081211332010 tetes minyak milikan

Menentukan Harga Muatan Elektron Melalui Eksperimen Tetes Minyak Milikan [Fisika Unair]

Laboratorium Fisika Radiasi Universitas Airlangga 1

LAPORAN

FISIKA EKSPERIMENTAL I

Menentukan Harga Muatan Elektron Melalui Eksperimen Tetes Minyak

Milikan

Pelaksanaan Praktikum

Hari : Rabu Tanggal: 02 April 2014 Jam : 10.40 – 12.20

Oleh :

Nama : Fachrun Nisa

Nim : 081211332010

Anggota Kelompok :

1. Nur Aisyiyah Nim : 081211331002

2. Dewi Puji Lestari Nim : 081211331128

3. Diana Nim : 081211331135

4. Arief Danar Ibnu Nim : 081211333023

Dosen Pembimbing : Andi Hamim Zaidan, S.Si, M.Si, P.hD

LABORATORIUM FISIKA MODERN

UNIVERSITAS AIRLANGGA



Menentukan Harga Muatan Elektron Melalui Eksperimen Tetes Minyak Milikan

1Fachrun Nisa,

2Nur Asyiyah,

3Dewi Puji Lestari,

4Diana,

5Arief Danar Ibnu

Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Jl.Mulyorejo Kampus C Unair, Surabaya 60115

Email: [email protected]

Abstrak, Eksperimen tetes minyak Milikan ini dimaksudkan untuk mancari harga dari Muatan elektron.

Percobaan Milikan dirancang untuk mengukur muatan listrik elektron dengan menyeimbangkan gaya gravitasi

dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada antara dua buah elektroda. Melalui eksperimen ini

terbukti bahwa muatan elektron terkuantisasi secara diskrit, sebesar 1,602.10-19 Coulomb berdasarkan literatur.

Eksperimen ini dilakukan dengan cara menyemprotkan minyak kedalam plat sejajar Milikan setelah itu amati

dengan Mikroskop,pilih salah satu butiran diukur t naik dan turun serta tegangan saat diam dan naiik keatas

selama tiga kali putaran. Pengambilan data pada praktikum ini termasuk sulit, terutama karena tingkat kecerahan

citra mikroskop yang buram sehingga menyebabkan mata pengamat cepat lelah.Berdasarkan hasil eksperimen

dan analisis didapatkan nilai e yang paling mendekati literature sebesar 1,7 x 10−19dan jari-jari tetes minyak

pertama= 0,391 𝜇𝑚 . untuk tetes minyak kedua dengan jari-jari tetes minyak sebesar 0,482 𝜇𝑚 . perbedaan

terhadap literature ini di sebabkan ketidakakuratan dan kurang telitinya praktikan dalam pengambilan data.

Kata Kunci : Atom, Elektron, Muatan Elementer, Eksperimen Milikan, Tetes Minyak.

1. Pendahuluan

Robert A. Milikan (1869 – 1953) melakukan percobaan dengan meneteskan minyak melalui dua plat logam dengan beda potensial yang dapat diatur sehingga gaya elektrolistrik mampu membuat

tetes minyak berhenti. Pada eksperimen tersebut, jatuhan minyak akan mengalami percepatan

kebawah yang disebabkan oleh gaya gravitasi dan pada saat yang sama gerak tetes minyak tersebut dihambat oleh gaya stokes. Sehingga akan terjadi keseimbangan gaya – gaya antara gaya gravitasi dan

gaya listrik diantara dua plat konduktor tersebut.

Dalam eksperimen minyak milikan, dibutuhkan Milikan Oil-drop Apparatus , adaptor DC 12

Volt, high voltage DC power supply, multimeter digital, atomizer + minyak, stopwatch, barometer, dan lampu halogen DC 12 Volt. Eksperimen ini dimulai dengan menyemprotkan Atomizer kedalam

chamber yang telah dibuka setelah terisi pindahkan pada posisi ionisasi tunggu beberapa detik

kemudian pindahkan ke posisi off. Dalam perlakuan ini, dilakukan pengamatan terhadap tetesan minyak yang telah disemprot tersebut pada mikroskop. Kemudian dilakukan pengaturan jarak dan

waktu yang telah ditentukan baik pada saat kecepatan naik maupun turun. Dari hal tersebut, kemudian

dihubungkan dengan persamaan yang sudah umum diketahui guna didapatkan nilai muatan elektron

dengan hubungannya pada ketetapan Avogadro.

Eksperimen tetes minyak Milikan merupakan eksperimen dalam menentukan muatan satuan

elektron (e) dan bilangan Avogadro (N) berdasarkan persamaan Faraday dengan mengetahui sifat

diskrit dari muatan elektron. Mengingat hal tersebut merupakan asas paling fundamental dalam mempelajari karakteristik atomik maupun kelistrikan secara mikro, maka eksperimen ini dinilai perlu

untuk dilakukan.

2. Landasan Teori

Dalam kehidupan banyak kejidan menunjukkan adanya aliran elektron. Contoh sederhana

ialah pada rangkaian tertutup yang terdiri dari sebuah lampu kecil dan baterai. Pada saat saklar ditutup arus konvensional mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Arus yang dimaksud adalah



aliran muatan positif, sementara di saat yang sama juga mengalir muatan negatife dari potensial

rendah ke potensial tinggi. Berbicara tentang muatan listrik, telah banyak percobaan yang dilakukan untuk mendukung ilmu di bidang kelistrikan dan menjawab pertanyaan apakah muatan listrik pada

sebuah aliran listrik merupakan sebuah perkalian bilangan bulat dari suatu kuantitas tertentu atau

apakah muatan dapat dibagi secara kontinu. Kemudian Robert A. Milikan melakukan percobaan yang

dikenal dengan nama percobaan oil-drop atau tetes-minyak Milikan. Dengan memenyemprotkan minyak parafin ke dalam ruang antar pelat kapasitor dan mengamati gerakan tetes minyak dengan

mikriskop.

Media yang digunakan ialah fluida udara yang salah satu sifatnya adalah memiliki kekentalan (viskositas). Nilai koefisien kekentalan yang dimiliki setiap fluida berbeda-beda. Nilai kekentalan gas

jauh lebih kecil dari nilai kekentalan cairan. Viskositas semua fluida sangat dipengaruhi oleh

temperatur. Jika temperatur naik viskositas gas bertambah dan viskositas cairan berkurang. Dalam

percobaan ini gaya-gaya yang mempengaruhi gerakan tetes minyak ialah gaya gravitasi, gaya

Archimedes, gaya stokes dan gaya listrik. Gaya gravitasi selalu mengarah ke pusat bumi yang

menyebabkan tetes minyak bergerak ke bawah. Gaya Archimedes yakni gaya apung atau gaya angkat

ke atas terjadi pada semua benda yang berada dalam fluida. Gaya stokes erat kaitannya dengan viskositas fluida, dimana gerak tetes minyak akan dihambat oleh gaya stokes yang disebabkan nilai

viskositas yang dimiliki oleh fluida. Gaya gesek antar permukaan benda yang bergerak dengan fluida

akan sebanding dengan kecepatan relatif gerak benda ini terhadap fluida. Hambatan gerak di dalam fluida disebabkan oleh gaya gesek antara bagian fluida yang melekat pada permukaan benda dengan

bagian fluida di sebelahnya. Gaya gesek itu sebanding dengan koefisien viskositas (ὴ) fluida. Menurut

Stokes, gaya gesek adalah

𝐹𝑆 = 6𝜋𝑟𝜂𝑣……………………………………………(1)

Terakhir adalah gaya listrik yang dialami tetes minyak karena berada dalam medan listrik

antara pelat konduktor yang diberi tegangan. Jika suatu muatan uji diletakkan di dekat tongkat

bermuatan, maka sebuah gaya elektrostatik akan bekerja pada muatan tersebut. Di dalam sebuah medan medan listrik bekerja sebuah gaya yakni gaya listrik yang besarnya sebanding dengan kuat

medan dan muatan partikel itu.

𝐸 = 𝐹𝑞 ………………………………………………..(2)

Dalam percobaan tetes milikan, gerakan kecepatan tetes milikan dibuat dalam dua keadaan,

yaitu gerak ke bawah karena pengaruh gaya gravitasi, serta gerak berlawanan arah gaya berat dengan

pengaruh medan listrik. Keadaan pertama tetes minyak bergerak dengan kecepatan konstan karena

gaya gesekan fluida yaitu udara dengan tetes minyak telah minyak disemprotkan ke dalam ruang antar kedua plat kapasitor, maka tetesan minyak yang jatuh awalnya mengalami percepatan, namun menjadi

konstan karena pengaruh gaya stokes dari udara. Pada keadaan kedua tetes minyak dapat bergerak ke

atas karena pengaruh medan listrik. Hal ini dapat terjadi karena tetes minyak berada dalam medan listrik yang terdapat diantara dua kapasitor yang diberi tegangan dan telah terionisasi saat terjadi

gesekan dengan fluida dan cahaya lampu. Sehingga tetes minyak memiliki muatan dan akan mendapat

gaya listrik berupa gaya tarik menuju pelat konduktor. Jika tetes minyak yang dipilih bergerak ke atas

dan pelat bagian atas bermuatan positif, maka terjadi gaya tarik pada tetes minyak yang menunjukkan bahwa tetes minyak bermuatan negatif.

Kecepata gerak turun dan naiknnya tetes minyak dapat dihitung dengan perumusan :

𝑣 =𝑠

𝑡……………………………………………….(3)

Dengan,s= jarak tempuh tetes minyak dan t= waktu tempuh tetes minyak

Jari–jari butiran minyak dapat dihitung dengan menggunakan rumus:



r = ……………………………………………...(4)

dengan, V= tegangan input

ρ= selisih massa jenis minyak parafin dan udara

ὴ= viskositas minyak paraffin

g= percepatan gravitasi

muatan tiap butiran dapat dihitung dengan perumusan:

q = ……………………………………….(5)

dengan, V= tegangan input

d= jarak antar kedua pelat

ὴ= viskositas minyak paraffin

vg= kecepata gerak turun

vm= kecepata gerak naik

percobaan Milikan ini membuktikan bahwa muatan electron bersifat distrik, tidak muncul dalam sembarang harga.

3. Alat dan Bahan

Pada percobaan ini akan digunakan beberapa macam peralatan yaitu sebagai berikut ini :

1) Sistem peralatan ekseperimen tetes minyak milikan (Leybold 55941)

2) Power Supply

3) Minyak pengisi

4) Pengukur Waktu (Stopwatch)

5) Bannana Cables

4. Prosedur Percobaan

Pada percobaan ini, didalam memperoleh datanya, digunakan prosedur – prosedur sebagai

berikut dan untuk gambar ilustrasi tetes minyak yang terlihat pada mikroskop adalah sebagai berikut :

Gambar Ilustrasi Tetes Minyak Milikan

Berikut ini adalah prosedurnya :



1) Pertama minyak disemprotkan kedalam pelat dengan cara memompa minyak penyemprot

dimana minyak tersebut ditampung.

2) Kemudian, teropong diatur untuk mengatasi tetes minyak minyak sehingga terlihat dapat

lebih jelas dan mudah untuk diamati.

3) Pilih salah satu tetes minyak milikan yang terlihat jelas dan bergerak keatas (tetes minyak

akan terlihat naik keatas karena lensa diteropong tersebut merupakan lensa pembalik).

4) Kemudian kecepatan jatuh bebas tetes minyak dapat dihitung dengan menggunakan jarak

tempuh yang ditempuh minyak dan waktu tempuh minyak (1 skala yang terlihat pada okuler

dikonversi menjadi meter adalah 𝑠 =𝑥

1,875𝑥 10−4 𝑚 dengan x adalah jumlah skala) dan

namakan kecepatan ini menjadi v1.

5) Dari langkah berikut ini besar tegangan listrik yang dapat menahan tetes minyak hingga diam

diantara pelat sejajar dinamakan sebagai U1.

6) Selanjutnya, tegangan listrik diperbesar sehingga tetes minyak bergerak melawan arah

gravitasi, dan namakan tegangan ini sebagai U2.

7) Disini kecepatan tetes minyak akibat U2 dinamakan sebagai v2

8) Untuk tiap data tetes minyak dilakukan pengukuran berulang minimal 3 kali dengan cara

melakukan looping tetes minyak yang diamati seperti pada gambar dibawah.Jadi kecepatan

vertikal (bawah ke atas) tetes minyak serta 2 potensial yang diukur dalam satu loop. Satu loop

dimulai dari titik A ketika tetes minyak sampai di B, dan kemudian dicatat jarak dan

waktunya untuk menentukan kecepatan tetes minyak. Berikan tegangan pada tetes minyak

hingga berhenti dan dicatat lagi tegangannya. Kemudian besarkan tegangan hingga bergerak

naik keatas dan dihitung kecepatan gerak keatasnya dan dicatat besar tegangannya.

9) Kemudian, ulangi untuk pengambilan data dengan 3 tetes minyak yang berbeda.

Gambar.Ilustrasi pengambilan data



6. Data Hasil Eksperimen

- Tetes Minyak Pertama

Data Pengamatan Waktu dan Tegangan

No Pengukuran Untuk

Loop ke- n

Waktu

Naik

Waktu Turun U1

(Volt)

U2

(Volt)

1 Loop – 1 6,57 sekon 7,41 sekon 400 600

2 Loop – 2 6,40 sekon 7,23 sekon 350 600

3 Loop – 3 6,41 sekon 7,36 sekon 470 600

Data Pengamatan Kecepatan dan Tegangan

No Pengukuran Untuk

Loop ke- n

Kecepatan

Naik

Kecepatan

Turun

U1

(Volt)

U2

(Volt)

1 Loop – 1 0,811 𝑥10−4 0,719 𝑥10−4 400 600

2 Loop – 2 0,832 𝑥10−4 0,737 𝑥10−4 350 600

3 Loop – 3 0,831 𝑥10−4 0,724 𝑥10−4 470 600

- Tetes Minyak Kedua

Data Pengamatan Waktu dan Tegangan

No Pengukuran Untuk

Loop ke- n

Waktu

Naik

Waktu Turun U1

(Volt)

U2

(Volt)

1 Loop – 1 4,36 sekon 4,99 sekon 350 600

2 Loop – 2 4,76 sekon 4,50 sekon 400 600

3 Loop – 3 4,87 sekon 4,92 sekon 350 600

Data Pengamatan Kecepatan dan Tegangan

No Pengukuran Untuk

Loop ke- n

Kecepatan

Naik

Kecepatan

Turun

U1

(Volt)

U2

(Volt)

1 Loop – 1 1,22 𝑥10−4 1,06 𝑥10−4 350 600

2 Loop – 2 1,12 𝑥10−4 1,184 𝑥10−4 400 600

3 Loop – 3 1,10 𝑥10−4 1,083 𝑥10−4 350 600

7. Hasil Analisis dan Pembahasan

Pada dasarnya percobaan ini adalah mengamati peristiwa – peristiwa yang terjadi pada tetes

minyak atom yang disemprotkan dalam tabung system peralatan milikan. Awalnya kelompok kami

mengalami kesulitan dalam percobaan sebab tetes minyak atom yang masuk dalam tabung setelah

disemprotkan terlalu banyak sehingga sulit untuk mengambil data-datanya. Sehingga tabung system milikan harus dibersihkan supaya tidak ada sesuatu yang menghambat masuknya semprotan dari

minyak atom tersebut. Namun, selanjutnya kelompok kami tidak bisa melihat pencitraan tetesan

minyak di dalam system, bahkan setelah berulang kali mencoba. Ternyata faktornya adalah tidak diaturnya kembali teropong untuk mengamati peristiwa didalam tabung sehingga praktikan tidak

mendapat citra yang bagus/fokus.

Ketika tetesan – tetesan minyak atom diamati, dengan system belum diberi tegangan (V=0). Maka yang nampak adalah tetes – tetes minyak tersebut berjalan mengarah keatas (sebenarnya

kebawah sesuai arah gravitasi bumi), hal ini disebabkan karena teropong yang digunakan untuk

mengamati bersifat memperbesar dan membalikkan bayangan. Yang terjadi adalah tetes minyak

tersebut jatuh kebawah tertarik/ terpengaruh gravitasi bumi. Dan jika kebawah maka tetes minyak tersebut bergerak melawan arah gravitasi. Sehingga sebenarnya yang terjadi adalah keterbalikan dari



fakta sesungguhnya. Dalam percobaan ini juga nampak jikalau tetesan minyak bergerak dengan arah

menyerongdari yang seharusnya jatuh kebawah atau keatas, hal ini dikarenakan adanya pengaruh angin dari AC dalam ruangan. kemudian kami mengambil dua data yaitu pada tetes minyak pertama

dan tetes minyak kedua.

Dari hasil eksperimen dan analisis perhitungan yang terlampir diperoleh nilai-nilai sebagai

berikut

Tetes Minyak

ke-

Metode I

q ( C ) qc( C ) N e ( C )

TetesMinyak 1 1,4 × 10−19 1.22 x 10 -19

1 elektron 1.22 x 10 -19

TetesMinyak 2 2,7 × 10−19 2,36 𝑥 10−19 2 elektron 1,18 x 10 -19

Adapun juga data hasil pengamatan dan perhitungan dengan menggunakan metode II yaitu :

TetesMinyakke- Metode II

q ( C ) qc( C ) N e ( C )

TetesMinyak 1 4,3× 10−19 3,76𝑥 10−19 3 elektron 1.25 x 10 -19

TetesMinyak 2 7,805× 10−19 6,83 𝑥 10−19 4 elektron 1.7 x 10 -19

Hal tersebut memberikan hasil bacaan yang berbeda untuk muatan dasar elektron dan jumlah

elektron dalam minyak. Jika menggunakan metode 1, maka banyak elektron dalam minyak adalah sebanyak 1 elektron untuk tetes minyak pertama 2 elektron untuk tetes minyak kedua. Hasil

menggunakan metode 2 diperoleh 3 elektron untuk tetes minyak pertama dan 4 elektron untuk tetes

minyak kedua .Sedangkan muatan dasar elektron dari metode 1 diperoleh 1.22 x 10 -19

C untuk tetes

minyak pertama dan 1,18 x 10 -19

C untuk tetes minyak kedua. Hasil menggunakan metode 2 diperoleh muatan dasar elektron sebesar 1.25 x 10

-19C untuk tetes minyak pertama dan 1.7 x 10

-19 C

untuk tetes minyak kedua.

Dari perhitungan diatas yang mendekati benar adalah hasil perhitungan muatan dasar elektron yang diperoleh dengan metode 2 pada tetes minyak kedua dan yang terlalu jauh kebenarannya

diperoleh dai metode 1 untuk tetes minyak kedua. Hal tersebut diakibatkan mungkin karena pada saat

melakukan percobaan pembacaan skala tidak terlalu akurat karena adanya kesalahan paralaks atau karena skala pada mikroskop yang agak kurang jelas dan atau mungkin dalam melakukan

pemberhentian stopwatch untuk mengukur waktu terjadi keterlambatan dan sebagainya.

8. Kesimpulan

Dari eksperimen didapatkan muatan dasar elektron dari metode 1 diperoleh 1.22 x 10 -19

C

untuk tetes minyak pertama dan 1,18 x 10 -19

C untuk tetes minyak kedua dengan jari-jari tetes minyak

= 0,391 𝜇𝑚 . Hasil menggunakan metode 2 diperoleh muatan dasar elektron sebesar 1.25 x 10 -19

C

untuk tetes minyak pertama dan 1.7 x 10 -19

C untuk tetes minyak kedua dengan jari-jari tetes minyak

sebesar 0,482 𝜇𝑚 .

Referensi

[ 1 ] Krane, Kenneth. S, 1982. Fisika Modern, Terjemahan : Hans. J. Wospakrik dan Sofia

Nikhsolihin, Jakarta : Penerbit UI

[ 2 ] Zaidan, A.,2009, PengantarFisika Modern, tidakdipublikasikan.



LAMPIRAN I

Analisa Data Hasil Perhitungan Jarak dan Kecepatan Masing – Masing Loop

Berdasarkan hasil perhitungan waktu tiap loop dengan jumlah skala pada lensa okuler x = 10

maka dapat diperoleh hasil jarak dan kecepatan masing – masing loop baik naik dan turun

adalah sebagai berikut :

Jarak yang ditempuh oleh tetes minyak

𝑠 =𝑥

1,875 𝑥 10−4 𝑚 =

10

1,875𝑥 10−4 = 5,33 𝑥 10−4 𝑚

Tetes Minyak Pertama

Kecepatan Naik pada masing – masing Loop :

𝑣1 =𝑠

𝑡1=

5,33 𝑥 10−4

6,57= 0,811 𝑥 10−4 𝑚𝑠−1 → 𝑙𝑜𝑜𝑝 1

𝑣2 =𝑠

𝑡2=

5,33 𝑥 10−4

6.41= 0,832𝑥 10−4 𝑚𝑠−1 → 𝐿𝑜𝑜𝑝 2

𝑣3 =𝑠

𝑡3=

5,33 𝑥 10−4

6,40= 0.831 𝑥 10−4 𝑚𝑠−1 → 𝐿𝑜𝑜𝑝 3

Kecepatan Turun pada masing – masing Loop;

𝑣1 =𝑠

𝑡1=

5,33 𝑥 10−4

7,41= 0,719 𝑥 10−4 𝑚𝑠−1 → 𝐿𝑜𝑜𝑝 1

𝑣2 =𝑠

𝑡2=

5,33 𝑥 10−4

7,23= 0.736 𝑥 10−4 𝑚𝑠−1 → 𝐿𝑜𝑜𝑝 2

𝑣3 =𝑠

𝑡3=

5,33 𝑥 10−4

7,36= 0.724𝑥 10−4 𝑚𝑠−1 → 𝐿𝑜𝑜𝑝 3

Tetes Minyak Kedua

Kecepatan Naik pada masing – masing Loop :

𝑣1 =𝑠

𝑡1=

5,33 𝑥 10−4

4,36= 1,22 𝑥 10−4 𝑚𝑠−1 → 𝑙𝑜𝑜𝑝 1

𝑣2 =𝑠

𝑡2=

5,33 𝑥 10−4

4,76= 1,12 𝑥 10−4 𝑚𝑠−1 → 𝐿𝑜𝑜𝑝 2

𝑣3 =𝑠

𝑡3=

5,33 𝑥 10−4

4,87= 1,10 𝑥 10−4 𝑚𝑠−1 → 𝐿𝑜𝑜𝑝 3



Kecepatan Turun pada masing – masing Loop;

𝑣1 =𝑠

𝑡1=

5,33 𝑥 10−4

4,99= 1,06 𝑥 10−4 𝑚𝑠−1 → 𝐿𝑜𝑜𝑝 1

𝑣2 =𝑠

𝑡2=

5,33 𝑥 10−4

4,40= 1,18 𝑥 10−4 𝑚𝑠−1 → 𝐿𝑜𝑜𝑝 2

𝑣3 =𝑠

𝑡3=

5,33 𝑥 10−4

4,92= 1,083 𝑥 10−4 𝑚𝑠−1 → 𝐿𝑜𝑜𝑝 3

Untuk rata – rata dan standar deviasi kecepatan turun dan naik maka dapat dilakukan cara

sebagai berikut ini:

kecepatan rerata :

Tetes Minyak Pertama

𝑣 𝑛𝑎𝑖𝑘 =𝑣1 + 𝑣2 + 𝑣3

3=

0,811 + 0,832 + 0,831 𝑥10−4

3= 0,824 𝑥 10−4 𝑚𝑠−1

𝑣 𝑡𝑢𝑟𝑢𝑛 =𝑣1 + 𝑣2 + 𝑣3

3=

0,719 + 0,736 + 0,724 𝑥 10−4

3= 0,726 𝑥 10−4 𝑚𝑠−1

Deviasi Standard

∆𝑣𝑛𝑎𝑖𝑘 = 𝑣𝑡𝑢𝑟𝑢𝑛

2 −𝑛 𝑣 𝑡𝑢𝑟𝑢𝑛2

𝑛 𝑛−1 =

0,811 )2+0,0832 2 +0,8312 𝑥10−8−3 0,824 𝑥 10−4 2

6

∆𝑣𝑛𝑎𝑖𝑘 = 2,040𝑥 10−8− 2,037𝑥 10−8

6=

0,0036

6𝑥 10−4 = 0,07 𝑥 10−4 𝑚𝑠−1

∆𝑣𝑡𝑢𝑟𝑢𝑛 = 𝑣𝑛𝑎𝑖𝑘

2 −𝑛 𝑣 𝑛𝑎𝑖𝑘2

𝑛 𝑛−1 =

0,7192+0,7362 +0,724 2 𝑥10−8−3 0.726 𝑥 10−4 2

6

∆𝑣𝑡𝑢𝑟𝑢𝑛 = 1,581 𝑥 10−8−1,582 𝑥 10−8

6=

0,001

6 𝑥 10−4 = 0,01 𝑥 10−4 𝑚𝑠−1

Sehingga didapatkan nilai kecepatan rerata

𝒗𝒏𝒂𝒊𝒌 = 𝟎, 𝟖𝟐𝟒 𝒙 𝟏𝟎−𝟒 ± 𝟎, 𝟎𝟕 𝒙 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝒔−𝟏

𝒗𝒕𝒖𝒓𝒖𝒏 = 𝟎, 𝟕𝟐𝟔 𝒙 𝟏𝟎−𝟒 ± 𝟎, 𝟎𝟏 𝒙 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝒔−𝟏



Tetes Minyak Kedua

𝑣 𝑛𝑎𝑖𝑘 =𝑣1 + 𝑣2 + 𝑣3

3=

1.22 + 1.12 + 1,10 𝑥10−4

3 = 1,146 𝑥 10−4 𝑚𝑠−1

𝑣 𝑡𝑢𝑟𝑢𝑛 =𝑣1 + 𝑣2 + 𝑣3

3=

1,06 + 1,18 + 1,083 𝑥 10−4

3= 1,107 𝑥 10−4 𝑚𝑠−1

Deviasi Standard

∆𝑣𝑛𝑎𝑖𝑘 = 𝑣𝑡𝑢𝑟𝑢𝑛

2 −𝑛 𝑣 𝑡𝑢𝑟𝑢𝑛2

𝑛 𝑛−1 =

1,22)2+1,122 +1,102 𝑥10−8−3 1,146 𝑥 10−4 2

6

∆𝑣𝑛𝑎𝑖𝑘 = 3,9528 𝑥 10−8− 3,939948𝑥 10−8

6=

0,01285

6𝑥 10−4 = 0,05 𝑥 10−4 𝑚𝑠−1

∆𝑣𝑛𝑎𝑖𝑘 = 𝑣𝑛𝑎𝑖𝑘

2 −𝑛 𝑣 𝑛𝑎𝑖𝑘2

𝑛 𝑛−1 =

1,062 +1,182+1,0832 𝑥10−8−3 1,107 𝑥 10−4 2

6

∆𝑣𝑛𝑎𝑖𝑘 = 3,68 𝑥 10−8−3,67 𝑥 10−8

6=

0,01

6 𝑥 10−4 = 0,04 𝑥 10−4 𝑚𝑠−1

Sehingga didapatkan nilai kecepatan rerata

𝒗𝒕𝒖𝒓𝒖𝒏 = 𝟏, 𝟏𝟒𝟔 𝒙 𝟏𝟎−𝟒 ± 𝟎, 𝟎𝟓𝒙 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝒔−𝟏

𝒗𝒏𝒂𝒊𝒌 = 𝟏, 𝟏𝟎𝟕𝒙 𝟏𝟎−𝟒 ± 𝟎, 𝟎𝟒 𝒙 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝒔−𝟏



LAMPIRAN II

Hasil Perhitungan Rerata Tegangan U1 Standard Deviasinya

Tegangan U1 adalah tegangan pada saat menjaga tetes minyak tetap berada diantara pelat dan U2

adalah tegangan yang digunakan untuk membuat naik tetes minyak. Disini yang besarnya variatif

adalah U1 sehingga yang memiliki rata – rata dan standard deviasi adalah U1 sedang U2 memiliki nilai

pasti yaitu 600 V (karena disetting demikian) dan standard deviasi adalah 0.

Rata – rata U1 dan Standard Deviasinya

1. Tetes Minyak Pertama

𝑈 1 =400 + 350 + 470

3=

1220

3= 406.67 𝑉

∆𝑈1 = 4002 + 3502 + 4702 − 3 406,6 2

3 3 − 1 =

7258,53

6= 34,7

∆U1 = 34,7 V

Sehingga diperoleh hasil bacaan :

𝑈1 = 406,67𝑉 ± 34,7 𝑉

2. Tetes Minyak Kedua

𝑈 1 =350 + 400 + 350

2=

1100

3= 366 𝑉

∆𝑈1 = 3502 + 4002 + 3502 − 3 366 2

3 3 − 1 =

3132

6= 22,8

∆U1 = 22,8 V

Sehingga diperoleh hasil bacaan :

𝑈1 = 366 𝑉 ± 22,8 𝑉



LAMPIRAN III

Menentukan Jari – Jari Tetes Minyak Milikan

Menentukan jari – jari tetes minyak milikan dapat ditentukan dengan :

𝑟 = 9𝜂𝑣1

2𝜌𝑔

Dimana 𝜂 adalah viskositas udara 1,85 x 10-5

Pa.s dan 𝜌 = 𝜌𝑜𝑖𝑙 − 𝜌𝐿 = 875,3 − 1,293 =

874,007 𝑘𝑔𝑚−3 dan v1 adalah kecepatan turun sehingga :


𝑟 = 9𝜂𝑣1

2𝜌𝑔

= 9 1,85 𝑥10−5 0,726 𝑥10−4

2 874,007 10

= 2,6862 × 10−9

17.480,14

= 15,36 𝑥 10−5𝑥 10−9 𝑚

= 3,91 𝑥 10−7 𝜇𝑚

= 0,391 𝜇𝑚

2. Tetes Minyak kedua

𝑟 = 9𝜂𝑣1

2𝜌𝑔

= 9 1,85 𝑥10−5 1,107 𝑥10−4

2 874,007 10

= 4,09 × 10−9

17.480,14

= 23,3 𝑥 10−5𝑥 10−9 𝑚

= 4,82 𝑥 10−7 𝑚

= 4,82𝑥 10−1 𝜇𝑚

= 0,482 𝜇𝑚



LAMPIRAN IV

Penentuan Muatan Tetes Minyak Dengan Metode I

Pengukuran muatan tetes minyak dapat diperoleh dengan dua metode, pada bagian ini akan dibahas

pengukuran muatan tetes minyak dengan metode I (tanpa medan listrik) :

𝑞 = 𝜂 6𝜋𝑑𝑣1

𝑈1

9𝜂𝑣1

2𝜌𝑔

Dimana massa jenis 𝜌 = 𝜌𝑜𝑖𝑙 − 𝜌𝐿 = 875,3 − 1,293 = 874,007 𝑘𝑔𝑚−3 dan d = 6 mm atau

dituliskan didalam satuan SI adalah 6 x 10-3

m dan η adalah viskositas udara 1,85 x 10-5 Pa.s

Sehingga :



𝑈1

9𝜂𝑣1

2𝜌𝑔

= 1,85 × 10−5 6 3,14 6 × 10−3 0,726 × 10−4

406,67 3,91 × 10−7

= 1,85 × 10−5 0,2 × 10−7 3,91 × 10−7

= 1,4 × 10−19 C



𝑈1

9𝜂𝑣1

2𝜌𝑔

= 1,85 × 10−5 6 3,14 6 × 10−3 1,107 × 10−4

400 4,82 × 10−7

= 1,85 × 10−5 0,312 × 10−7 4,82 × 10−7

= 2,7 × 10−19 C



LAMPIRAN V

Penentuan Muatan Listrik Minyak Dengan Menggunakan Metode II

Untuk metode II dapat digunakan persamaan berikut ini :

𝑞 = 𝑣1 + 𝑣2 𝑣1

𝑈2𝜂

32

18𝜋𝑑

2𝜌𝑔

Dengan v1 adalah kecepatan turun dan v2 adalah kecepatan naik sehingga :


𝑞 = 𝑣1 + 𝑣2 𝑣1

𝑈2𝜂

32

18𝜋𝑑

2𝜌𝑔

= 0,726 × 10−4 + 0,824 × 10−4 0,726 × 10−4

600 1,82 × 10−5

32

18𝜋 6 × 10−3

2 874,007 10

= 1,55 × 10−4 0,85 × 10−2

600 1,82 × 10−5

32

108𝜋 × 6 × 10−3

2 874,007 10

= 1,55 × 10−4 1,42 × 10−5 7,7 × 10−8 2,56 × 10−3

= 43,38 × 10−20C

= 4,3× 10−19C


𝑞 = 𝑣1 + 𝑣2 𝑣1

𝑈2𝜂

32

18𝜋𝑑

2𝜌𝑔

= 1,107 × 10−4 + 1,146 × 10−4 1,107 × 10−4

600 1,82 × 10−5

32

18𝜋 6 × 10−3

2 874,007 10

= 2,253 × 10−4 1,05 × 10−2

600 1,82 × 10−5

32

108𝜋 × 6 × 10−3

2 874,007 10

= 2,2 × 10−4 1,8 × 10−5 7,7 × 10−8 2,56 × 10−3

= 78,05 × 10−20C

= 7,805× 10−19 C



LAMPIRAN VI

Koreksi Cunningham Pada Hasil Metode I dan II

Koreksi Cunningham adalah suatu koreksi yang digunakan untuk menambah keakuratan dari hasil –

hasil pengukuran akibat adanya faktor lingkungan seperti tekanan udara. Bentuk muatan terkoreksi

dengan koreksi cunningham adalah :

𝑞𝐶 =𝑞

1 +𝑏𝑟𝑝

32

Dimana b = 6,13 x 10-6

cmHg.m dan nilai r adalah jari – jari tetes minyak dan p adalah tekanan udara

disekitar yang mana p diambil 1 bar = 76 cmHg sehingga:

1 +𝑏

𝑟𝑝

32

= 1 +6,13 𝑥 10−6

76 8,7 𝑥 10−7

32

= 1 + 9,27 𝑥 10−3 𝑥 107 𝑥 10−6 32

1 +𝑏

𝑟𝑝

32

= 1 + 9,27 𝑥 10−2 32 = 1,142

Sehingga dari metode I, diperoleh muatan terkoreksi :


𝑞𝐶 =𝑞

1 +𝑏𝑟𝑝

32

𝑞𝑐 =𝑞

1,142=

1,4 × 10−19

1,142= 1,22 𝑥 10−19 𝐶


𝑞𝐶 =𝑞

1 +𝑏𝑟𝑝

32

𝑞𝑐 =𝑞

1,142=

2,7 × 10−19

1,142= 2,36 𝑥 10−19 𝐶

Sedangkan untuk metode II, diperoleh muatan terkoreksi:


𝑞𝑐 =𝑞

1,142=

4,3 × 10−19

1,142= 3,76𝑥 10−19 𝐶


𝑞𝑐 =𝑞

1,142=

7,805 × 10−19

1,142= 6,83 𝑥 10−19 𝐶



LAMPIRAN VII

Menentukan Jumlah Elektron dalam Tetes Minyak dan Muatan Elektron

Dari hasil yang diperoleh dari metode I, banyak elektron dalam tetes minyak diperoleh:


𝑛 =𝑞𝑐

𝑒=

1,22 𝑥 10−19

1,6 𝑥 10−19= 0,76 ≈ 1 𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑜𝑛


𝑛 =𝑞𝑐

𝑒=

2,36 𝑥 10−19

1,6 𝑥 10−19= 1,4 ≈ 2 𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑜𝑛

Dari hasil yang diperoleh dari metode II, banyak elektron dalam tetes minyak diperoleh:


𝑛 =𝑞𝑐

𝑒=

3,76𝑥 10−19

1,6 𝑥 10−19= 2,35 ≈ 2 𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑜𝑛


𝑛 =𝑞𝑐

𝑒=

6,83 𝑥 10−19

1,6 𝑥 10−19= 4,2 ≈ 4 𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑜𝑛

Sedangkan dari hasil metode I diperoleh muatan dasar elektron :


𝑒 =𝑞𝑐

𝑛=

1,22 𝑥 10−19

1= 1,22 𝑥 10−19 𝐶 ≈ 1,22 𝑥 10−19 𝐶


𝑒 =𝑞𝑐

𝑛=

2,36 𝑥 10−19

2= 1,18 𝑥 10−19 𝐶 ≈ 1,18𝑥 10−19 𝐶

Sedangkan dari hasil metode II diperoleh muatan dasar elektron :


𝑒 =𝑞𝑐

𝑛=

3,76𝑥 10−19

3= 1,25 𝑥 10−19 𝐶 = 1,25 𝑥 10−19 𝐶


𝑒 =𝑞𝑐

𝑛=

6,83 𝑥 10−19

4= 1,7 𝑥 10−19 𝐶 = 1,7 𝑥 10−19 𝐶



Dari dua hasil diatas diperoleh bahwa muatan dasar elektron memiliki kesalahan relatif :

Metode I


%𝑘𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 𝑒1 − 𝑒𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟

𝑒𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟 𝑥100% =

1,22 𝑥 10−19 − 1,6 𝑥 10−19

1,6 𝑥 10−19 𝑥100% = 23,7%




1,18 𝑥 10−19 − 1,6 𝑥 10−19

1,6 𝑥 10−19 𝑥100% = 26,2%

Metode II




1,25𝑥 10−19 − 1,6 𝑥 10−19

1,6 𝑥 10−19 𝑥100% = 21,8%




1,7𝑥 10−19 − 1,6 𝑥 10−19

1,6 𝑥 10−19 𝑥100% = 6,25%



LAMPIRAN VIII

081211332010 tetes minyak milikan

Documents