elektron)
pada pelat-pelat kapasitor. Energi medan induksi adalah energi yang
17
berkaitan dengan medan magnet akibat aliran elektron yang melaui
kumparan induksi.
E. Konversi Energi Panas menjadi Energi Listrik
Culp (1996: 385-386) menjelaskan:
Beberapa sistem konversi yang digunakan untuk menghasilkan energilistrik sering disebut sebagai pengubah energi langsung (direct-energyconverter).Energi panas dapat langsung diubah menjadi energi listrik,misalnya dalam converter termoelektrik (thermoelectric converter) dankonverter termionik (thermionic converter).
Ada sejumlah sistem berbeda yang dapat digunakan untuk mengubahenergi termis ke listrik, tetapi yang banyak digunakan hanyalahgenerator termoelektrik dan generator termionik.
F. Termoelektrik
Fenomena termoelektrik pertama kali ditemukan tahun 1821 oleh ilmuwan
Jerman, Thomas Johann Seebeck. Ia menghubungkan tembaga dan besi dalam
sebuah rangkaian di antara kedua logam tersebut lalu diletakkan jarum
kompas. Ketika sisi logam tersebut dipanaskan, jarum kompas ternyata
bergerak. Belakangan diketahui, hal ini terjadi karena aliran listrik yang terjadi
pada logam menimbulkan medan magnet. Medan magnet inilah yang
menggerakkan jarum kompas. Fenomena tersebut kemudian dikenal dengan
efek Seebeck.
Penemuan Seebeck ini memberikan inspirasi pada Jean Charles Peltier untuk
melihat kebalikan dari fenomena tersebut. Dia mengalirkan listrik pada dua
buah logam yang direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketika arus listrik
18
dialirkan, terjadi penyerapan panas pada sambungan kedua logam tersebut dan
pelepasan panas pada sambungan yang lainnya. Pelepasan dan penyerapan
panas ini saling berbalik begitu arah arus dibalik. Penemuan yang terjadi pada
tahun 1934 ini kemudian dikenal dengan efek Peltier. Efek Seebeck dan
Peltier inilah yang kemudian menjadi dasar pengembangan teknologi
termoelektrik.
Penelitian termoelektrik muncul kembali tahun 1990 setelah sempat
menghilang hampir lima dasawarsa karena efisiensi konversi yang tidak
bertambah. Setidaknya ada tiga alasan yang mendukung kemunculan tersebut.
Pertama, ada harapan besar ditemukannya material termoelektrik dengan
efisiensi yang tinggi, yaitu sejak ditemukannya material superkonduktor
High-Tc pada awal tahun 1986 dari bahan keramik. Kedua, sejak awal 1980,
teknologi material berkembang pesat dengan kemampuan menyusun material
tersebut dalam level nano. Teknologi analisis dengan XPS, UPS, STM juga
memudahkan analisis struktur material. Ketiga, pada awal tahun 1990,
tuntutan dunia tentang teknologi yang ramah lingkungan sangat besar. Ini
memberikan imbas kepada teknologi termoelektrik sebagai sumber energi
alternatif (Sukur,2004: 4).
1. Bahan Termoelektrik
Menurut Sutjahja (2011: 2) bahan termoelektrik adalah bahan unik yang
dapat mengkonversi energi panas menjadi energi listrik atau sebaliknya,
tanpa menghasilkan gas beracun karbondioksida maupun polutan lain
19
seperti elemen logam berat. Termoelektrik dipengaruhi oleh tiga efek,
yaitu efek Seebeck, Thompson dan Peltier.
Diyastari, dkk (2015) menjelaskan elektromotansi termal adalah sifat
termometrik dari termokopel. Sifat termometrik merupakan sifat suatu
bahan yang mudah berubah karena pengaruh suhu, contohnya yaitu
pemuaian logam.
2. Efek Seebeck
Konsep Seebeck menggambarkan bahwa jika dua buah material logam
yang tersambung berada di lingkungan dengan dua temperatur berbeda,
maka di material tersebut akan mengalir arus listrik atau gaya gerak listrik.
Jika tembaga dan besi dalam sebuah rangkaian, di antara kedua logam
tersebut lalu diletakkan jarum kompas. Ketika sisi logam tersebut
dipanaskan, jarum kompas ternyata bergerak. Hal ini terjadi oleh karena
aliran listrik yang terjadi pada logam menimbulkan medan magnet. Medan
magnet inilah yang menggerakkan jarum kompas tersebut. Fenomena
tersebut kemudian dikenal dengan efek Seebeck (Putra, 2009: 2).
G. Daya Listrik
Bueche (2006: 191) menjelaskan, Daya Listrik P (satuan watt) yangdihasilkan sumber energi dalam membawa muatan q (dalam satuan coulomb)melintasi potensial yang naik V (dalam satuan volt) dalam waktu t (dalamsatuan detik) sebagai berikut:
20
( ) = ℎ =Karena = , rumus ini dapat pula dituliskan sebagai berikut:( ) =
H. Rangkaian Listrik
Menurut Alexander Wijaya, setiap peningkatan rentang suhu akan
menghasilkan peningkatan tegangan dan arus listrik,pada rangkaian seri,
peningkatan jumlah TEC menghasilkan peningkatan tegangan listrik
sedangkan arus listrik yang dihasilkan relatif sama besar sedangkanpada
rangkaian paralel, peningkatan jumlah TEC menghasilkan peningkatan arus
listrik sedangkan tegangan listrik yang dihasilkan relatif sama besar.
Bila dua atau lebih sumber ggl, seperti baterai disusun seri maka voltase total
merupakan jumlah aljabar dari voltase masing- masing. Sumber ggl juga dapat
disusun secara paralel, yang jika ggl sama dapat menyediakan lebih banyak energi
jika dibutuhkan arus yang besar. Masing-masing sel pada rangkaian paralel harus
menghasilkan sebagian saja dari arus total, sehingga kehilangan yang disebabkan
oleh resistansi internal lebih kecil dari untuk suatu sel tunggal dan baterai akan mati
lebih lambat (Giancoli, 2014: 108-109).
Mohamad Ramdhani (2005) menjelaskan, rangkaian listrik paralel adalah
suatu rangkaian listrik dimana semua input komponensatu sama lain tersusun
paralel. Jika arus yang melalui tahanan R1 dinyatakan dengan I1, R2
dinyatakan
I1= , I2 = , I3 =
21
Sifat dari rangkaian paralel adalah beda potensial pada masing- masing
cabang adalah sama. Sedangakan pada rangkaian listrik seri adalah suatu
rangkaian listrik, dimana input suatu komponen berasal dari output komponen
lainnya. Hal inilah yang menyebabkan rangkaian listrik seri dapat menghemat
biaya. Dua buah elemen berada dalam susunan seri jika mereka hanya
memiliki sebuah titik utama yang tida terhubung menuju elemen pembawa
arus pada suatu jaringan. Karena semua elemen disusun seri maka jaringan
tersebut disebut rangkaian seri. Dalam rangkaian seri, arus yang lewat sama
besar pada masing-masing elemen yang tersusun seri. Beda potensial pada
masing-masing hambatan dapat dihitung dengan persamaan hukum Ohm,
V=IR, yang berarti bila harga masing- masing resitor adalah V1 : V2 : V3 =
IR1 : IR2 : IR3. Karena pada rangkaian seri ini arusnya sama besar disetiap
hambatan.
22
III. METODE PENELITIAN
A. Desain Pengembangan
Desain pengembangan ini menggunakan pendekatan penelitian pengembangan
(research and development / R &D). Berdasarkan tujuan dari penelitian dan
pengembangan yang dilakukan yaitu untuk menghasilkan perangkat konversi
energi panas menjadi energi listrik, maka metode penelitian yang digunakan
mengacu pada prosedur pengembangan media intruksional pembelajaran.
Metode penelitian tersebut seperti diungkapkan oleh Suyanto (2009) berupa
enam prosedur pengembangan produk dan uji produk, yaitu:
1. Analisis kebutuhan2. Identifikasi sumber daya untuk memenuhi kebutuhan3. Identifikasi spesifikasi produk4. Pengembangan produk5. Uji produk6. Produksi
Pengembangan yang dilakukan adalah pembuatan perangkat peraga sebagai
media pembelajaran berupa perangkat peragaan konversi energi untuk fisika
SMA pada konsep perubahan energi panas menjadi energi listrik sebagai salah
satu solusi keterbatasan sumber energi listrik. Alat peraga yang dikembangkan
dapat digunakan untuk mendalami perilaku perubahan panas menjadi listrik
menggunakan efek seebeck berbasis lingkungan.
23
B. Prosedur Pengembangan
Dengan mengadopsi model pengembangan research and development, maka
prosedur pengembangan yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 3. Model Pengembangan Media Instruksional Diadaptasi dariProsedur Pengembangan Produk dan Uji Produk menurut Suyanto (2009:322).
Analisis data
UjiProduk
PengembanganProduk
IdentifikasiSpesifikasiProduk
IdentifikasiSumberdaya
AnalisisKebutuhan
Preparasi Sampel
Pembuatan Pasangan kawatLogam
PengukuranVo
Kesimpulan dan Produksi
24
1. Analisis Kebutuhan
Menganalisis beberapa LKS dan buku siswa dilakukan untuk memenuhi
tuntutan pada tahap ini, yaitu mengidentifikasi bahwa perlu dikembangkan
perangkat peragaan konversi panas menjadi listrik. Permasalahan
yangdiharapkan adalah tidak ada materi pembelajaran yang signifikan
untuk memahami konsep konversi panas menjadi listrik. Hal inilah yang
akan digunakan sebagai dasar dalam pengembangan alat percobaan yang
akan dibuat.
2. Identifikasi Sumber Daya
Identifikasi sumber daya untuk memenuhi analisis kebutuhan yang telah
diungkapkan sebelumnya, dilakukan dengan menginventarisir sumber
daya yang dimilliki. Pengembangan produk yang berdasarkan prinsip
termoelektrik dianggap masih sangat terbatas terutama aplikasi untuk
keperluan pembelajaran. Oleh karena itu peneliti akan mengembangkan
seperangkat produk peragaan konversi energi panas menjadi energi listrik
untuk keperluan pembelajaran fisika dengan memanfaatkan potensi dari
bahan-bahan disekitar.
3. Identifikasi Spesifikasi Produk
Identifikasi spesifikasi produk akan dilakukan untuk mengetahui ketersediaan
sumber daya yang mendukung pengembangan produk, dengan memperhatikan
hasil analisis kebutuhan dan identifikasi sumber daya yang dimiliki. Pada tahap
ini dilakukan langkah-langkah sebagai berikut:
25
a. Topik atau materi pokok pembelajarannya adalah pembangkit energi listrik.
b. Peralatan dan bahan-bahan dalam pembuatan perangkat peragaan konversi
energi panas menjadi energi listrik sebagai salah satu media pembelajaran
fisika materi sumber energi listrik.
c. Pembuatan langkah kerja pembuatan alat.
d. Penentuan jumlah percobaan dan judul percobaan.
e. Penentuan pengambilan data percobaan.
4. Pengembangan Produk
Pengembangan alat konversi energi panas menjadi energi listrik mengikuti
tahapan dengan metode penelitian eksperimen. Tahapan-tahapan tersebut yaitu
:
a) Preparasi Sampel
Preparasi sampel dilakukan dengan mempersiapkan kawat berbagai jenis
logam. Kawat logam tersebut dibersihkan dengan amplas agar permukaan
bersih dari kotoran termasuk karat.
b) Pembuatan Pasangan Logam
Gambar 4. Cara pembuatan pasangan kawat logam
26
Pada tahap ini, kawat logam yang telah disiapkan akan dipasangkan.
Kawat logam yang telah disiapkan tersebut, selanjutnya digabungkan
pada salah satu ujung logam dengan cara melilit. Pada pasangan-
pasangan logam mempunyai titik pertemuan atau yang sering disebut
lilitan. Titik pertemuan tersebut agar terhubung dengan sempurna perlu
dibungkus atau dilapisi dengan silver glue paint dan carbon.
Pada penelitian ini terdapat beberapa variasi yang diharapkan selain
untuk menampilakan fenomena konversi energi dari panas ke listrik,
juga memperbesar tegangan dan arus yang dihasilkan sampel, dengan
cara menserikan ataupun memparalelkan rangkaian pasangan kawat
logam.
c) Penenentuan polaritas pada rangkaian seebeck
Gambar 5. Menentukan polaritas rangkaian Seebeck
Pada gambar 5, sambungan logam di sebelah kanan dipanaskan (hoot)
dan sambungan logam kiri didinginkan (cool). Pemanasan disebelah
kanan menjadikan electron pada pita valensinya dapat berpindah ke
pita konduksi baik di logam A ataupun logam B, karena jumlah
elektron pada pita konduksi logam A lebih banyak dibandingkan
elektron pada pita konduksi logam B, maka elektron pada pita
27
konduksi logam A berdiusi ke pita konduksi logam B. Sehingga
elektron bergerak ke bawah pada logam B (kanan) atau arus listrik
bergerak pada logam B (kiri) ke bawah. Sedangkan pada logam A
elektron bergerak dari kiri ke kanan dan arus listrik dengan arah
sebaliknya.
Berdasarkan penjelasan tersebut maka logam B di kanan disebut
sebagai kutub negatip dan logam B di kiri disebut sebagai kutub
positip. Polar = Kutub.
d) Pengukuran Vo berdasarkan panjang kawat
Pada tahap ini dilakukan pengukuran pada sampel atau logam yang
sudah dipasangkan. Ujung-ujung sampel berupa lilitan yang sudah
dilapisi silver paint dan karbon tersebut celupkan masing-masing ke
dalam dua jenis air, yaitu air panas dan es melebur. Setelah itu, ujung-
ujung yang lain pada sampel dihubungkan atau diukur dengan
multimeter digital. Skema dari proses percobaan pengukuran di atas
seperti pada Gambar 6.
Gambar 6. Skema Percobaan Rangkaian Seebeck Pengaruh Perubahan TemperaturTerhadap Tegangan Seebeck
Zn
28
e) Desain rangkaian seri dan parallel
Pada bagian ini pasangan kawat disusun secara seri atau paralalel
dengan tujuan untuk memperbesar tegangan yang dihasilkan. Desain
rangkaian seri-paralel dapat dilihat pada Gambar 7 dan 8.
Gambar 7. Desain rangkaian seri
Gambar 8. Desain rangkaian parallel
29
f. Desain alat
(a)
Gambar 9. Desain alat bagian dalam
Gambar 10. Desain alat bagian luar
30
5. Uji Produk
Tahap kelima adalah tahap uji produk. Uji produk ini merupakan uji
kelayakan produk yang berupa alat konversi energi panas menjadi energi
listrik yang telah dikembangkan (prototipe I). Kelayakan alat konversi
energi panas menjadi energi listrik diuji menggunakan uji kinerja alat
dalam percobaan di laboratorium. Selain itu juga dilakukan uji
keterpenuhan spesifikasi produk. Sedangkan user manual diuji
kelayakannya oleh ahli desain. Setelah mengalami uji spesifikasi dan uji
kualitas produk, maka prototipe I telah mendapat saran-saran perbaikan
dari ahli desain dan telah dihasilkan prototipe II.
6. ProduksiTahap keenam adalah tahap produksi. Tahap ini merupakan tahap akhir
penelitian pengembangan. Pada tahap ini dilakukan produksi setelah
dilakukan serangkaian perbaikan dan pengujian. Produksi dilakukan
dengan membuat prototipe alat konversi energi panas menjadi energi
listrik beserta petunjuk penggunaan alat berdasarkan desain konverter yang
telah mengalami perbaikan setelah melalui pengujian-pengujian. Produksi
yang dilakukan berupa prototipe, bukan produksi masal.
C. Teknik Pengumpulan Data
Teknik pengumpulan data dalam penelitian ini adalah dengan menggunakan
metode observasi dan angket.
31
1. Metode Observasi
Observasi yang dimaksud adalah observasi lapangan maupun studi pustaka
mengenai hal yang berkaitan dengan konversi energi panas menjadi energi
listrik. Untuk menemukan konsep-konsep atau landasan-landasan teoritis
yang memperkuat produk yang akan dibuat. Melalui studi literatur dikaji pula
ruang lingkup produk dan ketersediaan materi terkait pada sumber-sumber
belajar fisika SMA kelas XII sebelumnya. Melalui studi literatur juga untuk
mengetahui langkah-langkah yang paling tepat untuk mengembangkan
produk dan memberikan gambaran yang berkaitan dengan bahan
termoelektrik. Selain studi literatur, studi lapangan atau dengan kata lain
disebut sebagai pengukuran kebutuhan dan penelitian dalam skala kecil.
2. Metode Angket
Instrumen angket uji ahli digunakan untuk mengumpulkan data tentang
kelayakan produk berdasarkan kesesuaian desain dan isi materi sumber energi
listrik pada produk yang telah dikembangkan. Instrumen angket diberikan
kepada Ahli desain dan ahli materi untuk mengumpulkan data kelayakan
produk. Sedangkan untuk mengumpulkan data keterpenuhan spesifikasi
produk, angket uji spesifikasi produk yaitu prototipe alat peraga konversi
energi yang disertai dengan user manual
D. Teknik analisis data
Teknik Analisis data angket pada penelitian ini adalah dengan caramenganalisis angket uji ahli desain dan materi, menganalisis angketkelayakan dan keterpenuhan spesifikasi produk yang dikembangkan.
32
1. Uji Validasi Ahli
Angket uji validasi ahli digunakan untuk menguji kesesuaian isi pada
produk, yaitu alat konversi energi panas menjadi energi listrik beserta user
manual. Instrumen penilaian uji ahli desain dan kelayakan fisik, memiliki
2 pilihan jawaban sesuai konten pertanyaan, yaitu “ya” dan “tidak”.
Revisi dilakukan pada konten yang diberikan jawaban tidak. Analisis
angket uji validasi ahli berisi masukan, komentar, kritik dan saran yang
diperoleh dari angket
2. Uji Keterpenuhan Spesifikasi Produk
Angket uji spesifikasi produk digunakan untuk menguji apakah spesifikasi
produk alat konversi energi panas menjadi energi listrik telah terpenuhi
sesuai dengan telah diidentifikasi sebelumnya. Uji yang kenakan yaitu
untuk mengetahui informasi detail mengenai alat konversi energi panas
menjadi energi listrik. Sensitivitas alat konversi dihitung berdasarkan data
pengukuran yang dihasilkan saat proses pengembangan alat dilakukan. Uji
sensitivitas untuk mengetahui perbandingan hasil keluaran/instrumen
pengukuran terhadap perubahan variabel masukan yaitu daya listrik
(tegangan dan arus listrik). Harga yang diperoleh dengan melakukan plot
pada grafik, kemiringan dari garis lurus adalah sensitivitas. Uji dilakukan
dengan cara melakukan pengukuran menggunakan alat konversi energi
panas menjadi energi listrik dan memasukan nilai-nilai hasil pengukuran
pada persamaan garis berikut.
33
y= mx + c
Sumber: Roberts (2012: 1)
Analisis data berdasarkan instrumen uji validasi ahli dan uji spesifikasi
produk dilakukan untuk menilai sesuai atau tidaknya produk yang
dihasilkan sebagai sumber belajar dan media pembelajaran.
Skor penilaian total pada instrumen uji kelayakan fisik dan desain dapat
dicari dengan menggunakan rumus:
= ℎℎ 4Hasil dari skor penilaian tersebut kemudian dicari rata-ratanya dari
sejumlah subyek sampel uji coba dan dikonversikan ke pernyataan
penilaian untuk menentukan kualitas dan tingkat kemanfaatan produk yang
dihasilkan berdasarkan pendapat pengguna. Pengkonversian skor menjadi
pernyataan penilaian ini dapat dilihat dalam Tabel 1.
Tabel 5. Konversi Skor Penilaian menjadi Pernyataan Nilai Kualitasmenurut Suyanto (2009: 227)
Skor
Penilaian
Pernyataan
Penilaian
Kelayakan
Pernyataan
Penilaian
Kualitas
3,26 - 4,00 Sangat layak Sangat baik
2,51 – 3,25 Layak Baik
1,76 – 2,50 Kurang layak Kurang baik
1,01 – 1,75 Tidak layak Tidak baik
57
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Simpulan dari pengembang ini adalah:
1. Dihasilkan sebuah alat peraga konversi energi panas menjadi energi listrik
dengan konsep efek seebeck berbasis lingkungan yang dilengkapi dengan
petunjuk penggunaan (user manual). Produk alat peraga fenomena
kelistrikan akibat perbedaan temperatur pada pasangan kawat logam yang
disertai dengan petunjuk penggunaan, layak digunakan sebagai pelengkap
perangkat pembelajaran fisika materi konversi energi panas menjadi energi
listrik dengan skor pada uji kelayakan fisik dan skorpada uji ahli desain.
2. Pada pasangan kawat tembaga dan seng semakin besar nilai ∆ maka
semakin besar pula tegangan keluaran yang dihasilkan. Peningkatan
jumlah kawat yang disusun secara seri menghasilkan peningkatan besar
tegangan keluaran. Sedangkan peningkatan jumlah kawat yang disusun
secara paralel tidak menunjukkan peningkatan besar tegangan.
B. Saran
Saran dari pengembangan ini adalah:
58
1. Hendaknya membaca petunjuk penggunaan yang tersedia dengan
seksama baik cara penggunaa, perawatan dan penyimpanan alat sebelum
menggunakan alat peraga fenomena kelistrikan.
2. Hendaknya menggunakan alat peraga ditempat yang memiliki intensitas
cahaya yang mencukupi.
DAFTAR PUSTAKA
Asyhar, Rayanda. 2011. Kreatif Mengembangkan Media Pembelajaran.Jakarta :Gaung Persada (GP) Press Jakarta.
Badarudin. 2011. Model Pengembangan Perangkat Pembelajaran. (Online),(http:// ayahalby.wordpress.com /2011/02/23/model-pengembangan-perangkat-pembelajaran/), diakses3 Desember 2014.
Bueche , FrederickJ., Eugene Hecht. 2006. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh.Jakarta: Erlangga.
Culp, Archie W.1996.Prinsip-Prinsip Konversi Energi. Jakarta: Erlangga.
Diyastari, Annisa. 2015. Analisis Elektromotansi Termal antara Pasangan LogamAluminium, Nikrom dan Platina sebagai Termokopel. Jurnal Vol 2 (3)
Giancoli, Douglas C. 2014. Physics. Jakarta: Erlangga
Herlina, Cici. 2010. Alat Peraga. (Online), (http://pendidikanmatematika.files.wordpress.com), diakses 01 Januari 2017.
Ibrahim, H., Sihkabuden, Suprijanta, & Kustiawan, U. 2001.Media pembelajaran:Bahan sajian program pendidikan akta mengajar. FIP. UM.
Lestari, Linda Puji. 2006. Keefektifan Pembelajaran dengan Menggunakan AlatPeraga dan LKS.(Online),(http://digilib.unnes.ac.id.skripsi/archives/doc.pdf), diakses 15 Desember2016.
Pujianto, Supardianingsih, Chasanah, dan Risdiyani. 2016. Fisika. Jakarta: IntanPariwara.
Putra, Nandy, RaldiArtonoKoestoer, M. Aditya, Ardian Roekettino, dan BayuTrianto. 2009. Potensi Pembangkit Daya Termoelektrik Untuk KendaraanHybrid.Jurnal. Jakarta: Universitas Indonesia.
Ramdhani, Mohammad. 2005. Rangkaian Listrik. Jurnal. Bandung: STT Telkom
60
Setyosari, Punaji. 2010. Metode Penelitian Pendidikan dan Pengembangan.Prenada Media Group. Jakarta.
Sugiyono. 2010. Metode Penelitian Pendidikan. Bandung: CV Alfabeta.
Sukur, Edi. 2004. Melirik Teknologi Termoelektrik sebagai Sumber EnergiAlternatif. (Online), (http://www.energi.lipi.go.id), diakses 8 Januari 2017.
Sunardi, dan Saeful. 2006. Teknologi elektrik sebagai Sumber Energi. SkripsiTeknik Elekto, Jurusan Teknik, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret,Surakarta.
Sutjahja, M. Inge. 2010. Penelitian Bahan Termoelektrik Bagi Aplikasi KonversiEnergy dimasa Datang.Jurnal. Bandung : ITB.
Sutrisno, Edy. (2011). Manajemen Sumber Daya Manusia.Jakarta: KencanaPrenada Media Group.
Suyanto, Eko. 2009. Pengembangan Contoh Lembar Kerja Fisika Siswa denganLatar Penuntasan Bekal Awal Ajar Tugas Studi Pustaka dan KeterampilanProses Untuk SMA Negeri 3 Bandarlampung.Prosiding Seminar NasionalPendidikan 2009. Bandarlampung:Unila.
Utomo, T. dan Ruijter, K. (1990). Peningkatan dan Pengembangan Pendidikan.Jakarta: Gramedia.
Wahyudi, Adip. 2011. Model Penelitian Pengembangan Borg and Gall (1983).(Online), (http://adipwahyudi.blogspot.com/2011/01/model-penelitian-pengembangan-borg-and.html), diakses 3 Februari 2015.
Yahdi, Umar. 1994. Fisika mekanika. Jakarta: Universitas Gunadarma.