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.