PENENTUAN HARGA MUATAN ELEMENTER DENGAN MENGGUNKAN MILIKAN OIL DROP APPARATUS

PENENTUAN HARGA MUATAN ELEMENTER DENGAN MENGGUNKAN MILIKAN OIL DROP APPARATUS

Mustafa Basfi Alkhayani (103184232)

Jurusan Fisika, FMIPA, UNESA, basfialkhlayani@ymail.com

 

ABSTRAK

Telah dilakukan eksperimen di laboratorium fisika UNESA mengenai eksperimen yang berjudul ”Penentuan harga muatan elektron elementer dengan menggunakan milikan oil 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 menentukan kecepatan naik dan turun dari suatu butiran minyak, kemudian menghitung nilai muatan elektron elementer. Dari percobaan yang dilakukan didapatkan nilai muatan elektron melalui analisa perhitungan adalah sedikit menyimpang dari teori pada percobaan Robert A. Milikan. Adanya perbeadaan dengan nilai teori akan dibahas di dalam diskusi

ABSTRACT

Laboratory experiments have been conducted on experimental physics UNESA entitled “The pricing of the elementary electron charge using oil drop apparatus pasco ownership model of AP 8210” which aims to determine haraga elementary electron charge. The method used is to assemble a tool such as an image and then a series of experiments to determine the speed of rise and fall of a grain of oil, then calculate the value of the elementary electron charge. Obtained from experiments conducted through an analysis of the value of the electron charge calculation is slightly deviated from theory to experiment Robert A. Ownership. The existence perbeadaan with value theory will be discussed in the discussion

 

 

 

 


PENDAHULUAN

Penentuan muatan elektron dapat dilakukan dengan menggunakan percobaan milikan. Pada percobaan ini, minyak disemprotkan sebuah medan listrik dan kita ukur kecepatan saat naik dan turun. Kemudian dilakukan analisis perhitungan sehingga diperoleh nilai muatan elementer. Berdasarkan latar belakang ini kami mengambil permasalahan ”berapakah harga muatan elektron elementer dengan menggunakan Milikan Oil Drop Apparatus?”. dengan tujuan menentukan harga muatan elementer dengan menggunkan Milikan Oil Drop Apparatus.

Gerakan ion atau partikel bermuatan listrik dalam medium udara di antara lempeng elektroda, dengan atau tanpa medan listrik merupakan hal utama dalam eksperimen milikan.

Gambar a menunjukkan gaya-gaya yang bekerja pada sebuah bintik minyak dalam keadaan jatuh bebas, pada gambar tersebut mg menyatakan gaya berat yang dialami oleh bintik minyak dan KVf merupakan gaya gesek anyata minyak dengan udara.

Gambar b menunjukkan gaya-gaya yang bekerja pada sebuah bintik minyak ketika bergerak ke atas dalam pengaruh medan listrik. Pada gambar tersebut, E adalah intensitas listrik, q adaah muatan elektron dalam bintik minyak dan vr adalah kecepatan saat bergerak ke atas. Sehingga

milikan1

 

milikan2

 

milikan4

dimana a adalah jari-jari bintik minyak dan ρ adalah massa jenis minyak.

Untuk menghitung a digunakan hukum stokes dan archimedes, sehingga diperoleh:

…(5)

hukum stokes menjadi tidak berlaku ketika kecepatan jatuh tetesan minyak kurang dari 0,1 cm/sm, karena kecepatan minyak dalam eksperimen ini berkisar antara 0,01 sampai 0,001 cm/s, maka vikositas harus dikalikan faktor koreksi. Sehingga:

…(6)

dengan b adalah konstanta koreksi (8,2×103Pa.m)dan p adalah tekanan atmosfer (Pa).

Dengan memasukkan harga ηeff ke dalam persamaan (5) akan memberikan persamaan jejari a terkoreksi sebagai berikut:

…(7)

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

 

diberikan intensitas listrik

dengan V adalah beda potensial kedua pelat yang terpisah sejauh d. Jika E dinyatakan dalam satuan elektrostatis, V dalam Volt dan d dalam cm, didapatkan hubungan:

…(9)

dengan mensubtitusikan persamaan (7) dan (8) ke persamaan (6) didapatkan:

dengan

q = muatan elektron (C)

d = jarak antara plat (m)

ρ = massa jenis minyak (kg/m3)

η = koefisien vikositas udara (kg/ms2)

b = konstanta koreksi (8,2.10-3Pa.m)

P = tekanan atmosfer (Pa)

a = jari-jari bintik minyak (m)

vf = kecepatan bintik saat turun (m/s)

vr =             kecepatan bintik saat naik (m/s)

V = beda potensial (Volt)

 

METODE EKSPERIMEN

Rancangan Percobaan

 milikan5

Gambar 1

Alat dan Bahan

  1. Milikan Oil Drop Apparatus Pasco ModEL AP 8210
  2. High Voltage Power Supplu
  3. Mineral Oil + sprayer
  4. Stopwatch
  5. Multimeter

Variabel yang digunakan

–        variabel manipulasi

jarak yang dilewati oleh tetes minyak (dipilih 1 dan 2 kotak)

–        variabel respon

waktu yang diperlukan oleh tetes minyak menempuh jarak di atas

–        variabel kontrol

tegangan masukan dan jenis minyak

Prosedur Kerja

Merangakai alat seperti gambar, mengamati satu tetes minyak dengan teleskop. Kemudian menentukan kecepatan jatuh tetes minyak tersebut (vf) melalui pengukuran waktu tempuh tetes minyak melintasi jarak yang ditentukan. Mengubah kutub dari plat sehingga minyak dapat bergerak ke atas dan menentukan kecepatan naiknya (vr).

 

  1. II.        HASIL DAN PEMBAHASAN

Berikut adalah data yang diperoleh dari eksperimen milikan oil drop apparatus melalui pengamatan dan perhitungan

Dengan:

P = 1,01 Pa

T = 30,26° c

Ƞ = 1,873 x 10-5 kg/m s

Tabel 1

No

S

(mm)

Keadaan

Ground

Naik

Turun

t (s)

t (s)

t (s)

1

0,1

2,18

0,53

0,31

2,27

0,80

0,42

2,04

0,85

0,36

4,20

0,54

0,37

4,64

0,53

0,32

2

0,2

7,42

0,87

0,58

7,62

0,98

0,60

8,68

0,92

0,62

8,78

0,93

0,60

11,24

0,95

0,65

3

0,3

13,22

2,11

0,93

10,93

1,28

1,03

13,24

1,18

0,98

15,41

1,87

1,64

16,45

1,91

1,38

4

0,4

22,08

1,79

1,61

27,02

1,22

1,07

19,61

1,46

1,27

18,65

1,94

1,73

19,65

1,02

0,97

5

0,5

28,04

1,33

0,90

27,6

1,35

1,31

29,28

1,46

1,26

 

Tabel 2

No

S (mm)

Keadaan

Q x 10-19 (c)

vf  x 104(m/s)

vr x 104 ( m/s)

1

0,1

1,89

3.32

2,4993

1,25

2,38

1,2695

1,18

2,78

1,0782

1,85

2,70

2,5817

1,89

3,13

2,5291

2

0,2

2,30

3,45

3,5656

2,04

3,33

2,8702

2,17

3,23

3,2853

2,15

3,33

3,1458

2,11

3,08

1,4654

3

0,3

1,42

3,23

3,9777

2,34

2,91

4,5733

2,54

3,06

2,3025

1,60

1,83

2,0448

1,57

2,17

3,8898

4

0,4

2,23

2,48

6,9334

3,28

3,74

5,2413

2,74

3,15

3,4216

2,06

2,31

9,4833

3,92

4,12

7,6393

5

0,5

3,76

5,56

8,7744

3,70

3,82

7,3573

3,42

3,97

7,3573

Dari data diatas nilai t didapatkan saat melakukan pengamatan pada percobaan. Nilai kecepatan (v) didapatkan melalui perhitungan dengan menggunakan rumus:

 

Nilai q didapatkan  melalui perhitungan dengan menggunakan rumus :

 

 

 

DISKUSI

Secara teori pada percobaan Robert A. Milikan mendapatkan nilai muatan elementer sebesar 1,6 x 10-19 c namun, pada percobaan kami, kami mendapatkan nilai muatan elementer (q) yang sedikit menyimpang dari nilai pada teori yaitu: pada percobaan dengan menggunakan jarak 0,1 mm didapatkan nilai q sebesar 1,99 ± 0,33 dengan taraf ketelitian sebesar 83,15%. Pada percobaan dengan menggunakan jarak 0,2 mm didapatkan nilai q sebesar 3,21 ± 0,11 dengan taraf ketelitian sebesar 96,49%. Pada percobaan dengan menggunakan jarak 0,3 mm didapatkan nilai q sebesar 2,87 ± 0,60 dengan taraf ketelitian sebesar 79,25%. Pada percobaan dengan menggunakan jarak 0,4 mm didapatkan nilai q sebesar 5,79 ± 1,10 dengan taraf ketelitian sebesar 80,90%. Pada percobaan dengan menggunakan jarak 0,5 mm didapatkan nilai q sebesar 7,92 ± 0,43 dengan taraf ketelitian sebesar 94,53%. Pada percobaan ini didapatkan nilai terbaik atau yang paling mendekati dengan teori yaitu pada percobaan dengan menggunakan jarak 0,1 mm didapatkan nilai q sebesar 1,99 ± 0,33 dengan taraf ketelitian sebesar 83,15%. Pada saat melakukan pengamatan mata pengamat berakomodasi dengan maksimum sehingga menyebabkan mata cepat lelah dan sehingga menggu saat melakukan pengamatan yaitu mengamati jatuhnya partikel pada minyak. Hal ini yang menyebabkan kenapa hasil yang didapat agak melenceng dari teori.

 

PENUTUP

Kesimpulan

Berdasarkan diskusi diatas didapatkan nilai kesimpulan yaitu:

  1. percobaan dengan menggunakan jarak 0,1 mm didapatkan nilai q sebesar 1,99 ± 0,33 dengan taraf ketelitian sebesar 83,15%.
  2. percobaan dengan menggunakan jarak 0,2 mm didapatkan nilai q sebesar 3,21 ± 0,11 dengan taraf ketelitian sebesar 96,49%.
  3. percobaan dengan menggunakan jarak 0,3 mm didapatkan nilai q sebesar 12,87 ± 0,60 dengan taraf ketelitian sebesar 79,25%.
  4. percobaan dengan menggunakan jarak 0,4 mm didapatkan nilai q sebesar 5,79 ± 1,10  dengan taraf ketelitian sebesar 80,90%.
  5. percobaan dengan menggunakan jarak 0,5 mm didapatkan nilai q sebesar 7,92 ± 0,43 dengan taraf ketelitian sebesar 94,53%.

 

 

 

Saran

Berdasarkan hasil yang kami dapatkan, maka sebaiknya dilakukan hal-hal sebagai berikut :

  1. Periksalah semua alat apakah sudah terpasang dengan benar.
  2. Apabila dalam pengamatan mata sudah lelah lebih baik kita istirahat sebentar.

 

DAFTAR PUSTAKA

Halliday, Resnick. 2003. Fisika. Jakarta : Erlangga

 

Introduction Manual and Experiment Guide for The PASCO AP8210. 2012. PASCO

 

Zemansky, Sears. Dasar-dasar Fisika Universitas Jilid 2. Jakarta : Erlangga

 

 

 

 

 

 

 

 

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s