Jurnal FM5(Millikan Oil Drop)

Jurnal FM-3 Milikan Oil Drop Apparatus Pasco model AP-8210

Eksperiment II

PENENENTUAN HARGA MUATAN ELEKTRON ELEMENTER

DENGAN MENGGUNAKAN MILIKAN OIL DROP APPARATUS

PASCO MODEL AP 8210[Eka Febbry A. (073184011), Hidayatul Fitriah (073184204), dan Ahmad Fuad Rosyidi (073184212)]

ABSTRACTHave been done an experiment entitling "Determination Of Elementary Charge Of Electron Using Milikan Oil DropApparatus Pasco Model AP 8210" with aim to determine the value of elementary charge of electron. The Method is byappliance chain be like attempt network picture then set the pace to go up and alight from an oil, then count theelementary charge of electron value. Of the attempt is to be got by the experiment is the charge of electron value atattempt of electron elementary From attempt which [is] [is] to be got [by] charge of electron value from result ofcalculation obtained [by] value of e [at] 1 box equal to 1,596 x10-19C with correctness level 99,89 %, while [at]distance 2 box equal to 1,598 x10-19C with correctness level 99,91 %. From result of graph obtained [by] value of e[at] 1 box equal to 1,600 x10-19C with correctness level 100 %, while [at] distance 2 box equal to 1,599 x10-19C withcorrectness level 100 %.

ABSTRAKTelah dilakukan eksperimen yang berjudul ”Penentuan harga muatan elektron elementer dengan menggunakan milikanoil drop apparatus pasco model AP 8210” yang bertujuan untuk menentukan haraga muatan elektron elementer.Metode yang digunakan adalah dengan merangkai alat seperti gambar rangkaian percobaan kemudian menentukankecepatan naik dan turun dari suatu butiran minyak, kemudian menghitung nilai muatan elektron elementer. Daripercobaan yang dilakukan didapatkan nilai muatan elektron dari hasil perhitungan diperoleh nilai e pada 1 kotaksebesar 1,596 x10-19C dengan taraf ketelitian 99,89 %, sedangkan pada jarak 2 kotak sebesar 1,598 x10-19C dengantaraf ketelitian 99,91 %. Dari hasil grafik diperoleh nilai e pada 1 kotak sebesar 1,600 x10-19C dengan taraf ketelitian100 %, sedangkan pada jarak 2 kotak sebesar 1,599 x10-19C dengan taraf ketelitian 100 %.

I. PENDAHULUANA. Latar Belakang

Penentuan muatan elektron dapatditentukan dengan cara mengatur medanmagnet dalam ruang di antara dua elektrodakeping sejajar dimana butir-butir partikelsejenis minyak disemprotkan. Hal tersebutdapat dilakukan dengan menggunakan alatyang disebut milikan oil drop apparatusmodel AP-8210. Dalam eksperimen kali ini,minyak disemprotkan dari atomifer kedroplet viewing chamber dan mengamatigerakan tetesan minyak dalam hausingmelalui viewing scope, sehingga nantinyakita dapatkan lama waktu naik dan waktuturun bintik minyak tersebut.

B. Rumusan Masalah”Berapa harga muatan elektron elementeryang ditentukan dengan menggunakanMilikan Oil Drop Apparatus Pasco ModelAP 8210?”

C. Tujuan”Untuk menentukan harga muatan elektronelementer yang ditentukan denganmenggunakan Milikan Oil Drop ApparatusPasco Model AP 8210.”

II. DASAR TEORIGerakan ion atau partikel bermuatan listrik

dalam medium udara di antara lempengelektroda, dengan atau tanpa medan listrikmerupakan hal utama dalam eksperimenmilikan.

Gambar a menunjukkan gaya-gaya yang bekerjapada sebuah bintik minyak dalam keadaan jatuhbebas, pada gambar tersebut mg menyatakangaya berat yang dialami oleh bintik minyak danKVf merupakan gaya gesek anyata minyakdengan udara.Gambar b menunjukkan gaya-gaya yangbekerja pada sebuah bintik minyak ketikabergerak ke atas dalam pengaruh medan listrik.Pada gambar tersebut, E adalah intensitas

KVf

mg

mg = kVf

Eq

mg

Eq= kVr + mg

KVr

Gambar a Gambar b


Eksperiment II

listrik, q adaah muatan elektron dalam bintikminyak dan vr adalah kecepatan saat bergerakke atas. Sehingga

fkvmg ..........................(1)

rkvmgEq ..........................(2)dengan mengeliminasi nilai k dari persamaan(1) dan (2) diproleh:

f

rf

Evvvmg

q)(

..........................(3)

untuk mengeliminasi m pada persamaan (3)dapat digunakan persamaan

3

34 am

..........................(4)

dimana a adalah jari-jari bintik minyak dan ρadalah massa jenis minyak.Untuk menghitung a digunakan hukum stokesdan archimedes, sehingga diperoleh:

gv

a f

29

..........................(5)

hukum stokes menjadi tidak berlaku ketikakecepatan jatuh tetesan minyak kurang dari 0,1cm/sm, karena kecepaTan minyak dalamekcpdrimen ini berkisar antara 0,01 sampai0,001 cm/s, maja vikositas harus dikalikanfaktor koreKsi. Sehingga:

pabeff

1

1 ..........................(6)

dengan b adalah konspanta koreksi(8,2x103Pa.m)dan p adalah tekanan atmosfer(Pa).Dengan mdmasukkan harga ηeff ke dalampersamaan (5) akan memberikan persamaanjejari a terkoreksi seBagai berikut:

pb

gv

pba f

229

4 2

2

.............(7)

dengan mensubtitusi persamaan (4), (5) dan (6)ke persamaaf (3) diperoleh:

frf vvv

pabg

q )(12

963

diberikan intensitas listri+ dVE

dengan V adalah beda potensial kedua pelatyang terpisah sejauh d. Jika E dinyatakan dalamsatuan elektrostatis, V dalam Volt dan d dalamcm, didapatkan hubungan:

)(300)(

)..( cmdvoltVE use .............(9)

de.gan men3ubtitusikan persamaan (7) dan (8)ke persamaan (6) didapatkan:

Vvvv

x

pabx

gdq frf )(

1

12

91400

23

21

3

denganq = muatan elektron (C)d = jarak antara plat (m)ρ = massa jenis minyak (kg/m3)η = koefisien vikositas udara (kg/ms2)b = konstanpa koreksi (8,2.10-3Pa.m)P = tekanan atmgrfer (Pa)a = jari-jarh bintik minyak (m)vf = kecepatan bintik saat turun (m/s)vr = kecepatan bintik saat naik (m/s)V = beda potensial (Volt)

III. METODE PERCOBAANA. Alat dan Bahan

Milikan Oil Drop Apparatus PascoModel AP 8210

High Voltage Power Supplu Mineral Oil + sprayer Stopwatch Multimeter

B. Rancangan Percobaan

C. Variabel - variabel eksperimen Variabel Manipulasi: jarak tempuh

bintik minyakDefinisi operasional variabelmanipulasi: jarak yang ditempuh bintikminyak yaitu jumlah kotak yangdilewati oleh bintik minyak.


Eksperiment II

Variabel Respon: waktu tempuh bintikminyak.Definisi operasional variabel respon:waktu yang diperlukan bintik minyakuntuk menempuh jarak yang telahditentukan (t dalam sekon).

Variabel Kontrol: tegangan masukandan jenis minyak.Definisi operasional variabel kontrol:tegangan yang digunakan dan jenisminyak yang digunkan adalah tetap.

D. Langkah-langkah Eksperimen1. Merangakai alat seperti gambar

rancangan eksperimen dan mengaturbeda potensial.

2. Mengisi minyak pada housing,kemudian mengambil doplet hole coverdari atas lempeng kapasitor.

3. Memposisikan ionization source leveldalam keadaan menyemprot saatminyak disemprotkan.

4. Mengatur teleskop agar garis skala danbintik minyak terlihat jelas kemudianmamilih bintik minyak yang akandiamati.

5. Memposisikan tombol pengatura medanlistrik pada posisi netral (ground)kemudian mencatat waktu tempuhbintik minyak saat tururn dan naik.

6. Mengukur thermistor, menentukan suhukamar dan menetukan tekanan ruangsaat dilakukan eksperimen.

7. Mengulangi langkah-langkah di atasuntuk jarak yang berbeda.

IV. DATA DAN ANALISISBerdasarkan percobaan dari eksperimendiperoleh:

Percobaan 1 (1 kotak)V = 233Volt; R = 1,78 x106ohm; P = 760cmHg

tf(s)

tr(s)

vf(10-3 m/s)

vr(10-3 m/s)

a(10-11 m)

16,0 10,0 0,63 1,00 7,7616,5 10,3 0,61 0,97 7,5315,6 9,4 0,64 1,06 7,9617,2 8,5 0,58 1,18 7,2216,3 9,6 0,61 1,04 7,6215,7 8,8 0,64 1,14 7,9114,7 8,3 0,68 1,20 8,3916,2 8,7 0,62 1,15 7,6715,4 9,2 0,65 1,09 8,0716,1 10,2 0,62 0,98 7,72

Dan diperoleh :q

(10-19C) n n(dibulatkan)

e(10-19C)

44903.23 28064,52 28065 1.5942909.74 26818,59 26819 1.5947710.01 29818,75 29819 1.5946849.59 29280,99 29281 1.6045313.89 28321,18 28321 1.6049467.29 30917,06 30917 1.6054028.83 33768,02 33768 1.6048516.67 30322,98 30323 1.6048904.68 30565,42 30565 1.6044116.49 27572,81 27573 1.59Keterangan:

Nilai vf dan vr fiperoleh melalui persamaangerak lurus beraturan v = s/tNilai a dari persamaan:

gv

a f

29

Nilai q diperoleh melalui persamaan

V

vvvx

pab

xg

dq frf )(

1

12

91400

23

21

3

Berdasarkan data di atas diperoleh nilaibesarnya muatan elektron elementer dari hasilperhitungan adalah sebesar (1,596x10-19 ±1,6x10-3)C, dengan taraf ketelitian 99,89 %.

Bila dibuat grafik antara q dan n :

Gradien garis menunjukkan nilai muatanelementer e (persamaan garis linear q = m n).dari grafik di atas besarnya muatan elektronadalah 1,60x10-19C dengan taraf ketelitian100%


Eksperiment II

Percobaan 2 (2 kotak)V = 233 Volt; R = 1,78x106ohm; P = 760cmHg

tf(s)

tr(s)

vf(10-3 m/s)

vr(10-3 m/s)

a(10-11 m)

29.3 15.3 0,68 1,31 8,4828.2 13.6 0,71 1,47 8,8129.6 15.5 0,68 1,29 8,3928.7 14.2 0,70 1,41 8,6527.8 16.1 0,72 1,24 8,9427.3 13.8 0,73 1,45 9,1028.5 14.7 0,70 1,36 8,7227.5 15.2 0,73 1,32 9,0429.9 17.2 0,67 1,16 8,3128.7 16.5 0,70 1,21 8,66

Dan diperoleh :

Q(10-19C) n N

(dibulatkan)

e(10-

19C)57460,74 35912,96 35913 1,6064164,22 40102,64 40103 1,5956485,44 35303,40 35303 1,6061429,26 38393,29 38393 1,6058156,82 36348,01 36348 1,6065275,16 40796,98 40797 1,6060384,90 37740,56 37741 1,5960899,60 38062,25 38062 1,6052361,84 32726,15 32726 1,6055700,73 34812,95 34813 1,60

Dari data dan analisis di atas diperoleh nilaimuatan elektron elementer melalui hasilperhitungan adalah (1,598x10-19 ± 1,3x10-3)C,dengan taraf ketelitian 99,91 %Bila dibuat dalam bentuk grafik hubungan q dann diperoleh :

Gradien garis menunjukkan nilai muatanelementer e (persamaan garis linear q = m n).dari grafik di atas besarnya muatan elektronadalah 1,599x10-19C dengan taraf ketelitian100%

V. DISKUSIDari percobaan yang kami lakukan,

didapatkan bahwa waktu jatuh bintik minyaklebih lama daripada waktu naik bintik minyak.Hal ini sudah sesuai dengan teori, dimana padaeksperimen milikan untuk menjatuhkan bintikminyak tanpa adanya tambah gaya lainnya.Sedangkan pada saat bintik minyak naikdipengaruhi medan listrik, sehinggga gaya yangbekerja pada bintik minyak merupakan resultandari gaya berat bintik minyak. Dari data dananalisis yang kami lakukan di atas diperolehnilai muatan elektron elementer yang berbedadengan teori (pada analisis perhitungan dangrafik untuk jarak 2 kotak). Hal ini disebabkanoleh beberapa faktor antara lain:1. Kesulitan dalam mengukur waktu tempuh

bintik minyak, karena bintik minyak yangdipilih kadang-kadang menghilang.

2. Bintik minyak yang ada dalam alat milikanoil drop apparatus sangat kecil dan banyak,sehingga kami kesulitan memilih salah satubintik yang akan diamati.

3. Gerak partikel minyak yang tidak lurus halini menyebabkan terjadinya penyimpanganwaktu tempuhnya.

Adanya perubahan jarak dari 1 kotak menjadi 2kotak, terdapat perbedaan nilai muatanelementer yang dihasilkan hal ini berbedadengan teori dimana perubahan jarak tidakmempengaruh nilai muatan elektron elementer.

Adanya perbedaan nilai ini disebabkankarena pendekatan yang dilakukan keduaanalisis tidak sama, melalui analisa perhitungan,nilai yang didapatkan merupakan rata-rata dariperhitungan melalui rumus, sedangkan analisagrafik nilai yang didapatkan merupakan hasilnilai gradien garis yang dibentuk oleh grafikhubungan q dan n

VI. PENUTUPA. KesimpulanDari analisis data dan diskusi dapatdisimpulkan:1. Waktu yang diperlukan bintik minyak

untuk turun (tf) lebih lama dari pada waktuuntuk naik (tr).

2. Jumlah partikel (n) berbanding lurusdengan muatan (q).

3. Dari hasil perhitungan diperoleh nilai epada 1 kotak sebesar 1,596 x10-19C dengantaraf ketelitian 99,89 %, sedangkan padajarak 2 kotak sebesar 1,598 x10-19C dengantaraf ketelitian 99,91 %.


Eksperiment II

4. Dari hasil grafik diperoleh nilai e pada 1kotak sebesar 1,600 x10-19C dengan tarafketelitian 100 %, sedangkan pada jarak 2kotak sebesar 1,599 x10-19C dengan tarafketelitian 100 %.

B. SaranAdapun saran yang kami berikan dalampercobaan ini, antara lain:1. Sebelum pengambilan data posisikan

alat milikan oil drop apparatus dalamposisi setimbang, dapat dilihat padaindikator gelembung air.

2. Usahakan kelompok anda dapat denganmudah mengamati waktu untuk dicatat.

3. Yang melakukan pengamatan usahakanorang yang sama.

VII. DAFTAR PUSTAKAIntroduction Manual and Experiment Guide for

The PASCO AP8210. 1996. PASCOZemansky, Sears. Dasar-dasar Fisika

Universitas Jilid 2. Jakarta : Erlangga

Jurnal FM5(Millikan Oil Drop)

Documents

Transcript of Jurnal FM5(Millikan Oil Drop)