A. Tujuan Menentukan harga muatan elektron B. Alat dan Bahan 1. Oil drop apparatus 2. Vacum tube power supply 3. Sprayer 4. Minyak silikon 5. Tissue 6. Kabel penghubung 7. Stop watch C. Dasar teori Tetes minyak milikan merupakan percobaan yang menunjukkan bahwa muatan electron bersifat diskrit yaitu gaya ke bawah pada tetes milikan (percepatan ke bawah) akan terhambat oleh suatu gaya stokes (gaya penghambat). “Percobaan ini dilakukan dengan menyeimbangkan gaya-gaya antara gaya gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada diantara dua buah pelat konduktor.” (Kennet Krane, 1992: 181). Di dalam katoda ada unsur radioaktif yang memancarkan sinar alfa sehingga mengakibatkannya terjadi ionisasi. Setelah itu kita melihat melalui lensa cembung maka yang akan terlihat tetes minyak yang terbalik. Setelah saklar dipasang on makatetes minyak yang bergerak bolak-balik itu adalah merupakan ion. Sebelum diberikan medan listrik pada ion yang jatuh, maka ion tersebut dipengaruhi oleh gaya beratnya (W) yang membuat ion tersebut jatuh, namun karena diimbangi oleh Gaya Archimedes (FA) dan Gaya Stokes (FS), maka ion tersebut akan berada dalam kecepatan yang konstan dan bergerak perlahan.
Apabila beda potensial diberikan, maka akan ada medan listrik yang mempengaruhi gerak ion tersebut. Ion negatif akan tertarik ke anoda, karena mendapatkan Gaya Coloumb (FC). Sedangkan gaya gesenya (Gaya Stokes) akan bernilai kebalikan dari Gaya Stokes pada saat belum diberi beda potensial, sehingga persamaannya menjadi:
Beda potensial ini akan membuat gerak ion bertambah cepat, sehingga muatan ion akan tetap. Pergerakan ion sebelum diberi medan listrik, adalah
Dengan kehadiran medan listrik,
Diketahui, , dengan d adalah jarak antar plat. , dengan
adalah viskositas udara dan r adalah jari-jari ion.
Karena tetesan berbentuk bola, maka jari-jarinya dapat dihitung (
)
Pada waktu tertentu ion akan bergerak dengan persamaan kecepatan pada saat itu merupakan kecepatan terminal, maka
(
) √
Dengan menggunakan persamaan,
(
) ( (
) )(
Maka, persamaan
)
, dimana
(
)(
)
(
)(
)
(
)(
)
(
)(
)
(
)(
)(
)
(
)(
)(
)
⁄
(
)
(
)(
) ⁄
⁄
(
(
)
)
(
)( )
(
)
Alat yang digunakan oleh Milikan untuk menentuka harga muatan elektron adalah sebagai berikut :
Adapun prinsip kerja alat tetes minyak Milikan adalah sebagai berikut : tetes minyak dengan massa jenis (yang disemprotkan dari sprayer) setelah diionisasi masuk ke ruangan antara dua pelat yang berisi udara dengan massa jenis ’ dan viskositasnya . Diasumsikan bahwa ion tetes minyak ini berbentuk bola dengan jarijari r. Apabila kedua pelat belum diberi beda potensial, maka gaya yang bekerja pada ion adalah gaya gravitasi, gaya apung Archimedes dan gaya gesek. Kemudian kedua plat diberi beda potensial, maka pada ion akan bekerja gaya listrik (gaya Coulumb) dan bergerak lagi dengan kecepatan konstan.
Secara teoritis persamaan muatan ion tetes minyak adalah sebagai berikut sebagai berikut : 9 4 q d ' ' 3 2
3
2
1
v ' 2 v" v ' g V
dengan : d = jarak antara kedua pelat. = viskositas minyak. = Massa jenis minyak sillikon ’= Massa jenis udara v’ = kecepatan muatan ion sebelum diberikan medan listrik v” = kecepatan muatan ion setelah diberikan medan listrik
D. Prosedur Percobaan 1. Menyiapkan alat yang akan digunakan, pastikan alat yang akan digunakan dalam keadaan baik. 2. Meng-0n kan power supply serta lampu didalam alat itu supaya muatan ion terlihat pergerakannya 3. Menyemprotkan minyak dengan mengunakan sprayer pada lubang, pastikan minyak tersebut masuk pada alat yang digunakan.. 4. Mengamati tetesan minyak yang jatuh ke dalam alat dengan menggunakan teleskop (mikroskop). 5. Mencatat waktu yang diperlukan oleh muatan ion untuk bergerak menempuh jarak sejauh y sebelum diberi medan listrik. 6. Memberikan medan listrik pada alat yang digunakan 7. Mencatat waktu yang diperlukan oleh muatan ion untuk bergerak menempuh jarak sejauh y’ setelah diberi medan listrik. 8. Melakukan percobaan ini dengan 5 kali pengulangan
D. Tabel Pengamatan Sebelum Ada Medan
Sudah Ada Medan
x (mm)
t (sekon)
x' (mm)
t (sekon)
2
3,08
2
1,69
2
2,93
2
2,02
2
2,3
2
1,77
2
3,3
2
1,42
2
3,52
2
1,74
E. Pengolahan Data Sebelum Ada Medan
Sudah Ada Medan
x (m)
t ( sekon )
V’ (m/s)
x (m)
t (sekon)
V” (m/s)
2 x 10-3
3,08
0,000649
2 x 10
1,69
0,001183
2 x 10-3
2,93
0,000683
2 x 10
2,02
0,00099
2 x 10-3
2,3
0,00087
2 x 10
1,77
0,00113
2 x 10-3
3,3
0,000606
2 x 10
1,42
0,001408
2 x 10-3
3,52
0,000568
2 x 10
1,74
0,001149
Keterangan : ( ( (
) ) )
(
)
d (jarak antar plat) = 0,004 m Keterangan untuk dimasukin kedalam rumus :
q1 = 1,5 x 10-19 C dan q2 = 2,0 x 10-19 C
- ' = 1,29 kg/m3 – 970 kg/m3 = -968,71 kg/m3
(
(
)
3,17352E-22
)
q (coulomb)
3,31301E-05
-1,3352E-06
-2,27737E-31
0,0009901
3,48262E-05
-7,68763E-07
-1,37836E-31
0,00087
0,00112994
4,43656E-05
-6,50946E-07
-1,48681E-31
0,000606
0,00140845
3,09215E-05
-2,00598E-06
-3,19337E-31
0,000568
0,00114943
2,89889E-05
-1,45311E-06
-2,16867E-31
v' (m/s)
v" (m/s)
0,000649
0,00118343
0,000683
(
( )
q -2,2774E-31
-1,51825E-12
-1,13869E-12
-1,32847E-12
-1,71426E-19
-1,3784E-31
-9,18906E-13
-6,89179E-13
-8,04043E-13
-1,71432E-19
-1,4868E-31
-9,91204E-13
-7,43403E-13
-8,67304E-13
-1,71428E-19
-3,1934E-31
-2,12891E-12
-1,59668E-12
-1,8628E-12
-1,71430E-19
-2,1687E-31
-1,44578E-12
-1,08433E-12
-1,26506E-12
-1,71428E-19
∑e
-8,57144E-19
Sehingga nilai e adalah yang dipositifkan yaitu Ketidakpastian e : e
)2
(e-
1,71426E-19
1,714288E-19
7,84E-48
1,71432E-19
1,714288E-19
10,24E-48
1,71428E-19
1,714288E-19
0,64E-48
1,71430E-19
1,714288E-19
1,44E-48
1,71428E-19
1,714288E-19
0,64E-48
∑
20,8E-48
( )
√
( )
√
( )
√
( )
( (
̅) )
( )
√
( ) ( )
Hasil yang didapat harga elektron adalah : )
(
(
)
Kesalahan presisi sebesar :
Kesalahan akurasi sebesar : |
|
|
|
F. Analisi Data Pada saat melakukan pratikum, nilai yang dicari adalah harga dari suatu muatan. Jadi untuk menentukan nilai suatu elektron dari muatan yang didapat dari pratiku yaitu dengan menggunakan nilai muatan literatur yang rentangnya 1,5E-19 sampai dengan 2,0E-19 lalu ditetapkan misalnya dengan q1 = 1,5E-19 dan q2 = 2,0E-19 sehingga a = q / q1 dan b = q / q2 dengan q adalah nilai muatan yang didapat dari pratikum sehingga n = (a + b)/2 lalu e = q / n. Setelah data yang saya dapat dari hasil pratikum setelah diolah saya mendapat nilai e yang minus. Nilai minus yang didapat dikarenakan pada saat pengambilan data dengan saat adanya medan listrik saya mengamati elektron yang bergerak dengan cepat sehingga didapat hasil yang lebih minimun dibandingkan pada saat tanpa medan listrik.
Nilai elektron menurut literatur adalah 1,602E-19 C dan hasil yang didapat melalui pratikum tidak begitu jauh dengan nilai literatur yaitu sebesar 1,714288E-19 C. Hasil pada saat pratikum ini saya dapat sangat begitu konstan sehingga perbedaan disetiap datanya sedikit berbeda sehingga presisi kesalahan pada saat pratikum ini pun hanya sebesar 0,00059%, ini merupakan keselahan presisi yang sangat kecil sekali. Namun jika dibandingkan dengan keselahan presisi berdasarkan literatur yaitu sekitar 7,009%, tidak begitu besar kesalahan presisi berdasarkan literatur karena perbedaan yang didapat hanya berbeda sedikit. Hasil dari perbedaan nilai elektron yang didapat dengan pratikum dan literatur yaitu dimungkinkan karena adanya kesalahan dalam melihat skala dalam tabung, lalu adanya kesalahan pada saat menyemprotkan minyak dari sprayer bisa saja pada saat menyemprotkan minyak tersebut, ionnya tidak terlalu terlihat. Namu kesalahan yang menurut saya terbesar pada saat pratikum tetes minyak milikon ini yaitu pada saat pengaturan ataupun menyusun alatnya. Karena pratikum ini sangat dibutuhkan kehatihatian yang besar dan ketelitian. G. Kesimpulan Hasil literatur yaitu 1,602E-19 C )
Hasil pratikum yaitu (
(
)
Kesalahan presisi sebesar : Kesalahan akurasi sebesar : H. Daftar Pustaka Beiser, Arthur. 1987. Konsep Fisika Modern (Terjemahan oleh The Houw Liong). Jakarta: Erlangga Muhammadradil,
2012.
Percobaan
Tetes
Minyakn
Milikan,
(http://muhammadradil.blogspot.com/ ). Diakses pada tanggal 30 Mei 2013. Feryardi,
2011.
Percobaan
Tetes
Minyak
Milikan,
(http://feryardi.blogspot.com/2011/09/percobaan-tetes-minyak-milikan.html). Diakses pada tanggal 30 Mei 2013. Tim Dosen Fisika UPI. 2009. Eksperimen Fisika I. Bandung: Jurusan Pendidikan Fisika FPMIPA UPI.
I. Lampiran
Oil Drop Apparatus
Vacum Tube Power Supply
Sprayer
Stopwatch
LAPORAN AKHIR TETES MINYAK MILIKAN “Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas Mata Kuliah EKFIS I”
Oleh : Nurul Huda Nim : 1104459
LABORATORIUM EKSPERIMEN FISIKA I JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS PENDIDIKAN MIPA UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA 2013
