LAPORAN PENDAHULUAN

LAPORAN PENDAHULUAN

PRAKTIKUM FISIKA LANJUTAN

Nama Percobaan

: Pengukuran Spesifik Muatan Elektron

Hari dan Tanggal

: Sabtu, 19 April 2014 Nama Praktikan

: Anita Eka PutriNomor Pokok Mahasiswa

: 1206215586Teman Kerja

: 1.Anandi Prayoga 2.Rustami Shokirzod 3. Putu Adi Kusuma Yudha

Nomor Pokok Mahasiswa

: 1.1006703231 2.1106139973 3. 1006681615

Nama Asisten

: Fera GustinaLaboratorium Fisika Lanjutan

Departemen Fisika FMIPA UI

Universitas Indonesia

I. Tujuan Percobaan:

Menentukan nilai perbandingan muatan terhadap massa untuk elektron.

Mempelajari hubungan arus kumparan dengan kuat medan magnet.

II. Teori Dasar

Pada tahun 1906, J.J. Thomson menemukan besaran perbandingan antara muatan dan massa elektron (muatan spesifik elektron). Elektron adalah partikel subatom yang bermuatan negatif dan umumnya ditulis sebagai e-. Elektron tidak memiliki komponen dasar ataupun substruktur apapun yang diketahui, sehingga ia dipercayai sebagai partikel elementer. Elektron memiliki massa sekitar 1/1836 massa proton. Pengukuran nilai muatan elektron (e) dapat dapat diketahui setelah percobaan yang dilakukan oleh J.J. Thomson, yaitu dengan menggunakan peralatan tabung sinar katoda yang dilengkapi dengan Medan listrik dan Medan magnet. Dalam percobaanya, Thomson menggunakan tabung sinarkatoda yang dilengkapi listrik dan medan magnet serta mempercepat sinar katoda melalui tegangan tinggi yang kemudian dikendalikan dengan medan magnet yang dihsilkan oleh sepasang koil Helmholtz. Eksperimen ini didasarkan pada eksperimen Thomson tersebut, yaitu hubungan perbandingan e dan m dapatdiperoleh dengan mengukur jari-jari sinar r pada setiap nilai arus I dengan beberapa nilai Tegangan V. Nilai arus I berbanding terbalik dengan r.

Dari penemuannya ini J.J Thomson mengemukakan Hipotesis sebagai berikut : Karena elektron bermuatan negatif, sedangkan atom bermuatan listrik netral, maka haruslah dalam atom ada muatan listrik positif, yang mengimbangi muatan elektron tersebut.

Elektron tidak dapat diam, karena tidak ada sesuatu pun yang dapat memperthankanya ditempat melawan gaya tarikan listrik dari inti. Namun, bila electron dalam keadaan gerak orbit mantap dinamis sperti orbit planet mengelilingi matahari, dapat di skemakan seperti berikut:

Gambar 2. Elektron yang bergerak dalam medan magnet yang homogen

Gaya ini memaksa elektron bergerak dalam lintasan melingkar dengan jari-jari (r) dan menghasilkan gaya sentripetal (Fs) :

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

Pada kasus elektrom yang melewati medan listrik gaya cenderung menarik elektron menuju pusat atom, sehingga hasilnya dapat memberantakan atom. Oleh karena itu, harus ada gaya lain, yang melawan tarikan elektrik ini agar semua elektron dipertahankan tetap seimbang pada jari-jari r. gaya tambahan ini dipasok oleh gaya tolak-menolak antara elektron sehingga semua elektron tetap dalam kesetimbangan mantap. Elektron selanjutnya, melewati medan listrik dan medan magnet yang saling tegak lurus sehingga lintasannya lurus. Pada keadaan ini gaya listrik sama dengan gaya Lorentz.

= ( x) (4)

= sin 900 = ..(5)

eE=Bev .................... (6)

Gambar 3 . Diagram lintasan elektron dalam eksperimen penentuan muatan spesifik elektron dengan lilitan Helmholtz.

Jika elektron tersebut bergerak di dalam medan magnet B, maka akan mengalami gaya Lorenz sebesar :

F = evB .................(7)

Untuk elektron v B. Hal ini akan menyebabkan perubahan arah dari kecepatan elektron tanpa merubah kelajuannya, sehingga elektron akan bergerak melingkar. Pada gerak melingkar ini besar gaya sentripental sama dengan besar gaya medan magnet pada elektron tersebut , yaitu:

v (m/s), jari-jari R (m),F lorentz = F sentrifugal

mv2 /r = evB .. (8)

(9)

Kecepatan gerak dari electron merupakan energi kinetic yang berhubungan dengan beda potensial Va.

(10)

Dengan memasukan Pers (9) dalam (10) diperoleh perbandingan muatan dan massa elektron, yaitu:

III. Alat

Tabung vakum pengahasil berkas elektron.

Kumparan Helmholtz

Alat pengukur medan magnet (Teslameter).

Sensor pengukur medan magnet (Tangensial field probe).

Multimeter.

Catu daya untuk kumparan Helmhotz (0-25 V;10A)

Catu daya 220VAC

IV. Prosedur Percobaan

Mengukur diameter berkas elektron

Susunlah peralatan seperti pada Gambar.

Pasang catu daya untuk tabung, dan naikkan tegangan VA secara perlahan hingga 300V.

Hubungkan kabel penghubung ke akumulator untuk kumparan Helmholtz dan atur arus sedemikian rupa (dengan menggeser hambatan geser, 1,3A; 1,5A; 1,7A; 2A) sehingga berkas elektron membentuk suatu lingkaran tertutup.

Gerakan sekat, sehingga lingkaran berkas elektron berada dalam satu garis yang dapat dilihat oleh cermin yang ada dibelakang tabung.

Ukur diameter (D) berkas elektron dengan menggunakan penggaris.

Tabel 1. Data Pengukuran Jarak Berkas

VA (V)I = 1,3AI = 1,5AI = 1,7AI = 2 A

D (cm)D (cm)D (cm)D (cm)

300

280

260

240

220

...

120

_1234567891.unknown

_1234567892.unknown

_1234567893.unknown

_1234567890.unknown