Post on 14-Dec-2014
description
LAPORAN
PRAKTIKUM FISIKA EKSPERIMEN I
Disusun oleh:
Nama : Jaja Subagja
NIM : H1C003055
Tim : Arief Fatkhul Hidayat
Tanggal Praktikum : Sabtu, 14 Desember 2006
Asisten : Sugito S.Si M.Si
DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL
UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
PROGRAM SARJANA MIPA
JURUSAN FISIKA
PURWOKERTO
2006
PERCOBAAN MILIKANOleh:
Jaja Subagja
ABSTRAK
Telah dilakukan eksperimen untuk percobaan millikan yang dilaksanakan pada hari Sabtu, tanggal 14 Oktober 2006 pukul 09.00 sampai dengan 11.00 WIB di Laboratorium Fisika Eksperimen Jurusan Fisika Program Sarjana MIPA Universitas Jenderal Soedirman, Purwokerto. Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menentukan muatan elementer dengan metode keseimbangan dan metode dinamis. Kedua metode dilakukan dengan mengamati tetesan minyak yang berada dalam ruang Milikan..
Nilai Q yang diperoleh berbeda baik dengan metode keseimbangan maupun metode dinamis. Hasil percobaan Milikan adalah q = 1,6 10-19 C, tetapi pada percobaan yang telah dilaksanakan dengan metode keseimbangan menghasilkan nilai q1 = 2,80 10-18 C dan n = 17,76 ; q2 = 2,67 10-18 C dan n = 16,68; q3 = 3,13 10-18C dan n =19,53 ; q4 = 5,42 10-18C dan n = 33,88 ; q5 = 1,30 10-18
C dan n = 8,15 ; q6 = 4,09 10-18C dan n = 25,60. Dengan metode dinamis menghasilkan nilai q1 = 3,63 10-18 C dan n = 22,66 ; q2 = 4,55 10-18 C dan n = 28,46 ; q3 =3,86 10-18 C dan n = 24,13 ; q4 = 6,24 10-18 C dan n = 38,98 ; q5 = 4,51 10-18C dan n = 28,12 ; q6 = 2,67 10-18 C dan n = 16,66
Kata kunci : Percobaan Milikan, Metode Keseimbangan dan Dinamis, Nilai Q
ABSTRACT
Have been conducted by a experiment for the attempt of millikan executed on Saturday, date of 14 October 2006 beating 09.00 up to 11.00 WIB in laboratory of experiment physics, mathematic and life sciences Jenderal Soedirman University. Intention of this attempt is to find the elementer charge with balance method and dynamic method. Both method is done by controlling the oil drop which is in Milikan field.
The result shows that the charge between one particle and the other is difference. The value of Q is difference too even with the balance method and the dynamic method. The result of Milikan experiment is q =1,6.10-19 C but at attempt which have been executed with the balance method yield the value q1 = 2,80 10-18 C and n = 22,66 ; q2 = 2,67 10-18 C and n = 16,68; q3 = 3,13 10-18
C and n =19,53; q4 = 5,42 10-18C and n = 33,88; q5 = 1,30 10-18 C and n =8,15 q6 = 4,09 10-18 C and n = 25,60. With the dynamic method yield the value q1
=3,63 10-18 C and n = 22,60; q2 = 4,55 10-18 C and n = 28,46; q3 =3,86 10-18
C and n = 24,13; q4 = 6,24 10-18 C and n = 38,98; q5 = 4,51 10-18C and n = 28,12 ; q6 = 2,67 10-18 C and n = 16,66
Keyword : Milikan’s Experiment, Balance and Dinamic Method, , The Q value
I. PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Tabung yang digunakan pada televisi merupakan tabung katoda. Pada
tahun 1875, Sir William Crookres berhasil menunjukan bahwa ada sinar yang
berasal dari katoda dan menumbuk tabung anoda. Sinar yang keluar dari katoda
ini kemudian dinamakan sinar katoda oleh Eugene Goldstein. Hasil percobaan
JJ.Thompson (1897) menunjukan bahwa sinar katoda merupakan berkas sinar
bermuatan negatif.
Sekitar tahun 1910, Robert Millikan (1868-1953) melakukan suatu
eksperimen untuk menentukan ukuran dari suatu elektron. Ia memberikan bukti
yang kuat bahwa yang terkecil dari elektron adalah sama ukurannya. Ia menerima
Hadiah Nobel untuk eksperimennya tersebut. Eksperimennya menggunakan
tetesan minyak dan diamati pada ruang pengamatan yang dipengaruhi oleh medan
listrik homogen dari suatu pelat kapasitor.
I.2. Tujuan
Tujuan dilakukanya percobaan milikan ini adalah menentukan muatan
elementer (keunsuran) dengan:
a. Metoda keseimbangan (tegangan mengambang)
b. Metode dinamis (metoda percepatan naik turun).
I.3. Dasar Teori
Robert Andrew Milikan pada tahun 1909-1913 telah melakukan
serangkaian percobaan untuk menyingkap sifat muatan listrik dan juga mengukur
muatan satu elektron yaitu dengan percobaan tetes minyak.
Tetesan minyak yang dihamburkan dalam ruang pengamatan mengandung
banyak muatan. Ruang pengamatan yang dipengaruhi oleh medan listrik homogen
dari suatu pelat kondensator akan menyebabkan muatan tersebut tertarik ke arah
pelat kondensator. Pada setiap tetesan akan menerima muatan sebesar q yang
disebabkan adanya gesekan elektrisitas. Sebuah tetesan seperti ini dengan massa
moli dalam medan listrik yang berkekuatan E akan menerima gaya sebagai
berikut:
Gaya elektrostatik
Gaya berat (gravitasi)
Disamping gaya tersebut, terdapat pula:
Gaya dorong = ml.g, dimana ml merupakan massa udara yang
didesak tetesan minyak.
Gaya stokes = , apabila tetesan minyak bargerak relatif
terhadap udara disekitarnya. ( : viskositas udara , r : radius tetesan minyak
yang dianggap berbentuk bulat ,v : kecepatan gesekan).
Apabila kecepatan turun atau jatuh dari tetesan minyak dalam ruangan
medan bebas adalah konstan v1 (untuk menempuh jarak S butuh waktu t1), maka
gaya-gaya yang bekerjapada tetesan minyak tersebut adalah gaya berat, gaya
dorong yang berla. Secara matematis dapat dituliskan :
Dengan moil – mL= m, maka didapat sebagai berikut:
m.g adalah kekuatan berat yang diperkecil/dikurangi oleh daya dorong :
Dengan = kerapatan minyak, = kerapatan udara.
maka akan dida[at :
Volume tetesan minyak adalah
Dari hasil diatas dihitung radius tetesan minyak :
(1)
Apabila pada pelat kondensator dengan jarak pelat d diberi tegangn U, maka
tetesan akan naik dengan kecepatan konstan v2. Gaya yang berkurang oleh
kekuatan gaya dorong, gesekan stokes dan gaya akibat medan elektris
menyebabkan tetesan naik dengan persamaan :
(2)
Apabila medan listrik dengan besaran yang hanya cukup sehingga tetesan
minyak mengambang, maka gaya geseka stokes tidak ada, sehingga persamaan
menjadi :
(3)
wanan dengan gaya berat dan gaya gesek Stokes yang menahan jatuhnya
tetesan.
Penentuan q suatu tetesan minyak dilakukan dangan bantuan alat Milikan
dalam dua metode sebagai berukut :
1. Metode Keseimbangan.
Metode keseimbangan adalah pengukuran tegangan dimana suatu tetesan
minyak yang bermuatan mengambang dalam ruangan Milikan dan mengukur
kecepatan jatuh tetesan minyak tersebut pada suatu keadaan jatuh bebas setelah
berhentinya tegangan.
Pada metode keseimbangan, kondensator diberikan suatu tegangan yang
menyebabkan tetesan minyak berada pada keadaan mengambang/melayang.
Kemudian tegangan dimatikan, maka tetesan minyak akan turun. Kecepatan
turunnya tetesan minyak setelah tegangan dimatikan diukur (v1). Dengan metode
keseimbangan, maka untuk muatan satu tetes minyak adalah :
As
2. Metode Dinamis
Metode dinamis adalah pengukuran kecepatan jatuh tetesan setelah
terhentinya tegangan dan mengukur kecepatan naik suatu tetesan minyak pada
tegangan yang ditentukan. Pada metode dinamis kecepatan menurun v1 dalam
ruangan medan bebas dan kecepatan naik v2 pada tegangan U akan diukur.
Dengan metode dinamis, maka untuk muatan satu tetes minyak adalah :
As
Muatan tetesan minyak merupakan kelipatan bulat dari nilai tertentu
(bersifat diskret). Nilai tertentu ini disebut muatan elementer (e), sehingga muatan
yang diamati adalah e, 2e, ..., ne, dengan n = bilangan bulat. Sehinga tidak pernah
terdapat muatan tetesan minyak yang merupakan fraksi (pecahan) muatan
elementer seperti 0,5 e; 2,7 e; 5,3 e dan seterusnya.
Gambar 1. Peralatan percobaan Milikan
Keterangan :
1) Saklar untuk membuka dan menutup arus pada stopwatch.
2) Saklar untuk menghidupkan dan mematikan tegangan.
3) Potensiometer tegangan searah.
4) Voltmeter.
5) Start / stop.
II. METODE
II.1. Waktu dan Tempat
Hari / Tanggal : Sabtu, 14 Oktober 2006
Waktu : 09.00 – 11.00 WIB
Tempat : Laboratorium Eksperimen 1 Fisika, MIPA
Universitas Jendral Soedirman
II.2. Alat Dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain :
1) Satu set penyemprot minyak,lempeng elektroda dan teropong
2) Dua buah stopwatch digital
3) Sumber tegangan
II.3. Cara Kerja
II.3.1. Metode Keseimbangan
1. Peralatan disusun sepeti pada Gambar 1.
2. Sumber tegangan dihidupkan dan teropong difokuskan.
3. Minyak disemprotkan ke dalam ruang pengamatan.
4. Satu tetes minyak dalam ruang pengamatan diamati dan sumber tegangan
diatur agar tetesan minyak tidak bergerak naik turun, sumber tegangan
tersebut dicatat.
5. Sumber tegangan dimatikan dan pada saat yang bersamaan stopwatch
dihidupkan untuk mengukur waktu yang dibutuhkan tetesan untuk
menempuh jarak sejauh S.
6. Langkah 3 – 5 diulangi sebanyak lima kali.
II.3.2. Metode Dinamis
1. Peralatan disusun seperti pada Gambar 1.
2. Sumber tegangan dihidupkan dan teropong difokuskan.
3. Minyak disemprotkan ke dalam ruang pengamatan.
4. Satu tetes minyak yang berada dalam ruang pengamatan diamati.
5. Tegangan diatur agar satu tetesan minyak bergerak,waktu (t2) yang
diperlukan untuk menempuh jarak sejauh S dicatat. Nilai tegangannya
dicatat.
6. Waktu (t1) yang diperlukan oleh tetesan untuk menempuh jarak yang
sama sejauh S dalam arah yang berlawanan setelah tegangan dimatikan,
dicatat.
7. Langkah 3 – 6 diulangi sebanyak lima kali.
a. Diagram Alir untuk Metode Keseimbangan
b. Diagram alir untuk Metode Dinamis
MULAI
Alat disusun seperti pada Gambar 1, sumber tegangan
dihidupkan dan teropong difokuskan
Minyak disemprotkan kedalam ruang pengamatan dan amati satu tetes minyak.
Sumber tegangan diatur
Apakah ada tetesan minyak yang bergerak naik
turun?
Nilai V dicatat, sumber tegangan dimatikan dan pada saat bersamaan start stopwatch untuk menghitung
waktu yang diperlukan tetesan untuk menempuh jarak S.
Apakah sudah diulang sebanyak
lima kali?
SELESAI
Sudah
Belum
Ya
Tidak
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Mulai
Menyusun alat dan menghidupkan sumber
tegangannya
Memfokuskan teropong
Menyemprot minyak ke dalam ruang pengamatan
Mengamati 1 tetes minyak dan mengatur sumber tegengan agar 1 tetesan bergerak, catalah waktu t2 untuk menempuh jarak
S,catat tegangannya juga
Apakah sudah diulangi
sebanyak 5x
belum
sudah
Mencatat waktu t1 yang diperlukan tetesan untuk menempuh jarak S dalam arah berlawanan setelah
mematikan tegangan
Selesai
3.1 Hasil
Hasil percobaan milikan kali ini diperoleh dengan 2 metode yaitu Metode
Keseimbangan dan metode Dinamis adalah sebagai berikut:
1. Metode Keseimbangan
Tabel 1. Hasil perhitungan dengan Metode Keseimbangan
NO PotensialU (Volt)
S(m)
t(s)
q (C)
n
1 190 6,19 17,76
2 130 8,31 16,68
3 150 6,80 19,53
4 150 4,71 33,88
5 240 8,90 8,15
6 250 4,04 25.60
Dengan:
; e = 1,6 10-19
2. Metode Dinamis
Tabel 2. Hasil perhitungan dengan Metode Dinamis
NoPotensialU (Volt)
S(m) t2 (s) t1 (s) q (C) n
1 260 7,34 6,52 22,66
2 240 6,37 6,03 28,46
3 250 6,48 6,77 24,13
4 200 5,47 5,70 38,98
5 220 6,50 6,59 28,12
6 240 8,70 8,81 16,66
Dengan:
; e = 1,6 10-19
3.2 Pembahasan
Dari percobaanya, Milikan menyatakan bahwa nilai qe = e yang
merupakan kelipatan bulat dari nilai tertentu yaitu 1,6.10-19 C dan tidak pernah
didapatkan nilai qe = e kurang dari 1,6.10-19 C. Percobaan Milikan mendapatkan
nilai e = 1,6.10-19 C dan percobaan JJ. Thompson menghasilkan nilai e/m =
1,758.1011 C/Kg, maka massa elektron (me) dapat diketahui yaitu 9,11.10-31 Kg.
Dari percobaan yang telah dilakukan, didapatkan hasil sebagai berikut :
Tabel 3. Nilai Q dan n pada Metode Keseimbangan dan Dinamis
No
Potensial
U (Volt)
q (C)
keseimbangann
Potensial
U (Volt)
q (C)
Dinamisn
1190 17,76 260 22,66
2130 16,68 240 28,46
3150 19,53 250 24,13
4150 33,88 200 38,98
5240 8,15 220 28,12
6250 25.60 240 16,66
Nilai q dari masing-masing partikel berbeda satu sama lain baik
menggunakan metode keseimbangan maupaun dengan metode dinamis. Hal itu
dapat disebabkan karena kecepatan suatu partikel pun berbeda satu sama lain.
Hasil dari praktikum ini seharusnya dengan nilai q yang bulat, namun dalam
praktikum ini tidak terdapat nilai q yang bulat. Hal ini bisa disebabkan oleh
adanya pengaruh udara dari luar yang menyebabkan tetesan minyak tidak
selamanya melayang dalam arah vertikal, melainkan tetesan minyak tersebut
bergerak menjauh dari skala S serta kekurang telitian dalam pembacaan skala saat
tetesan menempuh jarak sejauh S.
IV. KESIMPULAN
Milikan mengukur muatan dari ratusan tetes minyak dan ternyata tiap tetes
mempunyai kelipatan yang sama dengan integral muatan dasar e. Artinya tetes
tetes minyak itu menurut pengamatan mempunyai muatan e, 2e, 3e, dan
seterusnya atau dapat dikatakan bahwa muatan tetes minyak selalu berkelipatan
bulat dari suatu nilai tertentu atau bersifat diskritt. Muatan tetes minyak tidak
pernah mempunyai kelipatan yang berbentuk fraksi (desimal/ pecahan) seperti
2.3e, 4.5e, 8.6e, dan seterusnya.
Nilai muatan elementer dapat ditentukan melalui percobaan tetes minyak
milikan, dengan menggunakan dua metode yaitu metode keseimbangan dan
metode dinamis. Dari hasil percobaan yang diperoleh maka dapat dikatakan
bahwa Percobaan Milikan kali ini belum berhasil dilakukan dengan baik.
V. DAFTAR PUSTAKA
Beiser,Arthur. 1987. Konsep Fisika Modern. Jakarta: Erlangga.
Hartono, Sugito, Sehah, 2005, Panduan Praktikum Fisika Eksperimen I,
Universitas Jenderal Soedirman, Purwokerto.