BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Be Belakang Percobaan Percobaan Millikan atau dikenal dikenal pula sebagai Percobaan Percobaan oil-drop (1909)
saat itu diranc dirancang ang untuk menguku mengukurr muatan listrik elektron. elektron. Rober Millikan melakukan percobaan tersebut dengan menyimbangkan gaya-gaya antara gaya gravitasi dan gravitasi dan gaya listrik pada listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada di antara dua buah pelat elektrode. elektrode. engan mengetahui besarnya medan listrik! muatan listrik! muatan pada tetes minyak yang di"atuhkan ( droplet ) dapat dapat diten ditentu tuka kan. n. eng engan an mengulangi eksperimen ini sampai beberapa kali! ia menemukan bah#a nilainilai yang terukur selalu kelipatan dari suatu bilangan yang sama. $a lalu menginterpret menginterpretasikan asikan bah#a bilangan bilangan ini adalah muatan dari satu elektron% 1.&0' 10 19 coulomb (satuan coulomb (satuan *$ untuk muatan listrik). Melalui percobaan tetes minyak milikan! dapat diketahui nilai muatan elektron. elektron. +lektron +lektron merupakan merupakan partikel partikel dasar penyusun atom yang ditemukan ditemukan dengan dengan menggu menggunak nakan an tabung tabung kaca kaca yang yang bertek bertekana anan n sangat sangat rendah rendah yang yang tersusun dari plat logam sebagai elektroda pada bagian u"ung tabung. +lektron mempu mempuny nyai ai pera peran n yang yang besar besar dalam dalam mema memaham hamii ge"al ge"alaa keli kelist strik rikan an dan dan kemagnetan sampai pada saat ini. Prinsip tetes minyak milikan masih sebatas dipela"ari teorinya di bangku perkuliahan. ,leh karena itu dilakukan percobaan mengenai tetes minyak milikan agar teori mengenai tetes minyak milikan dapat lebih dipahami dan melalui melalui percob percobaan aan ini pula pula dapat dapat ditent ditentuka ukan n hubung hubungan an antara antara kecepa kecepatan tan tetesan minyak dengan medan listrik! "ari-"ari dan massa tetesan minyak! serta muatan elektron dari sebuah minyak. ntuk ntuk membuk membuktika tikan n hal terseb tersebut! ut! maka maka kami kami melaku melakukan kan percob percobaan aan mengenai etes Minyak Milikan dengan menggunakan seperangkat system peralatan Milikan rop ,il. 1.2.
Tujuan Percobaan
1
/dapun tu"uan dari dilakukannya percobaan ini yaitu % 1. Menemukan Menemukan hubun hubungan gan antara antara kecepatan kecepatan tetesan minyak minyak dan medan medan listrik. '. Menent Menentuka ukan n "ari-"ar "ari-"arii dan massa massa tetesan tetesan minya minyak. k. . Menentukan Menentukan nilai muatan elektron elektron dari dari sebuah sebuah minyak. minyak. 1.3. 1. '. . 2. 3. &. 7. 5. 9.
Alat dan Bahan *istem *istem peralat peralatan an Millik Millikan an ,il rop rop 1 set Power supply 1 supply 1 buah 1' olt 1 buah Adaptor DC 1' Mine Mineral ral oil oil sec secuk ukup upny nyaa Mult Multim imet eter er 1 buah buah /to /tomi4e mi4err 1 buah uah Stop topwatc watch h Hp 1 buah 6abel 6abel penghu penghubun bung7 g7 banana banana plug plug secuku secukupny pnyaa issue ssue sec secuk ukup upny nyaa
BAB II A!IAN PU"TAA
Percob Percobaan aan Millik Millikan an atau dikena dikenall pula pula sebaga sebagaii Percob Percobaan aan oil-dro oil-drop p (1909) (1909) saat itu dirancang dirancang untuk mengukur mengukur muatan listrik elektron. elektron. Robert
2
Millikan melakukan percobaan tersebut dengan menyimbangkan gaya-gaya anta antara ra gaya gravitasi gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada di antara dua buah pelat elektrode. elektrode. engan mengetahui besarnya medan listrik ! muatan pada tetes minyak yang di"atuhkan (droplet ( droplet ) dapat ditentukan. engan mengulangi eksperimen ini sampai beberapa kali! ia menemu menemukan kan bah#a bah#a nilai-n nilai-nila ilaii yang yang teruku terukurr selalu selalu kelipa kelipatan tan dari dari suatu suatu bilangan yang sama. $a lalu menginterpretasikan bah#a bilangan ini adalah ada lah muatan dari satu elektron% 1.&0' 10 19 coulomb (satuan coulomb (satuan *$ untuk muatan listrik). etes minyak milikan adalah merupakan percobaan yang menun"ukkan bah#a muatan electron bersi8at diskrit yaitu gaya ke ba#ah pada tetes milikan (percepatan ke ba#ah) akan terhambat oleh suatu gaya stokes (gaya penghambat). Percobaan ini dilakukan dengan menyeimbangkan menyeimbangkan gaya-gaya antara gaya gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada diantara dua buah pelat konduktor.: konduktor.: Robert Millikan melakukan percobaan dengan menyeimbangkan gayagaya antara gravitas dan gaya listrik pada suatu tetes minyak yang ada dianta diantara ra dua buah buah pelat pelat konduk konduktor tor.. 6etika 6etika minyak minyak "atuh "atuh diudara diudara akan akan mengalami percepatan ke ba#ah ynag disebabkan oleh gaya gravitasi dan pada saat yang sama gerak tetes minyak tersebut dihambat oleh gaya penghambat (gaya stokes). Menurut stokes! bila sebuah benda dilepaskan tanpa kecepatan a#al di dalam 8luida! benda mula-mula akan mendapat kecepatan. 6arena mendapat kecepatan maka benda akan bertambah besar pula! hingga mencapai keadaan stasioner. Pada keadaan seperti ini dapat digamb digambarka arkan n hubung hubungan an antara antara gaya gaya stokes stokes dan gaya gaya gravit gravitasi asi berdas berdasar ar persamaan berikut% ;g< ;s=============..(1) M.g < 6.8 ===========.(') alam keadaan stasioner men"adi% ;c< ;g> ;s============.()
3
+en < mg > 6r==..========(2) 6r==..========(2) imana + merupakan kuat medan listrik. *ecara umum dide8inisikan bah#a kuat medan listrik + di dalam ruang sebagai gaya gaya elektrostatis yang beker"a pada satu satuan muatan di dalam ruang tersebut. ?eberapa bintik minyak bermuatan listrik! karena e8ek
gesekan.
?intik-bintik itu dapat pula
memperoleh muatan "ika udara dalam aparatus tersebut diionisasi oleh sinar @ atau atau oleh oleh secui secuill bend bendaa Radi Radioa oakt kti8 i8 bebe beberap rapaa elect electro ron n atau atau ion ion lalu lalu bertumbukan dengan bintik-bintik bintik-bintik minyak itu. ari percobaan Millikan menyimpulk menyimpulkan an Ae < e merupakan kelipatan bilangan bulat dari nilai tertentu yaitu 1!& B10 19C dan dan tdak tdak pern pernah ah didapa didapatka tkan n nilai nilai Ae < e kurang dari 1!& B 10 19C. *elan" *elan"utn utnya ya nilai nilai 1!& B1019C disebut muatan elementar (muatan elektron). Melalui percobaan tetes minyak milikan ini! tidak hanya electron yang digunakan sebagai acuan di dalam dasar teori! akan tetapi analisa 8luida "uga memiliki peranan di dalam percobaan. /liran 8luida merupakan garis lurus didalam medan aliran yang dibuat pada saat #aktu tertentu. Penent Penentuan uan muatan muatan elektr elektron on dapat dapat dilaku dilakukan kan dengan dengan menggu menggunak nakan an percobaan milikan. Pada percobaan ini! minyak disemprotkan sebuah medan medan listrik dan kita ukur kecepatan saat naik dan turun. 6emudian dilakukan analisis perhitungan sehingga diperoleh nilai muatan elementer. Derakan ion atau atau partik partikel el bermuata bermuatan n listrik listrik dalam dalam medium medium udara udara di antara antara lempen lempeng g elektr elektroda oda!! dengan dengan atau atau tanpa tanpa medan medan listrik listrik merupa merupakan kan hal utama utama dalam dalam eksperimen milikan.
Dambar a menun"ukkan gaya-gaya yang beker"a pada sebuah bintik minyak dalam keadaan "atuh bebas! pada gambar tersebut mg menyatakan
4
gaya berat yang dialami oleh bintik minyak dan 68 merupakan gaya gesek anyata minyak dengan udara.
Dambar b menun"ukkan gaya-gaya yang beker"a pada sebuah bintik minyak ketika bergerak ke atas dalam pengaruh medan listrik. Pada gambar tersebut! + adalah intensitas listrik! A adaah muatan elektron dalam bintik minyak dan v r adalah kecepatan kecepatan saat bergerak ke atas. *ehingga *ehingga Perbedaan Perbedaan ini dapat disebabkan oleh udara luar yang masuk keruang keruang pengamatan pengamatan dan adanya perbedaan gaya gravitasi disetiap tempat berbeda. etesan minyak dari atomi4er dile#atkan melalui sebuah lubang kecil pada plat bagian atas. Millikan menggunakan sinar-B untuk mengionisasi udara di dalam chamber! sehingga elektron yang dilepaskan dapat mengikuti tetes tetesan an miny minyak ak!! dan dan member memberiny inyaa muat muatan an nega negati ti8. 8. *ebe *eberk rkas as cahay cahayaa hori4ontal diarahkan untuk melihat tetesan minyak yang diamati melalui tero teropo pong ng yang yang sumb sumbu u pan" pan"an angn gnya ya se"a" se"a"ar ar deng dengan an arah arah berk berkas as cahay cahayaa tersebut. Eika tetesan minyak diamati dengan cara seperti ini akan terlihat seperti seperti bintan bintang g yang yang gemerla gemerlap! p! dan la"u "atuhny "atuhnyaa setiap setiap tetesan tetesan dapat dapat ditentukan. Misalka Misalkan n sebuah sebuah tetesan bermassa bermassa m dan bermuata bermuatan n negati8 negati8 q. Eika tidak ada medan listrik di antara kedua plat! maka terdapat dua gaya yang beker"a pada tetesan minyak yaitu gaya gravitasi mg yang arahnya ke ba#ah dan gaya dorong viskositas ; d yang arahnya ke atas. Daya angkat sebanding deng dengan an kela" kela"ua uan n "atu "atuhn hnya ya tetes tetesan an.. 6eti 6etika ka tetes tetesan an menc mencap apai ai kela kela"ua "uan n terminal v! maka kedua gaya tersebut seimbang satu sama lain! sehingga% mg < ;d==============..(3)
5
*elan"utnya! andaikan baterei yang dihubungkan ke plat menghasilkan medan listrik di antara kedua plat sedemikian sehingga plat pada bagian atas memiliki potensial listrik yang lebih tinggi. alam hal ini! gaya ketiga A+ (gaya listrik) beker"a pula pada tetesan yang bermuatan. ,leh karena A negative dan + mengarah ke ba#ah! maka arah gaya listrik tersebut adalah ke atas.
BAB III #ET$D$L$%I PENELITIAN
3.1. !en&' Penel&t&an
Eenis penelitian yang dilakukan adalah "enis penelitian eksperimen murni! yaitu yaitu penelit penelitian ian yang yang semua semua variab variabelel-vari variabe abell penelit penelitian ian dapat dapat dikont dikontrol rol sepenuhnya. 3.2. (aktu dan Te Te)*at )*at
6
Penelitian dilaksanakan pada 6amis! 13 esember '01& bertempat di Faboratorium ;isika Modern yang berlokasi di Faboratorium ;isika Program *tud *tudii
Pend Pendid idik ikan an ;isi ;isika ka!!
;aku ;akult ltas as 6egu 6eguru ruan an dan dan
$lmu $lmu Pend Pendid idik ikan an!!
niversitasadulako. 3.3. Pro'edur erja
1. Menyiapkan Menyiapkan alat dan dan bahan bahan yang yang akan digunakan digunakan dalam dalam percobaan percobaan.. '. Merangkai Merangkai alat alat Millikan Millikan oil oil drop drop seperti seperti gambar gambar di ba#ah% ba#ah%
Dambar .1. Susunan Alat dan Bahan . Menyalakan Menyalakan lampu lampu halogen halogen ( setelah setelah terpasang terpasang adaptor adaptor C 1' o olt) 2. Mengat Mengatur ur teropong teropong yang yang terdapat terdapat di sampin samping g Chamber Chamber Milikan Milikan untuk untuk mengamati tetes minyak yang telah disemprotkan tersebut sedemikian sehi sehing ngga ga dapa dapatt terl terlih ihat at deng dengan an "ela "elass tete tetess-te tete tess miny minyak ak keti ketika ka diteteskan. 3. Meng Menghu hubu bung ngka kan n mult multim imet eter er ke thermistor connectors connectors dan mengukur hambatan dari thermistor . &. Memasuk Memasukan an minyak minyak yang telah telah diketahu diketahuii kerapatan kerapatan "enisny "enisnyaa ke dalam atomi4er. G. Mem Memind indahk ahkan posis osisii ion ionisas isasii Source Source Lever ke posi posisi si Spray Droplet Droplet untuk membiarkan udara keluar dari chamber. 5. Menemp Menempatka atkan n bibir bibir atomi4 atomi4er er ke dalam dalam luban lubang g lid dari dari droplet viewing chamer . 9. *eme *ement ntar araa meng mengam amat atii mela melalu luii !iewing Scope! Scope ! tekan atomi4er dengan cepat cepat dan kuat. kuat. 6emudi 6emudian an meneka menekan n kembali kembali dengan dengan lemah lemah untuk untuk mendorong tetesan minyak masuk ke dalam lubang ie#ing ie#ing Chamber. 10. Memindahk Memindahkan an ionisa4atio ionisa4ation n Source Lever ke ke posisi ,;; ketika nampak nampak tetesan minyak dalam Chamer .
7
11. Meng Mengam amat atii sala salah h satu satu dari dari bebe bebera rapa pa tete tetess yang yang ada! ada! kem kemudia udian n menentukan menentukan #aktu yang yang dibutuhkan dibutuhkan menggunaka menggunakan n stop#atch stop#atch untuk menempuh "arak 1!0 mm dengan arah gerak tetes yaitu ke ba#ah. 1'. Mengal Mengalirk irkan an teganga tegangan n listrik listrik pada pada dua keping keping pelat pelat se"a"ar se"a"ar dengan dengan mengat mengatur ur power supply supply dengan tegangan 300 dan merubah posisi plate charging switch dari ground dari ground men"adi positi8 sehingga dihasilkan medan listrik yang dapat menahan tetes minyak sehingga tetes bergerak mela#an arah gravitasi. 1. Menentukan Menentukan #aktu yang dibutuhkan dibutuhkan menggunakan menggunakan stopwatch stopwatch untuk bergerak naik dan menempuh "arak 1!0 mm 12. Memasukan hasil pengamatan ke dalam tabel pengamtan.
BAB I+ HA"IL DAN PE#BAHA"AN
,.1. Ha'&l Penga)atan
a. anpa npa e egang gangan an ( ( < 0 ) No. 1 '
L - ) 1 B 10- 1 B 10- 1 B 10-
t -' 19!2' '3!33 &!'&
b. engan egangan egangan ( < 300 300 ) No. 1 '
L - ) 1 B 10- 1 B 10- 1 B 10-
t -' 3!&G 9!00 121!00
8
< G!&' mm < G!&' B 10 -m
d
ρminyak < 55& 6g7m g
< 9!5 m7s'
Poil
< 1!01 B 10 3 Pa
b
< 5!'0 B 10- Pa.m −5
η=1,884 x 10 r
kg7m.s
< 1!'
resistansi thermistor < 1!G3 m Ω H* vie#ing chamber < 0!1 B 10 -m H* *top#atch < 0!01 0!01 s < < 0
< 00
< < 300
< 1 0
,.2. Anal&'a Data ,.2.1.Perh&tungan ,.2.1.Perh&tungan U)u) 1) Menghitung Menghitung 6ecepatan 6ecepatan Eatuh Eatuh etesan etesan Minyak Minyak Perlakuan ke
/ -)
1
1!0 × 10
'
1!0 × 10
1!0 × 10
v´ f =
t -' −3 −3 −3
Ʃ v f
n
=
x v f = m / s t −5
19!2'
3!12
× 10
'3!33
!91
× 10
&!'&
'!G3
× 10
( 5,14 + 3,91 + 2,75 ) x 10−5 3
=3,93 × 10−5 m / s
') Menghi Menghitun tung g 6ecepat 6ecepatan an Haik Haik tetesan tetesan Minyak Minyak
9
−5 −5
Perlakuan ke
/ -)
x vr= m/ s t
t -'
1.0 1
−5
−3
3!&G
'!50
× 10
−3
9!00
1!05
× 10
−3
121!00
0!G1
× 10
× 10 1.0
'
× 10
−5
1.0
× 10
v´r =
vr
Ʃ
=
n
( 2,80 + 1,08 + 0,71 ) x 10−5 3
−5
=1,53 × 10−5 m/ s
) Menghi Menghitun tung g Eari-Eari Eari-Eari et etesan esan Miny Minyak ak
a=
¿
√(
√(
)( )
2 9 η ´ v f b b + − 2 p 2 gρ 2 p
−3 5
2 ( 1,01 x 1,01 x 10
)( 2
8,20 x 8,20 x 10
)
+
9 ( 1,884 x 1,884 x 10 ) 3,93 × 10 2 ( 9.8 )( 886 ) −5
−5
¿ √ ( 4,06 x 10−8) +( 3,83 x 10−13 )−( 4,06 x 10−8 ) 2
¿ 2,015 × 10−4 m
2) Menghi Menghitun tung g Massa Massa ari et etesan esan Miny Minyak ak 4 3 m= π a ρ 3 −4
3
2,015 × 10 ¿ ( 886 ) 4 ¿ (3,14 ) ¿ 3
¿ 3,035 × 10−8 kg
10
)
−3
−
8,20 x 8,20 x 10
5
2 ( 1,01 x 1,01 x 10
)
3) Menghi Menghitun tung g Muatan Muatan +lektr +lektron on ( q ¿
6 πd q= U
√
9η
3
(
b 2 gρ 1 + pa
−3
6 ( 3.14 ) ( 7.62 × 10 ¿ 500
)
√
)
3
v´ f ( ´v f + ´v r ) √ ´
−5 3
9 ( 1.884 x 10
(
2 ( 9.80 ) ( 886 ) 1 +
)
−3
8,20 x 10
( 1,01 x 105 ) ( 7,24 x 10−7 )
−5 3,93 x 10 ( 3,93 x 10−5 + 1,53 x 10−5 ) √ 3,93
¿ 2,01 × 10−17 C ,.2.2. Perh&tungan 0alat
1) Menghitung Menghitung 6ecepatan 6ecepatan Eatuh Eatuh etesan etesan Minyak Minyak 2
〱
No
T
1 ' ∑ ´t t
19!2' '3!33 &!'& 51!'
GG!1&2 &3'!50'3 112!G5G& '22!G'&3
'G!05
G51!3G33
t
¿ ¿ ¿2 a) δ n ( t 2 )−¿ ¿ 1 T = √ ¿ n
11
)
3
¿1 3
√
3 ( 2344,7265 )−( 81,23 ) 3 −1
1 3
√
435,8666 2
¿
2
¿ 4,92 s
b)
¿
∆ v f =
2 1 /2
[| | | | | | ] s
´t t 2
[| | 1 × 10− 3 733,32
2
2
|T | +
2 2
1 ´t t
2
2 ∆ s 3
| ||
|4,92| +
1 27,08
2
¿ [( 4,48 × 10−11)+( 6,04 × 10−12) ]
1/ 2
|]
2 ( 1 × 10−4 ) 3
2
1 /2
¿ 7,13 × 10−6 m7s
¿ ∆ v f =7,13 × 10−6 m / s
6Pm 6Pr
¿
∆ v f
∆ v f /?
v f
−6
× 100 =
=1−¿
v f ¿ 1− log ¿
Pelaporan
7,13 × 10 m / s −5
3,93 x 10 m / s
× 100 =18,14
−6
7,13 × 10 m / s
log 3,93 x 10− 5 m / s = 1,74 AB ≈ 2 AB
3,9 ± 0,71 −5 ¿ ( v f ± ∆ v f ) =¿ ) × 10 m / s
12
') Menghitung Menghitung 6ecepatan 6ecepatan Haik etesan etesan Minyak Minyak 2
No
T
1 ' ∑ ´t t
3!&G 9!00 121!00 '&9!&G
1'G'!259 5&29!00 19551!00 '950'!3
59!59
992!1'
t
t
¿ ¿ ¿2 a) δ n ( t 2 )−¿ ¿ 1 T = √ ¿ n
¿1 3
√
3 ( 9934,12 )−( 89,89 ) 3 −1
1 3
√
21722,15 2
¿
2
¿ 34,74 s
b ¿ ∆ v r=
2 1/ 2
[| | | | | | ] [| | | | | s
´t 2 t
2
2
|T | +
1 ´t t
2
2 ∆ s 3 2
¿
1 × 10− 3 |34,74|2 + 1 9934,12 89,89
2
¿ [(1,223 × 10−11)+( )+ ( 5,500 × 10−13) ]
1 /2
|]
2 ( 1 × 10−4 ) 3
2
1 /2
¿ 3,57 × 10−6 m7s 6Pm <
−6
∆ v r=3,57 × 10
m7s
−6 ∆ v r 3,57 × 10 m / s ¿ = × 100 × 100 =23,33 −5 6Pr vr 1,53 × 10 m / s
13
∆ vr /?
=1 −¿
vr ¿ 1−log ¿
−6
m/s log 1,53 × 10 m / s =1,63 AB ≈ 2 AB 3,57 × 10
−5
Pelaporan < ( v r ± ∆ v r ¿ < (1!3 ± 0!&) ) Menghi Menghitun tung g Eari-Eari Eari-Eari et etesan esan Miny Minyak ak
|[
∆ a=
| [(
¿
1 2
1 2
2 9 η v f b ( )+ 2 p 2 gρ
−3
8,20 x 10
2 ( 1,01 x 10
5
)( 2
)
+
]
−1 /2
×1 0
−5
|
9η |∆ v f | 2 gρ
9 ( 1,884 x 10
−5
) ( 3,93 x 10 ⁻ )
2 ( 9,80 ) ( 886 )
⁵
)]
−1 2
¿ 1,58 × 10−6 m −6
KTPm= ∆ a=1,58 × 10 m
−6
1,58 × 10 m ∆ a KTPr = × 100 = × 100 = 0,78 −4 a 2,015 x 10 m
−6
1,58 × 10 m ∆a =1− ¿ log =3,11 AB ≈ 3 AB −4 a 2,015 x 10 m AB= 1 − log ¿
Pelaporan
a±∆a
¿¿
¿ ( 2,01 ± 0,0158 ) × 10−4 m
)
2) Menghi Menghitun tung g Massa Massa et etesan esan Miny Minyak ak
∆ m=|4 π a ρ||∆ a| 2
¿|4 (3.14 ) ( 2,015 x 10−4 ) (886 )||1,58 × 10−6| 2
14
m7s
9 ( 1,884 x 10
−5
2 ( 9,80 ) ( 886 )
)
|
|(7,13 × 10−5)|
¿ 8,97 x 10−7 kg −7
∆ m= 8,97 x 10 kg
6Pm <
−7
8,97 x 10 kg ∆ m 6Pr ¿ m × 100 = 3,035 x 10− 8 kg × 100 = 2955,52
/?
∆m −7 = 1−¿ 8,97 x 10 kg m log 3,035 x 10−8 kg = 0,47 ≈ 1 AB ¿ 1− log ¿
m±∆m
Pelaporan
¿¿
) kg
1) Menghi Menghitun tung g Muatan Muatan +lektro +lektron n
| √
∆ q=
3 πd U
| √
+
|
¿
6 πd
U
√ v f
( ( ) 3
9η
2 gp 1 +
b pa
3
3
9η
3
b ) 2 gp ( 1 + pa
3 ( 3,14 ) ( 7,62 × 10 500
−3
)
√
3 √ v f +
vr
√ v f
|
)
∆ v f
|
∆ vr
−5 3
9 ( 1,884 x 10
(
2 ( 9,80 ) ( 886 ) 1 +
)
−3
8,20 x 10
( 1,01 x 105 ) ( 2,015 x 10−4 )
!3GB10-3 ¿ 2,223 × 10−17 C
15
)
3
( √ ( 3
−5
3,93 x 10
)+
−5
1,53 × 10
3,93 x 10− √ 3,93
5
− 17
KTPm= ∆ q= 2,223 × 10
C − 17
∆ q 2,223 × 10 6Pr ¿ q × 100 = 2,07 × 10−17 × 100 =107,39
/?
∆m = 1− ¿ m log ¿ 1− log ¿
Pelaporan
− 17
2,223 × 10
−17
2,07 × 10
=1,03 AB ≈ 1 AB
¿ ( q ± ∆ q )
,.3. Pe)baha'an
Percob Percobaan aan Millik Millikan an atau dikena dikenall pula pula sebaga sebagaii Percob Percobaan aan oil-dro oil-drop p (1909) saat itu dirancang untuk mengukur muatan mengukur muatan listrik elektron. elektron. Rober Millikan melakukan percobaan tersebut dengan menyimbangkan gaya-gaya anta antara ra gaya gravitasi gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada di antara dua buah pelat elektrode. elektrode. engan mengetahui besarnya medan listrik ! muatan pada tetes minyak yang di"atuhkan (droplet ( droplet ) dapat dite ditent ntuk ukan an.. etes tes miny minyak ak milik milikan an adala adalah h meru merupa paka kan n perc percob obaan aan yang yang menun"ukkan bah#a muatan electron bersi8at diskrit yaitu gaya ke ba#ah pada tetes milikan (percepatan ke ba#ah) akan terhambat oleh suatu gaya stokes (gaya penghambat).
16
Percob Percobaan aan ini dilaku dilakukan kan bertu" bertu"uan uan untuk untuk menentu menentukan kan hubung hubungan an antara kecepatan tetesan minyak dengan medan listrik! menentukan "ari-"ari dan massa tetesan minyak! serta menentukan nilai muatan elektron dari sebuah minyak. ( #oh Ha&' D A 2,1 1, 13 ) /dapun alat dan bahan yang digunakan pada prercobaan ini yaitu! sistem peralatan milikan oil drop satu set! po#er supply satu buah! adaptor adaptor C 1' volt volt satu satu buah buah!! mine mineral ral oil oil secu secuku kupny pnya! a! multi multime mete terr sebag sebagai ai voltmeter! atomi4er! stop#atch! kabel penghubung7 banana plug secuknya! dan tissue secukupnya. imana alat dan bahan masing-masing memiliki 8ungsi yaitu! sistem peralatan oil drop ber8ungsi untuk mengamati tetesan minyakI po#er supply ber8ungsi sebagai sumber arusI adaptor C 1' volt ber8ungsi untuk menghidupkan sistem peralatan milikan oil dropI mineral oil ber8ungsi untuk bahan yang akan diamatiI multimeter sebagai voltmeter ber8ungsi
untuk
mengukur
teganganI
atomi4er
ber8ungsi
untuk
menyemprotkan mineral oilI stop#atch ber8ungsi untuk menghitung #aktu pergerakan dari minyak milikan oil dropI kabel penghubung7banana plug ber8ungsi untuk menghubungkan peralatan oil drop dengan multimeter sebagai voltmeterI dan tissue ber8ungsi untuk membersihkan alat dan bahan. ("ur4o Had& P A 2,1 1, 516 ) /dapun prosedur ker"a yang dilakukan pada percobaan milikan oil drop yaitu! menyiapkan alat dan bahan! lalu merangkai alat seperti pada gambar gambar yang yang tertera tertera pada pada prosed prosedur ur ker"a! ker"a! kemudi kemudian an menyalak menyalakan an lampu lampu haloge halogen n (setela (setelah h terpasan terpasang g adapto adaptorr C 1' olt)! lt)! kemudi kemudian an mengat mengatur ur teropong yang terdapat di samping chamber milikan untuk mengamati tetes minya minyak k yang yang telah telah disemp disemprot rotkan kan!! lalu menghu menghubun bungka gkan n multieme multiemeter ter ke thermistor thermistor connectors connectors dan mengukur mengukur hambatan hambatan thermistor! thermistor! memasukkan memasukkan miny minyak ak yang yang tela telah h dike diketa tahu huii kera kerapa pata tan n "eni "enisn sny ya keda kedala lam m athomi"er! athomi"er! kemudian kemudian memindahkan memindahkan ionisa4ation ionisa4ation Source Lever ke posisi spray doplet lalu menempatkan bibir atomi4er ke dalam lubang lid dari droplet viewing chamer dan dan mene meneka kan n atho athomi mi4er 4er deng dengan an cepa cepatt dan dan kuat kuat sement sementar araa meng mengam amati ati melal melalui ui viewing viewing scope. scope.
17
*elan" *elan"utny utnyaa mengam mengamati ati salah salah satu satu
tetesan yang ada dengan dengan #aktu yang yang akan di tentukan tentukan menggunakan menggunakan stopwatch untu untuk k mene menemp mpuh uh "ara "arak k 1!0 1!0 mm deng dengan an arah arah gerak gerak tetes tetes ke ba#ah. 6emudian memindahkan ionisa4ation Source Lever ke ke posisi ,;; ketika nampak tetesan minyak dalam Chamer . Fangkah tersebut dilakukan untuk perlakuan dengan tegangan 300 (dimana tetesan minyak bergerak naik) dengan cara merubah posisi plate posisi plate charging switch dari switch dari ground ground men"adi men"adi positi8 lalu mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan. (A&rul #u'l&) A2,1 1, 5, )
?erdasarkan ?erdasarkan hasil pengamatan pengamatan diperoleh nilai t untuk masing masing perlakuan yaitu perlakuan pertama tanpa tegangan sebesar 19!2' sekonI '3!33 sI dan &!'& s. an perlakuan kedua yang diberi tegangan! diperoleh nilai sebesar 3!&G sI 9!00 sI 121!00 s. Pada saat diberi tegangan nilai t yang diperoleh menun"ukkan menun"ukkan bah#a #aktu yang diperlukan minyak untuk naik (dengan tegangan) lebih lama dibandingkan dibandingkan dengan dengan #aktu minyak ketika "atuh (tanpa tegangan). ( Tan7&a +alen7&a A2,1 1, 589 ) ata dari hasil pengamatan selan"utnya selan"utnya dianalisa dianalisa untuk mendapatkan mendapatkan nilai kecepatan "atuh dan kecepatan naik tetesan minyak! "ari-"ari tetesan minyak! massa tetesan minyak! serta muatan elektron. ?erdasarkan hasil perhitungan diperoleh bah#a rata-rata kecepatan "atuh tetesan minyak (
v´ f ¿ yaitu !9 B 10 -3 m7s. Hilai ini ini lebih besar besar dari nilai kecepatan kecepatan naik naik
´¿ rata-rat rata-rataa tetesan tetesan minyak minyak ( v r yaitu 1!3 B 10 -2 m7s. m7s. /dapu /dapun n "ari-"ar "ari-"arii tetesan minyak yang diperoleh yaitu '!013 B 10 -2 m ! massa tetesan minyak adalah !03 B 10 -5 kg! serta muatan elektron yang diperoleh diperoleh adalah '!0G B 10-1G C.
(Nurcah4an& A2,1 1, 52: )
?erdasarkan pengamatan yang dilakukan selama percobaan! diperoleh bah#a sebelum perangkat diberikan tegangan 300 ! terlihat bah#a tetes minyak bergerak ke ba#ah. Derakan ini dipengaruhi oleh gaya berat (#)! gaya gaya berat berat diala dialami mi oleh oleh tetes tetes minya minyak k karen karenaa tetes tetes miny minyak ak yang yang "atuh "atuh memiliki massa! dimana setiap benda yang bermassa memiliki gaya berat yang arahnya ke ba#ah. *elain itu gerak tetes minyak milikan ke ba#ah
18
"uga dipengaruhi oleh gaya *tokes yang merupakan gaya ke atas! semua benda yang "atuh di dalam 8luida (dalam hal ini udara) akan mengalami gaya gaya ke atas atas sehing sehingga ga ter"adi ter"adi pengha penghamba mbatan tan sampai sampai kecepa kecepatan tan men"ad men"adii konstan konstan.. /dapun /dapun ketika ketika teganga tegangan n listrik listrik sebesar sebesar 300 dialirk dialirkan! an! tetes tetes minyak minyak milikan milikan terlihat bergerak bergerak ke atas. Jal ini disebabkan karena ketika tegangan listrik dialirkan maka akan timbul medan listrik. Medan listrik yang dihasilkan dari kedua plat akan menarik muatan listrik dari tetesan minyak! dan "ika beda tegangan diatur agar bisa mengimbangi pada tetes minyak maka partikelKpartikel minyak yang mengandung muatan tersebut akan melayang karena adanya gaya keseimbangan. Pada keadaan ini gaya gravitasi sama dengan gaya elektrostatik. (D&ah 0etno " A2,1 1, 5: ) Hilai muatan elektron yang diperoleh dalam percobaan ini berbeda "auh dengan nilai pada literatur. imana nilai muatan elektron yang diperoleh adalah '!0G B 10 -1G C dan nilai muatan elektron pada literatur yaitu 1!&0' B 10 -19 C. Jal Jal ini ini dipe dipeng ngaru aruhi hi oleh oleh 8akt 8aktor or-8 -8ak akto torr peny penyeb ebab ab ketidaktepatan pada hasil pengamatan! seperti tingkat ketelitian pengamat dan keakuratan alat ukur yang dapat diketahui nilainya dari 6Pm dan 6Pr. (D&ah 0etno " 2,1 1, 5: ) ?erd erdasar asarka kan n
hasi hasill
dari ari
anal analis isaa
data data
dip diperol eroleh eh
nilai ilai
6Pm 6Pm
(6etidakpast (6etidakpastian ian mutlak) dan 6Pr (6etidakpast (6etidakpastian ian relati8) pada setiap perlakuan. ntuk kecepatan "atuh tetesan minyak diperoleh 6Pm dan 6Pr berturut-turut sebesar G!1B10 -& m7s dan 15!12L! untuk kecepatan naik tetesan minyak diperoleh !3GB10 -& m7s dan '!L! untuk "ari-"ari tetesan minyak diperoleh 1!35B10 -& m dan 0!G5L! sedangkan untuk massa tetesan minyak diperoleh 5!9GB10 -G kg dan '933!3'L! dan untuk muatan elektron diperoleh '!''B10 -1G C dan 10G!9L. Hilai 6Pr menun"ukkan tingkat ketelitian pengamat dalam melakukan pengamatan. *edangkan nilai 6Pm menun"ukka menun"ukkan n tingkat tingkat keakuratan keakuratan alat ukur yang digunakan digunakan.. ?erdasarkan ?erdasarkan nilai tersebut! diketahui bah#a nilai 6Pr tergolong tergolong besar! terutama untuk 6Pr pada penentuan massa tetesan minyak dan muatan elektron! hal ini menun" menun"ukk ukkan an tingka tingkatt ketelit ketelitian ian pengam pengamat at dalam dalam melaku melakukan kan percob percobaan aan
19
tergo tergolon long g rendah rendah.. /dapu /dapun n nilai nilai 6Pm 6Pm yang yang dipero diperoleh leh tergolo tergolong ng cukup cukup kecil! sehingga dapat diketahui bah#a tingkat keakuratan alat ukur yang digunakan cukup baik. 6esalahan-kesalahan dalam melakukan percobaan yaitu ketika mengamati gerak tetes minyak yang "atuh maupun yang naik. 6urangnya pencahayaan! menyebabkan gerak tetes minyak sulit diamati! sela selain in itu itu saat saat meng menguk ukur ur #akt #aktu u deng dengan an stopwatch Hp! Hp! di mana ana saat saat meng menghi hidu dupk pkan an stopwatch maup maupun un mematik mematikan an stopwatch kurang kurang sesuai dengan dengan saat memula memulaii maupun maupun menghe menghenti ntikan kan menguk mengukur ur #aktu #aktu tempuh tempuh tetesan dengan "arak 1!0 mm. (0&'ka;at& A 2,1 1, 111)
BAB + PENUTUP .1. .1. e e'& '&)* )*ul ulan an ari percobaan yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan sebagi berikut% 1. /dap /dapun un hubu hubung ngan an anta antara ra kece kecepa patan tan tetes tetesan an miny minyak ak deng dengan an meda medan n
listrik yaitu ketika tegangan listrik menghasilkan medan listrik! maka meda medan n list listrik rik terse tersebu butt akan akan meng mengha hamb mbat at kece kecepat patan an "atuh "atuh tete tetesan san minyak. Daya berat minyak (gaya ke ba#ah) akan sama dengan atau lebih kecil dengan gaya elektrostatik (gaya ke atas)! sehingga tetesan minyak minyak yang "atuh "atuh dapat dapat dihenti dihentikan kan atau atau berger bergerak ak naik. naik. *elain *elain itu keti ketika ka tetes tetes miny minyak ak dibe diberi ri tega tegang ngan an!! maka maka massa massa tetes tetes miny minyak ak berkurang. ?erdasarkan konsep momentum! semakin kecil mas sa benda maka maka kecepa kecepatan tannya nya semakin semakin bertamb bertambah. ah. $tulah $tulah yang yang menye menyebab babkan kan
20
kecep kecepata atan n
tete tetesan san miny minyak ak naik naik lebi lebih h lebih lebih besa besarr diba diband ndin ingk gkan an
kecepatan "atuhnya karena massanya berkurang. -#oh Ha&' D A 2,1 1, 13 '. Rumus Rumus yang di gunakan gunakan untuk menghitung menghitung "ari-"ari tetesan minyak minyak %
a=
√(
)( )
2 9 η v f b + − b 2 p 2 gρ 2 p
-"ur4o Had& A 2,1 1, 516 '!013B10 -2 m. 3. Hilai yang di peroleh untuk "ari-"ari adalah '!013B10 -A&rul #u'l&) A 2,1 1, 5, ,. Rumus yang di gunakan untuk menghitung massa dari te tesan minyak % 4 3 m= π a ρ 3 -D&ah 0etno " A 2,1 1, 5: . Hilai yang di peroleh untuk besar massa adalah !03B10 -5 kg.
(Nurcah4an& A 2,1 1, 52: 9. Rumus yang digunakan untuk menghitung nilai muatan elektron adalah% 6 πd q= U
√
3
9η
(
b 2 gρ 1 + pa
)
3
( v f + v r ) √ v f
(0&'ka;at& A 2,1 1, 111 G. Hilai muatan elektron elektron yang yang diperol diperoleh eh adalah adalah '!0G '!0G B 10-1G C -Tan7&a -Tan7&a +alen7&a +alen7&a A 2,1 1, 589 .2. "aran
ala alam m melak melakuk ukan an perco percoba baan an ini! ini! seba sebaik ikny nyaa lebi lebih h teli teliti ti dalam dalam mengamati mengamati gerak tetesan minyak minyak yang "atuh maupun yang naik. *elain itu! sebaiknya pencahayaan pada perangkat alat milikan oil drop diperbaiki agar pengamatan dapat dilakukan dengan "elas.
21
DA
?eiser! /. (195&). #onsep (195&). #onsep Dasar $isi%a &odern. &odern. Eakarta % +rlangga. iah! *. ('011). $isi%a ('011). $isi%a '%sperimental Percoaan &ili%an Drop (il) ,nlineN. ersedia ersedia % Jttp%77septiandiah.#ordpress.com7'011 Jttp%77septiandiah.#ordpress.com7'0117107''78isika-eksperimen7107''78isika-eksperimental-percobaan-milikan7. 13 Hovember '01& N. ;ahmi! P. ('01). Laporan ('01). Laporan '%sperimen $isi%a *etes *etes &inya% &ili%an) ,nlineN. ersedia% ersedia% Jttp%77prana-8isika-upi.blogspot.co.id7'01707lap Jttp%77prana-8isika-upi.blogspot.co.id7'01707laporanoraneksperimen-8isika-tetes-minyak-milikan.html. 13 Hovember '01& N. 6rane! 6. (199'). $isi%a (199'). $isi%a &odern. &odern. Eakarta % niversitas $ndonesia Mukti! 6 . ('011). &ili%an ('011). &ili%an Drop (il) ,nlineN. (il) ,nlineN. ersedia % Jttp %77kusnantomukti.blog.uns.ac.id7'0117107milikan-drop-oil7. mukti.blog.uns.ac.id7'01 17107milikan-drop-oil7. 13 Hovember '01& N. im Penyusun. ('01&). Penuntun ('01&). Penuntun Pra%ti%um $isi%a &odern. &odern. Palu % niversitas adulako.
22
