Pengukuran Tetapan Hall dan Rapat Pembawa Muatan dengan

Metode Efek Hall

Praktikum Fisika Zat Padat-FZP 3 Lab. Fisika Material dan Instrumentasi FMIPA UGM 2014

1. Ervanggis M.K. (11/312981/PA/13616) 2. Khoirul Faiq M. (11/320089/PA/14325)

Pendahuluan

Tujuan

Metode Eksperimen

Hasil Percobaan

Pembahasan

Kesimpulan

Pendahuluan Efek Hall merupakan efek berbeloknya aliran listrik (elektron) dalam pelat

konduktor (dalam praktikum ini digunakan Tungsten/Wolfram) karena pengaruh medan magnet. Kejadiannya mengikuti aturan “tangan kanan” gaya Lorentz mengenai interaksi arah medan magnet dengan arah arus listrik. Dari pembelokan muatan elektron tersebut terjadi akumulasi di salah satu bagian material (sampel) sehingga menimbulkan beda potensial yang disebut dengan tegangan hall (VH).

Picture from : wikipedia.org/Hall Effect

Animasi Efek Hall (source : youtube.com)

Physics Animation-Model- The Hall-

Effect.mp4

NEXT

Pendahuluan

Efek Hall didasarkan pada efek medan magnetik terhadap partikel bermuatan yang bergerak.

Ketika ada arus listrik yang mengalir pada pelat konduktor, Efek Hall yang ditempatkan dalam medan magnet yang arahnya tegak lurus arus listrik, pergerakan pembawa muatan akan berbelok ke salah satu sisi dan menghasilkan medan listrik.

Hasil keluaran dari efek hall ini akan menghasilkan sebuah tegangan yang proporsional dengan kekuatan medan magnet yang dideteksi. Akibatnya, medan listrik terus membesar hingga gaya Lorentz yang bekerja pada partikel menjadi nol. Hal ini akan menghasilkan perbedaan tegangan ketika pelat konduktor dialiri arus listrik. Perbedaan potensial antara kedua sisi pelat kondutor tersebut disebut potensial Hall. Potensial Hall ini sebanding dengan medan magnet dan arus listrik yang melalui plat tersebut.

NEXT

Tujuan

1. Mempelajari gejala fisika yang dinamakan “Efek Hall”

2. Menentukan nilai “Tetapan Hall” dan “Rapat Pembawa Muatan” dengan Metode Efek Hall

NEXT

Metode Eksperimen Tata laksana :

1. Alat dan bahan dirangkai sesuai skema percobaan.

2. Cuplikan diletakkan antara kutub magnet.

3. Ib diatur pada 1A.

4. Arus hal divariasikan dari 0,4-3,2 A.

5. Pada setiap variasi arus hall, tegangan hall yang dihasilkan dicatat.

6. Langkah 4 dan 5 diulangi untuk nilai Ib=2 A.

NEXT

Metode Eksperimen

Analisa Data

nH : rapat pembawa muatan (carrier/m3)

RH : tetapan Hall (m3/C) B0 (Ib=1A) : 124,7 gauss B0 (Ib=2A) : 263 gauss q : 1,6 x 10-19 C a : 0,05 mm m : gradien grafik VH vs IH

NEXT

Hasil Percobaan

a. Ib=1 A

IH(A) VH(x10-6 V)

0.4 10.70

0.8 -0.20

1.2 -20.10

1.6 -35.90

2.0 -43.00

2.4 -50.40

2.8 -53.00

3.2 -69.60

3.6 -71.90

4.0 -85.70

-100.00

-80.00

-60.00

-40.00

-20.00

0.00

20.00

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

VH

(x1

0-6

V)

IH(A)

Datenrei

hen1

VH vs IH

NEXT

m -0.00002539

∆m 0.00000166

Hasil Percobaan

b. Ib=2 A

IH(A) VH(x10-6 V)

0.4 -20.50

0.8 -38.00

1.2 -60.70

1.6 -65.80

2.0 -52.80

2.4 -70.50

2.8 -70.70

3.2 -72.00

3.6 -77.90

4.0 -114.50

-140.00

-120.00

-100.00

-80.00

-60.00

-40.00

-20.00

0.00

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

VH

(x10

-6 V

)

IH(A)

Daten…

VH vs IH

NEXT

m -0.00002465

∆m 0.00000257

Hasil Perhitungan a. Ib=1 A

nH±∆nH = (61,4 ± 4,0) x 1024 elektron/m3

RH±∆RH = -(10,0 ± 0,7) x 10-8 m3/C

b. Ib=2 A

nH±∆nH = (133,4 ± 13,9) x 1024 elektron/m3

RH±∆RH = -(4,7 ± 0,5) x 10-8 m3/C

Referensi :

(source : G.J. Caravelli,2006)

NEXT

Medan magnet yang digunakan berorde 10-4 T

Medan magnet yang digunakan berorde 10-3 T

G.J. Caravelli, 2006

www.sestechno.com

NEXT

Pembahasan

NEXT

Setelah dilakukan variasi IH,diperoleh nilai VH yang tertera dalam tabel. Hasil yang diperoleh kemudian diplot dalam grafik hubungan IH vs VH .

Dari grafik tersebut, gradien grafik yang terbentuk adalah negatif, sehingga nilai tetapan Hall (RH) untuk Tungsten juga negatif.

Sehingga dapat diketahui bahwa mayoritas pembawa muatan pada Tungsten adalah elektron.

Tungsten termasuk ke dalam jenis konduktor yang baik. Oleh karenanya Tungsten banyak digunakan dalam piranti elektronik.

Dari hasil perhitungan didapatkan bahwa semakin besar nilai medan magnet B0, maka nilai rapat pembawa muatan nH juga semakin besar.

Dari hasil yang diperoleh didapat bahwa semakin besar nilai nH, maka nilai RH semakin kecil. Hal ini berarti semakin besar rapat muatan pembawanya, maka tetapan Hallnya semakin kecil.

Sehingga hasil ini juga menunjukkan bahwa semakin besar nilai B0, nilai kontanta hall RH semakin kecil.

Pembahasan

NEXT

Hasil yang diperoleh memiliki perbedaan orde dengan referensi (G.J. caravelli,2006) karena nilai medan magnet yang digunakan pada eksperimen relatif kecil (berorde 10-4 T), sedangkan pada referensi menggunakan medan magnet yang berorde 10-3 T.

Ada beberapa hal yang penting untuk diperhatikan dalam eksperimen efek Hal, antara lain :

• Pembacaan skala pada multimeter digital harus teliti

• Meminimalkan goncangan dari luar, karena dapat mempengaruhi kinerja alat

Beberapa hal yang perlu ditingkatkan, antara lain :

• Memperbanyak data dengan memvariasi nilai IH .

• Pengukuran dilakukan dalam beberapa variasi Ib.

• Pengujian dilakukan dengan ketebalan bahan yang berbeda.

• Pengujian dilakukan pada bahan dengan jenis pembawa muatan yang berbeda, sehingga diperoleh suatu pembanding antara bahan satu dengan yang lain.

Kesimpulan 1. Efek Hall merupakan efek berbeloknya aliran listrik (elektron) dalam pelat

konduktor karena pengaruh medan magnet. Dari pembelokan muatan elektron tersebut terjadi akumulasi di salah satu bagian material sehingga menimbulkan beda potensial yang disebut dengan tegangan hall (VH).

2. Nilai Tetapan Hall (RH) dan Rapat Pembawa Muatan (nH) hasil eksperimen :

a. Ib=1 A

nH±∆nH = (61,4 ± 4,0) x 1024 elektron/m3

RH±∆RH = -(10,0 ± 0,7) x 10-8 m3/C

b. Ib=2 A

nH±∆nH = (133,4 ± 13,9) x 1024 elektron/m3

RH±∆RH = -(4,7 ± 0,5) x 10-8 m3/C

Nilai tetapan Hall untuk Tungsten bernilai negatif karena mayoritas pembawa muatannya adalah elektron.

NEXT

END