GENERATOR VAN DE GRAAFF SEDERHANA

MODUL PERCOBAAN

Modul percobaan ini diajukan untuk memenuhi nilai ujian akhir semester matakuliah Eksperimen Fisika

Disusun Oleh :

KELOMPOK 1

Evi Sutami (107016300366)Nita Nurtafita ( 107016300115)

Saepudin (107016300031)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKAJURUSAN PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUANUNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA2010

PERCOBAAN

GENERATOR VAN DE GRAAFF SEDERHANA

A Judul Percobaan

Generator Van De Graaff Sederhana

B Tujuan Percobaan

Adapun tujuan percobaan ini antara lain:

1 Siswa dapat mengetahui model sederhana dari generator Van de Graaff.

2 Siswa dapat mengetahui dan membuat benda netral menjadi bermuatan listrik

melalui proses gesekan.

3 Siswa dapat mengetahui sifat-sifat muatan listrik.

C Rangkaian Percobaan

D Alat dan Bahan yang Digunakan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut:

1 Kaleng bekas

2 Paku kecil

3 Tabung sekering

4 Karet ban bekas

5 Motor DC

6 Baterai 9 volt

7 Wadah baterai

8 Gelas palstik

9 Lem

10 Tissue

11 Kabel serabut

12 Pipa PVC 10 cm

13 Pipa PVC “T”

14 Plester

15 Kayu ukuran 15cmx15cm

Alat perkakas yang digunakan adalah sebagai berikut:

1 Gergaji besi

2 Tang pemotong

3 Tang penjepit

4 Penggaris 30 cm

5 Bor listrik

E Prosedur atau Cara Kerja

Pada percobaan ini kita memperhatikan prosedur kerja sebagai berikut:

1 Siapkan peralatan percobaan sesuai daftar.

2 Lubangi kayu sebagai penyangga.

3 Letakkan motor DC pada pipa penghubung “T”, usahakan agar menempel

dengan pas dengan ukuran diameter pipa.

4 Buat lubang dibelakang pipa “T” untuk memasukkan kabel serabut ke

dalamnya dan letakkan hampir menyentuh karet gelang. Bagian ini disebut

brush bawah.

5 Letakkan karet gelang pada ujung motor DC, buatlah seperti katrol.

6 Potong pipa ukuran 4 cm, dan letakkan di atas pipa “T”. Kemudian buat

lubang untuk menyimpan paku. Paku digunakan sebagai penyangga atas karet

gelang. Untuk memudahkan perputaran, selubungi paku dengan tabung

sekering. Kemudian satukan pada langkah 2.

7 Buat satu lubang lagi pada

pipa paling atas diantara dua lubang

sebelumnya untuk memasukkan kabel serabut dan letakkan hampir

menyentuh karet gelang. Bagian ini ialah brush atas.

8 Potong gelas plastik setengahnya dan lubangi bagian bawahnya seukuran pipa.

Kemudian masukkan pada pipa atas. Bagian ini digunakan sebagai penyangga

kaleng.

9 Lubangi bagian atas kaleng, dan letakkan kaleng tersebut di bagian atas alat.

10 Pasang baterai kepada motor DC.

11 Potong tissue menjadi beberapa lembar dengan lebar 1-2 cm dan panjang

sekitar 15 meter, kemudian simpan dan tempel bagian tengah lembar tissue

yang telah dipotong di atas kaleng.

Untuk menggunakan alat ini sama halnya dengan menggunakan generator

Van de Graaff pada umumnya. Sebelum menggunakan alat ini pastikan kabel

bagian brush bawah dihubungkan ke ground, seperti tanah, keran air, pipa air, dan

sebagainya atau bisa dipegang oleh tangan sendiri. Kemudian kita bisa

mengujinya dengan meletakkan beberapa potongan kertas di atas kaleng seperti

pada gambar di atas. Untuk menyalakannya, cukup hubungkan kabel dengan

baterai. Setelah terhubung, maka potongan kertas tersebut akan melayang ke atas

saling menjauh.

F Landasan Teori

Landasan teori untuk percobaan ini ialah:

1 Listrik Statis

Listrik statis adalah listrik yang tidak mengalir atau listrik yang muatan-

muatannya berada dalam keadaan diam. Listrik statis mempelajari sifat kelistrikan

suatu benda tanpa memperhatikan gerakan atau aliran muatan listrik. Dalam ilmu

fisika disebut elektrostatika. Listrik statis merupakan bentuk listrik yang

dihasilkan bila beberapa benda digosokkan satu sama lain.

a Muatan Listrik

Benda tersusun oleh partikel-partikel zat. Partikel zat yang ukurannya paling

kecil dan tidak dapat dibagi-bagi lagi disebut atom. Dalam perkembangan ilmu

pengetahuan selanjutnya, atom ternyata masih dapat dibagi-bagi lagi. Tiap atom

tersusun dari inti atom dan elektron. Inti atom (nukleus) terdiri atas proton dan

neutron. Adapun, elektron bergerak mengelilingi inti atom pada lintasannya dan

mendapat gaya tarik inti atom. Partikel yang bermuatan negatif disebut elektron.

Partikel yang bermuatan positif disebut proton. Massa proton dan elektron lebih

besar dibandingkan dengan massa elektron.

Gaya ikat inti terhadap elektron antara bahan satu dengan lain berbeda.

Karena sesuatu hal, elektron dapat lepas dari lintasannya dan berpindah ke atom

lain. Perpindahan elektron tersebut menyebabkan perubahan muatan suatu atom.

Berdasarkan hal itu atom dikelompokkan menjadi tiga yaitu bermuatan negatif,

bermuatan positif, dan netral.

Atom dikatakan bermuatan negatif jika kelebihan elektron, sedangkan atom

dikatakan bermuatan positif, jika kekurangan elektron. Adapun, yang dikatakan

atom netral jika jumlah proton dan elektronnya sama.

Ada dua jenis muatan listrik, yaitu muatan positif dan muatan negatif. Jika

dua muatan listrik yang sejenis didekatkan satu sama lain, akan saling menolak.

Akan tetapi, jika dua muatan listrik tidak sejenis didekatkan satu sama lain maka

akan saling menarik.

b Membuat Benda Bermuatan Listrik

Atom ada yang bermuatan listrik dan ada yang netral. Demikian pula dengan

benda. Benda netral dapat dibuat menjadi bermuatan listrik dengan cara

menggosok.

Penggaris plastik yang semula dalam keadaan netral (tidak bermuatan listrik),

sehingga tidak mampu menarik serpihan kertas kecil. Ketika penggaris plastik

digosok kain wol berarti memberikan energi kepada elektron untuk berpindah.

Perpindahan elektron terjadi pada kain wol menuju penggaris plastik. Penggaris

plastik akan bermuatan negatif karena mendapat sejumlah elektron dari kain wol.

Akibatnya penggaris plastik kelebihan elektron. Pindahnya elektron pada kain wol

mengakibatkan kain wol kekurangan elektron sehingga kain wol bermuatan

positif. Penggaris plastik yang telah bermuatan listrik dapat menarik serpihan

kertas kecil.

Benda bermuatan positif maupun negatif dapat menarik benda netral. Benda

yang bermuatan listrik berusaha memengaruhi muatan yang tidak sejenis pada

benda netral dan berupaya menarik ke arahnya. Akibatnya pada benda netral

tersebut terjadi pemisahan muatan. Peristiwa pemisahan muatan listrik pada benda

netral akibat benda bermuatan listrik didekatkan disebut induksi listrik.

Induksi (pengaruh) listrik ini dapat digunakan untuk membuat benda netral

menjadi bermuatan listrik. Benda bermuatan negatif jika didekatkan benda netral

akan menarik semua muatan positif benda netral ke salah satu ujung, akibatnya

ujung yang lain bermuatan negatif. Jika muatan negatif dihubungkan dengan bumi

kemudian diputus, benda netral tadi akan berubah menjadi benda bermuatan

positif.

Hasil percobaan yang dilakukan oleh para ahli menyatakan bahwa jika benda

bermuatan sejenis didekatkan, maka akan saling tolak menolak. Dan jika benda

bermuatan berbeda jenis didekatkan, maka akan saling tarik menarik.

2 Generator Van De Graff

Generator Van de Graaff adalah alat yang dapat menghasilkan muatan listrik

statis dalam jumlah yang sangat besar melalui proses gesekan. Alat ini diciptakan

oleh Robert Van de Graaff pada tahun 1931. Generator Van de Graaff berfungsi

sebagai mesin pembangkit listrik yang biasa dipakai untuk penelitian di

laboratorium.

Sebuah generator Van de Graaff terdiri atas kubah logam, sisir logam bawah

dan atas, silinder logam di bagian atas dan silinder politena di bagian bawah, dan

sabuk karet yang menghubungkan silinder logam dan silinder politena.

Prinsip kerja generator Van de Graaff sama

dengan menghasilkan muatan listrik dengan cara

menggosok (metode gesekan). Prinsip kerjanya

yaitu ketika arus listrik mengalir dan menggerakkan

motor generator, silinder politena berputar

kemudian menggerakkan sabuk karet. Gesekkan

antara sabuk karet dan silinder politena

menyebabkan sabuk karet bermuatan positif. Sabuk

karet kemudian membawa muatan listrik positif dan

sisir logam bawah menuju sisir logam atas yang

diteruskan ke kubah. Jadi, kubah menjadi bermuatan positif karena muatan negatif

kubah akan tertarik ke sabuk karet untuk menetralkan muatan positif. Sabuk karet

terus bergerak ke bawah lagi dan mengalami gesekan kembali.

Proses ini berlangung terus menerus sehingga kubah mengumpulkan muatan

listrik positif dalam jumlah yang banyak. Pada gambar terlihat bahwa muatan

listrik negatif pada sabuk karet bawah mengalir melalui sisir logam bawah ke

tanah dan dinetralkan. Generator ini dapat menghasilkan tegangan listrik sampai

dua juta volt. Apabila kubah generator ditanahkan, akan terlihat percikan kecil

seperti kilat kecil. Kita juga dapat merasakan kekuatan listrik ini dengan

menerima muatan dari generator pada saat menyentuh kubahnya.

G Hasil Percobaan

Berdasarkan percobaan yang dilakukan, maka hasil yang diperoleh pada

percobaan ini yaitu potongan-potongan kertas yang berada di atas kaleng tersebut

akan melayang ke atas saling menjauh. Hal ini terjadi karena ketika motor

memutar karet gelang, karet tersebut akan mengambil elektron dari tabung

sekering dan didistribusikan ke seluruh bagian karet. Akibatnya, tabung gelas

menjadi bermuatan positif. Karena tabung gelas ini kekurangan elektron, sehingga

menarik elektron yang berada di kabel brush atas. Elektron yang diambil oleh

karet diberikan kepada kabel brush bawah dan akhirnya dialirkan ke tanah.

Seperti yang telah digambarkan di atas bahwa ujung lain dari brush atas

menyentuh kaleng bekas sehingga menarik elektron dari kaleng juga. Akibatnya

kaleng menjadi bermuatan positif dan mengambil elektron dari udara. Hal ini

terjadi berulang-ulang seiring perputaran motor. Dalam waktu singkat, kaleng

tersebut akan kehilangan banyak elektron dan dapat mencapai hingga 12.000 volt

lebih positif dari tanah. Sehingga jika benda bermutan positif didekatkan dengan

alat ini akan saling tolak menolak dan jika benda bermuatan negatif didekatkan

akan saling tarik menarik.

H Tugas

Jawablah pertanyaan berikut dengan singkat dan benar!

1 Bagaimanakah prinsip kerja percobaan generator Van de Graaff Sederhana?

2 Apa manfaat generator Van de Graaff?

3 Pada Percobaan ini, bagaimana kamu membuat elektron pindah dari satu

benda menuju benda lain?

4 Apa yang terjadi pada suatu benda yang tidak bermuatan listrik, jika benda itu

mendapatkan atau kehilangan elektron?

5 Apa yang terjadi jika benda-benda yang bermuatan saling didekatkan?

I Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan, maka kesimpulan yang dapat diambil dari

percobaan ini adalah sebagai berikut:

1 Benda dapat bermuat listrik melaui proses gesekan.

2 Dua buah benda yang bermuatan listrik sejenis didekatkan satu sama lain

akan tolak-menolak dan jika muatan listrik berbeda jenis didekatkan satu

sama lain akan tarik-menarik.

J Daftar Pustaka

Daftar referensi yang digunakan dalam percobaan ini antara lain:

1 Referensi Buku

Ishaq, Mohamad. Fisika Dasar Elektisitas & Magnetisme. Yogyakarta: Graha Ilmu, 2007.

TJahjono, Arief dan Sutrisno. Fisika Dasar II. Jakarta: UIN Jakarta, 2009.

Wariono, Sukis dan Yani Muharomah. Mari Belajar Ilmu Alam Sekitar. Jakarta: CV. Usaha Makmur, 2008.

Wibowo, Tedy. 2007. Inspirasi Sains Fisika. Jakarta: Ganeca Exact, 2007.

2 Referensi Artikel

http://ceeraia.blog.uns.ac.id/2009/10/06/awasledakan-petir-van-de-graff/. 08 November 2010, 8.03 AM

http://en.wikipedia.org/wiki/Van_de_Graaff_generator. 08 November 07.27 AM

http://science.yourdictionary.com/van-de-graaff-generator. 06 November 2010, 11.17 AM

http://scitoys.com/scitoys/scitoys/electro/electro6.html. 05 November 2010, 09.20 AM

http://www.wordiq.com/definition/Van_de_Graaff_generator. 05 November 2010, 09. 30 AM

http://www.daviddarling.info/encyclopedia/V/Van_der_Graaff_generator.html

http://www.scribd.com/doc/39303125/Van-de-Graff-ID. 26 Sepetember 2010, 11.08 AM