Proposal Penelitian

Eksperimen Tetes Minyak Milikan

Ali Ikhsanul Qauli 1006659123

Khairi Trisnayadi 1006703465

Fera Gustina Purwati 1006774165

Departemen Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Indonesia

2013

Eksperimen Tetes Minyak Millikan

1. Pendahuluan

Fenomena kelistrikan telah dikenal oleh banyak orang bahkan pada saat sebelum

masehi. Adanya perkembangan pemahaman mengenai fenomena tersebut secara

tidak langsung berhubungan dengan perkembangan atom. Democritus (460-370

S.M) telah mencetuskan bahwa atom adalah suatu materi penyusun benda-benda

yang tidak bisa dibagi lagi. Selanjutnya Benjamin Franklin (1706-1790 M)

menyebutkan adanya muatan positif dan negatif, namun belum menemukan

muatan elementer. Muatan dalam suatu benda masih dianggap suatu hal yang

kontinyu, tidak diskrit. Lalu Dalton (1766-1844) menyebutkan bahwa didalam

atom terdapat persebaran muatan postif dan negatif, dengan demikian benda yang

disusun oleh atom memiliki muatan.

Robert Andrew Millikan (1910) mengusulkan penelitian muatan elementer dapat

didapat dari perhitungan suatu gaya pada elektron dengan medan listriknya.

Penelitian tersebut dilakukan dengan melihat perilaku dari partikel yang memiliki

muatan q dan massa m dalam medan listrik atau medan magnet dengan rasio q/m.

2. Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mencari nilai muatan elemeter dengan

menggunakan sampel liquid (minyak).

3. Alat dan bahan

1. Perangkat alat percobaan Milikan (LeyboldTM

)

2. 2 buah jam henti digital

3. Barometer

4. Kabel konektor

5. Condenser

6. Minyak sebagai sampel

4. Teori Dasar

Perhitungan besaran muatan elementer dilakukan dengan prinsip gerakan dari

benda yang membawa muatan positif dan negatif. Maka digunakan hukum

Newton II mengenai gerak, lalu disesuaikan dengan keadaan sistem. Pada

penelitian ini sistem meliputi piringan logam yang diberi beda potensial, tetesan

cairan dengan massa dan radius tertentu, serta pengkondisian udara dalam wadah

sehingga memiliki suhu dan terkanan yang tertentu juga. Sampel yang digunakan

adalah liquid yang berupa minyak, karena dapar mengurangi kemungkinan eror

saat proses evaporasi. Tetesan minyak didapat dengan menggunakan atomizer.

Ada beberapa cara yang bisa dilakukan untuk mendapatkan besar muatan

elementer, salah satunya adalah dengan membandingkan kecepatan terminal tetes

minyak saat turun (tidak ada gaya listrik yang bekerja) dan kecepatan terminal

saat naik (ada gaya listrik yang mengenai partikel).

Satu tetes minyak yang memiliki radius r dan massa m akan mengalami gaya

gravitasi dan gaya hambat fluida selama jatuh. Sehingga bisa dirumuskan dengan:

∑

0 (1)

Kemudian gerakan tetesan minyak yang berada dalam medan listik E saat naik

dapat dirumuskan :

∑

0 (2)

Dengan mengeliminasi faktor k dari persamaan (1) dan (2), akan diperoleh

persamaan :

(3)

dengan

Kemudian kita mengeliminasi jari-jari tetesan minyak r dengan perumusan:

(

)

Dengan b adalah faktor koreksi dan P adalah tekanan udara. Untuk mendapatkan

jari-jari tetesan minyak dari hasil percobaan ini, dikalkulasikan dari persamaan

diatas dengan menyusunnya menjadi persamaan :

Dapat disederhanakan dengan menggunakan

dan

Sehingga didapatkan dengan mengambil solusi persamaan

akar yang bernilai positif maka dihasilkan

√ (4)

Maka dengan persamaan (4) dan (3) bisa kita cari nilai muatan q dari tetesan

minyak dari sampel.

5. Metode Penelitian

Proses pencarian muatan elementer elektron bisa diukur secara langsung dengan

menyusun kembali percobaan yang dilakukan oleh R.A Milikan. Selain itu

peneliti mengumpulkan informasi dari buku dan jurnal sebagai studi literatur agar

pengukuran dilakukan secara benar dan data diolah dengan tepat. Data hasil

percobaan yang sudah diolah dan juga informasi yang didapat disusun dalam

laporan hasi penelitian.

Prosedur percobaan

1. Merakit peralatan eksperimen secara benar, cocokan tabung atomizer pada

tempat yang sudah disediakan, pastikan nozzle untuk menyemprotkan

minyak berada pada posisi diantara dua boreholes pada penutup akrilik

dari Millikan chamber;

2. Memasukkan minyak yang digunakan sebagai sampel percobaan pada

tabung atomizer;

3. Mengkondisikan percobaan dalam ruangan gelap, untuk membantu

penulisan data menggunakan penerangan kecil;

4. Memasang beda potensial dari 500 Volt sampai 600 Volt pada power

supply;

5. Memasukan minyak yang sudah di atomisasi dengan menyemprotkannya

ke arah Millikan chamber ( piringan kapasitor);

6. Mengamati tetesan minyak dalam Millikan chamber akan berada dalam

medan listrik sehingga secara perlahan-lahan naik (dalam pengamatan ini

terlihat sebagai tetesan yang jatuh karena microscopic image). Memilih

tetesan minyak yang jatuhnya konstan, karena ini berhubungan dengan

massa tetesan tersebut. Jika massanya besar maka tetesan akan jatuh

dengan cepat dan jika massanya terlalu kecil maka akan terjadi loncatan

yang disebabkan oleh gerak Brownian sehingga perhitungan waktu yang

didapatkan tidak sesuai;

7. Mengukur waktu tetesan minyak yang jatuh secara konstan;

8. Memutar tombol secara cepat kearah sebaliknya untuk mendapatkan beda

tegangan kearah 0 Volt;

9. Mengamati tetesan yang naik (kenyataannya turun) dan mengukur

waktunya;

10. Melakukan pengamatan untuk mendapat 10 data pengukuran masing-

masing;

11. Memvariasikan pengukuran dengan mengkondisikan bebas dari medan

listrik;

12. Mengamati tetesan minyak yang terjadi, menghitung waktunya.

6. Jadwal Kegiatan

N

o Kegiatan

Pekan ke-

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

2 Studi literature

3 Perumusan proposal awal

4 Presentasi proposal awal

5 Menyelidiki sampel

6 Pengambilan data eksperimen

7 Pengolahan data dan analisis

8 Laporan hasil percobaan

7. Referensi

1. http://web.neo.edu/rjones/Pages/1014new/Lecture/chemistry/chapter_8/page

s/history_of_atom.html#democritus%20anchor, diakses 9 Maret 2013 pukul

10.30

2. Advanced Laboratory, Physics 407. Milikan Oil-Drop Experiment,

Universiti of Wisconsin, Madison, Wascinson 53706.

3. Brandt Siegmund, The Harvest of a Century, Oxford, New York, 2009.