LKPD: Karakteristik Baterai & Hambatan Dalam (Internal Resistance)

Mata Pelajaran: Dasar Elektronika | Tegangan Terbuka (GGL) vs Tegangan Terminal & Drop Voltage

Waktu Buka: -

1. Identitas Peserta Didik

2. Langkah Kerja & Panduan

Pengaturan Sumber Daya: Atur Tegangan Baterai (GGL/$\mathcal{E}$) = 9 V. Di bilah menu kanan simulator, aktifkan/atur nilai Battery Resistance ($r$).
Pengujian 1: Baterai Ideal ($r = 0\ \Omega$) Saat Beban Berubah
  1. Pastikan nilai Hambatan Dalam Baterai diatur ke 0 $\Omega$.
  2. Ukur Tegangan Terminal tanpa beban (Open Circuit Voltage).
  3. Hubungkan baterai dengan Resistor Beban $R_L = 10\ \Omega$. Ukur Tegangan Terminal ($V$) dan Arus ($I$).
  4. Ubah beban menjadi Beban Tinggi $R_L = 2\ \Omega$ (atau paralelkan beberapa resistor). Catat Tegangan Terminal ($V$) dan Arus ($I$).
Pengujian 2: Baterai Nyata / Real Battery ($r = 1\ \Omega$) Saat Beban Berubah
  1. Atur nilai Hambatan Dalam Baterai menjadi $r = 1\ \Omega$.
  2. Ukur Tegangan Terminal tanpa beban (Open Circuit Voltage).
  3. Hubungkan baterai ke Beban Sedang ($R_L = 10\ \Omega$). Catat $V_{terminal}$, Arus ($I$), dan hitung Penurunan Tegangan ($\Delta V = \mathcal{E} - V_{terminal}$).
  4. Ubah ke Beban Tinggi ($R_L = 2\ \Omega$). Catat $V_{terminal}$, Arus ($I$), dan hitung Penurunan Tegangan ($\Delta V$).

3. Area Simulator PhET CCK: DC

4. Tabel Hasil Pengamatan

Pengujian 1: Baterai Ideal ($E = 9\text{ V}$, Hambatan Dalam $r = 0\ \Omega$)

Kondisi Beban Nilai Beban ($R_L$) Arus Terukur ($I$) Tegangan Terminal ($V$) Drop Voltage ($\Delta V$)
Tanpa Beban $\infty$ (Terputus) 0 A 0 V
Beban Sedang 10 $\Omega$
Beban Tinggi 2 $\Omega$

Pengujian 2: Baterai Nyata / Real Battery ($E = 9\text{ V}$, Hambatan Dalam $r = 1\ \Omega$)

Kondisi Beban Nilai Beban ($R_L$) Arus Terukur ($I$) Tegangan Terminal ($V$) Drop Voltage ($\Delta V = I \cdot r$)
Tanpa Beban $\infty$ (Terputus) 0 A 0 V
Beban Sedang 10 $\Omega$
Beban Tinggi 2 $\Omega$

5. Soal Pilihan Ganda Evaluasi

Pilihlah satu jawaban yang paling tepat berdasarkan konsep dan hasil praktikum!

1. Apakah yang dimaksud dengan Gaya Gerak Listrik (GGL) atau $\mathcal{E}$ pada sebuah baterai?
2. Pada baterai ideal ($r = 0\ \Omega$), apa yang terjadi pada tegangan terminal ketika arus listrik yang ditarik oleh beban semakin besar?
3. Mengapa pada baterai nyata (real battery) terjadi drop voltage (penurunan tegangan) pada terminal saat dihubungkan ke beban?
4. Sebuah baterai memiliki GGL $\mathcal{E} = 9\text{ V}$ dan hambatan dalam $r = 1\ \Omega$. Jika dihubungkan dengan beban $R_L = 2\ \Omega$, berapakah arus total ($I$) yang mengalir dalam rangkaian?
5. Berdasarkan perhitungan dari soal No. 4 ($\mathcal{E} = 9\text{ V}$, $r = 1\ \Omega$, $R_L = 2\ \Omega$), berapakah tegangan terminal ($V$) yang dirasakan oleh beban?
6. Bagaimana hubungan antara besarnya arus listrik yang ditarik beban ($I$) terhadap besarnya drop voltage ($\Delta V$) pada baterai nyata?
7. Apa yang terjadi pada baterai nyata jika kutub positif dan negatif dihubung-singkatkan (short circuit, $R_L \approx 0\ \Omega$)?
8. Rumus persamaan tegangan terminal ($V$) pada sirkuit tertutup dengan baterai nyata adalah...
9. Seiring dengan berambahnya umur pemakaian baterai (baterai mulai lemah/soak), perubahan apa yang terjadi pada karakteristik internalnya?
10. Mengapa starter mesin mobil membutuhkan baterai dengan hambatan dalam ($r$) yang sangat kecil?

6. Analisis & Kesimpulan