Fisika Ekperimental e/m Elektron 1 LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA EKSPERIMENTAL LANJUT Percobaan : R-3 Eksperimen e/m Elektron Pelaksanaan Praktikum Hari: JumatTanggal : 23 September 2011 Jam ke :9-10 Oleh : Efinda Putri Normasari Susanto NIM. 080913075 Kerabat dalam kelompok : NiMatut Tamima(080913006) Bandiyah Sri Aprilia (080913049) MarAtus Solikha (080913066) Dosen Pembimbing : Herlik Wibowo, S.Si., M.Si LABORATORIUM RADIASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2010 Fisika Ekperimental e/m Elektron 2 ABSTRAK EfindaPutriNS.LaporanPraktikumFisikaEksperimentalLanjut(Eksperimentale/m Elektron). Laporan. 2011. Padapercobaanini,bertujuanuntukmenentukanelektronpermassapadaelektron dengan membuat grafik antara medan magnet dan kuat arus listrik, serta antara potensial dan kuat arus listrik. Prinsip dalam melakukan percobaan ini adalah jika suatu muatan elektron bergerak di dalam ruang yang berada di bawah pengaruh medan magnet atau medan listrik maka muatan tersebutakanmengalamigayasehinggapergerakanelektronakanmenyimpang.Adanya gejala fisis ini dipertimbangkan sebagai pergerakan muatanelektron didalam medan magnet maupunmedanlistrikpersissepertipartikelyangdilemparkanhorizontaldidalammedan gravitasi bumi. Sistemyangdigunakanterdiridarisebuahtabungkatodedankumparanyang berfungsiuntukmenghasikanmedanmagnet.KumparaninidisebutkumparanHelmholtz yangdigunakanuntukmenghilangkanmedanmedanmagnetikbumidanuntuk memberikan medan magnet yang konstan dalam ruang yang sempit dan terbatas. Elektronyangdihasilkanolehfilamen(yangberlakusebagaikatoda),akibatproses termoelektron,akandipercepatkearahanodayangmempunyaibedategangan(V)terhadap katoda.Dariprinsipkekekalanenergi,jikatidakadausahayangdikenakanpadaelektron, maka elektron tersebut akan mempunyai energi kinetik akibat tegangan (V). Electronyangbergerakdenganenergykineticakibatdaritegangnan(V)akan melewatimedanmagnetyangdidalamnyaterjadigayamagnet(B)sehinggaelectronakan mengalamigayaLorentz.MedanmagnetyangdihasilkanHelmholtzadalahmedanmagnet yangseragam,sehinggaalektronyangbergerakdenganarahkecepatantegaklurusakan medanmagnetakanmemilikilintasanberbentuklingkaransepertiprediksiBohr.Halini akibatdariperubahanarahkecepatanelectrontanpamerubahkelajuannya,yangdisebabkan adanya gaya sentripetal. GayasentripetaldangayaLorentzpadapercobaaninisamabesar,sehinggadengan analisis perhitungan akan kita dapat besar dari (e/m) electron.

Fisika Ekperimental e/m Elektron 3 METODE EKSPERIMEN 1.Menyiapkan semua alat dan bahan yang berkaitan dengan penentuan tegangan, arus listrik dan medan magnet kemudian merangkainya sesuai gambar.

(Voltmeter & Ampermeter)Power Supply

Rangkaian alat eksperimen Tabung sinar katode dalam kotada muatan spesifikasi elektron e/m 2.Menentukantegangananodasebesar300voltdenganmenentukanjari-jaridilingkaran berwarnabiruadalah8cm,Kemudianmencatatbesarnyaarusyangterukur,padasaat lintasan electron berbentuk lingkaran, seperti gambar berikut: 3.MelakukanVariasitegangananodadari300volt200voltdenganintervalpenurunan 10. Mencatat perubahan arus yang terukur setiap perubahan variasi tegangan, sedemikian sehingga diameter lingkaran tepat 8 cm Fisika Ekperimental e/m Elektron 4 4. Memasukkandatadenganmenggunakantabel.Kemudiankitamenentukanmedan magnet dengan menggunakan tabel.5.Membuatgrafikhubunganantarategangandengankuadratarus,menentukanpersamaan regresi sebagaimana dirumuskan sebagai: V= k I 6.Untuk membuat grafik k terhadap Bmenggunakan rumus berikut:

=

(B) 7.Menentukan e/m darigradien garis grafik pada langkah nom 6 diatas. 8.Membandingkan dengan literature :

Fisika Ekperimental e/m Elektron 5 ANALISIS DATA Data yang diperoleh:-Jumlah lilitan kumparan (n) = 130 lilitan -Jari jari kumparan (R) = 0,15 0,0005 m -Jari jari lintasan electron ( r) = (0,04 0,0005) m Tabel hasil Pengamatan Tegangan (V) dan Arus (I) r (konstan) = 0,04 m Tegangan (V) 300290280270260250240230220210200 Kuat arus (A)1.271.241.231.221.221.221.161.091.081.071.07 Tabel V = f(I) V (Volt)I(A)InoRrr(4/5)^3e/m 2001.071.14491300.0000012560.150.040.00160.5123.59931E+11 2101.071.14491300.0000012560.150.040.00160.5123.77927E+11 2201.081.16641300.0000012560.150.040.00160.5123.88626E+11 2301.091.18811300.0000012560.150.040.00160.5123.9887E+11 2401.161.34561300.0000012560.150.040.00160.5123.67495E+11 2501.221.48841300.0000012560.150.040.00160.5123.4608E+11 2601.221.48841300.0000012560.150.040.00160.5123.59924E+11 2701.221.48841300.0000012560.150.040.00160.5123.73767E+11 2801.231.51291300.0000012560.150.040.00160.5123.81333E+11 2901.241.53761300.0000012560.150.040.00160.5123.88608E+11 3001.271.61291300.0000012560.150.040.00160.5123.8324E+11 Rata - rata3.75073E+11 Fisika Ekperimental e/m Elektron 6 Membuat Grafik hubungan antara V dan I Dengan memisalkandanNo.xyxyxy 11,613002,5990000483 21,542902,3784100446,6 31,512802,2878400422,8 41,492702,2272900402,3 51,492602,2267600387,4 61,492502,2262500372,5 71,342401,8057600321,6 81,192301,4252900273,7 91,172201,3748400257,4 101,142101,3044100239,4 111,142001,3040000228 jumlahx=15,11y=2750x=21,09y=698500xy=3834,7 Mencari dengan rumus kuadrat terkecil Mencari m ( )22 =x x ny x xy nm 2) 11 , 15 ( ) 09 , 21 ( 11) 2750 )( 11 , 15 ( ) 7 , 3834 ( 11= m 31 , 228 99 , 2315 , 41552 7 , 42181= m68 , 32 , 629= m98 , 170 = mMencari( ) =222x x nxy x y xn 2) 11 , 15 ( ) 09 , 21 ( 11) 7 , 3834 )( 11 , 15 ( ) 2750 )( 09 , 21 (= n31 , 228 99 , 23132 , 57942 5 , 57997= nFisika Ekperimental e/m Elektron 7 68 , 318 , 55= n00 , 15 = n Mencari( ) ( ) ( )( ) (((

+ = 222 2222 221x x nxy n y xy x y xynyS ( ) ( )( ) ( ) ((

+ =22 22) 11 , 15 ( ) 09 , 21 ( 113834,7 11 (2750) 3834,7 15,11 2 2750 21,096985002 111Sy ((

+ =64 , 165 21 , 166161754165 5 318682743, 159493125698500912Sy((

=68 , 32564546,5698500912Sy| | 1612,40912=Sy| | 179,162=Sy13,38 =Sy Mencari simpangan baku terbaik (Sm) ( )y mSx x nnS = 22 ( ) ( )13,3811 , 15 21,09 11112 =mS 13,3868 , 311 =mS Mencari simpangan baku terbaik (Sn) ( )y nSx x nxS = 222 ( )( )13,3811 , 15 21,09 1121,092 =nS 03 , 32 = Fisika Ekperimental e/m Elektron 8 Jadi persamaan regresinya adalah

Maka slope dan intercept garis lurus terbaik dari I dan V adalah Dengan menganalogikan sama dengan , sehingga akan diperoleh nilai k yaituSedang menurut analisis perhitungan :

Prosentasi Kesalahan hitung antara k dari regresi dengan k analisis:

Menghitung nilai e/m Dari persamaan:

dan

0 50 100 150 200 250 300 00.511.52 V I Grafik Hubungan I dan V Series1 y=(170,9823,13)x+(15,0032,03) Fisika Ekperimental e/m Elektron 9 Maka diperoleh :

=

=

=

=

=

=

=

Jadi (

(

C/kg Prosentasi Kesalahan hitung:

Fisika Ekperimental e/m Elektron 10 Prosentasi kesalahan ukur :

Fisika Ekperimental e/m Elektron 11 PEMBAHASAN Eksperimene/mdapatmengamatilintasanelectrondalamtabunggelasdisebabkan adanyamedanmagnetseragamyangmembelokkanelectron,sertamembuatelectron mengalamigayaLorentssehinggaakanmembentuklintasanberbentuklingkaran.Medan magnetyangseragamdanbedapotensialyangdiberikanterusmenerussehinggaelectron bergerak melingkar secara kontinyu tanpa ada perubahan kelajuan. Selain itu electron adalah suatuimateri.Olehkarenaitukitadapatmengamatilintasanelectrontersebutdenganmata kita. Untuk memperjelas juga dalam pengamatan ditutp dengan sebuat perangkat biasayang berfungsiuntukmengurangiintensitascahayalainsehinggakitadapatdenganjelas mengamati lintasa electron. Hasileksperimenmenunjukkanbahwapadasaatnilaitegangan(V)diperkecilmaka diameterlintasanelectronakanikutmengecil,danuntukmembuatdiameterelectrontetap maka arus pun harus dikecilkan. Hal ini sesuai dengan persamaan:

Dari rumus tersebut dapat dilihat bahwa tegangan berbanding lurus dengan arus yang diberikan.Selainitu,semakinbesarnilaikuatarusnyamakamedanmagnetyangdihasilkan oleh kumparan Helmholtz semakin besar pula. Medan magnet yang besar akan membelokkan elektrondengankuatsehinggadiameterlintasanelektronsemakinkecilkarenadiameter elektron berbanding terbalik dengan medan magnet. Hasildaripercobaaninicukupjauhdarireferensi(e/m=1,7588.10C/kg),yaitu sebesar3,76.10C/kg.sehinggakesalahanyangpercobaanmencapai113,78%.Halini disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu kondisi alat yang kurang baik, adanya perbedaan hasil sesungguhnyadenganpenglihatanpraktikan(adanyatabunggelassehinggamunculindeks biasyangakanmempengaruhipenglihatanpraktikanyangakanmenyebabkanpengukuran kurang akurat). Selainitudarianalisisdatapercobaaninijugadiperolehsuatupersamaanregresi linear untuk membuat grafik hubungan antara I dan V. Yakni :

,untukmaka .Sehinggadiperoleh persamaan. Fisika Ekperimental e/m Elektron 12 KESIMPULAN Lintasanelektronyangberbentuklingkaranpadaalatpercobaanuntukmenentukan hargae/mdikarenakanadanyaperubahanarahdankecepatanelektronyangbergerakdalam medanmagnet(kumparanHelmholtz).Lintasanyangberbentuklingkarantersebutakan berubahmenjadilebihkeciljikateganganatauarusyangdiberikandikecilkan,dan sebaliknya. Dari percobaan dihasilkan nilai nilai sebagai berikut: 1.PersamaanregresilinearhubunganantaraVdenganIadalah 2.Nilai 3.Nilaie/mdaripercobaanadalah3,76.10C/kg,dengankesalahanukursebesar 113,78% 4.Terdapatbeberapafaktoryangmenyebabkankesalahansampaimencapai113,78%, yaitukondisialatyangkurangbaik,adanyaperbedaanhasilsesungguhnyadengan penglihatanpraktikan(adanyatabunggelassehinggamunculindeksbiasyangakan mempengaruhipenglihatanpraktikanyangakanmenyebabkanpengukurankurang akurat). Fisika Ekperimental e/m Elektron 13 DAFTAR PUSTAKA Alonso, M dan finn,E.J, Fundamental University Physics, Volume II addison Wisely, 1983 images.uninoli.multiply.multiplycontent.com Bahtiar,Ayi.2007.ListrikdanMagnetII.Tersedia:http://phys.unpad.ac.id/wp-content/uploads/2009/02/handout-listrik-magnet-ii.pdf (23 September 2010). Tipler, Paul A.(2001). Fisika untuk Sains dan Teknik jilid 2 edisi ketiga.Jakarta: Erlangga. Krane,KennethS.1992.FisikaModern,alihbahasa:HansJ.WospakrikdanSofia Niksolihin.Penerbit Universitas Indonesia : Jakarta