LAPORAN AKHIRPRAKTIKUM 4

TETES MINYAK MILIKAN

Disusun oleh:

Andira Muttakim0700044

Teman sekelompok:Enung Yanuar Rosana

0706468

Dosen pembimbing:Drs. Parlindungan Sinaga, M. Si.

Waktu praktikum:Selasa, 24 November 2009 pukul 10.20 – 12.00 WIB

PROGRAM STUDI FISIKAJURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

2009

Tujuan

Menentukan muatan elektron dari muatan ion tetes minyak silikon.

Alat dan Bahan

1. Oil drop apparatus 1 set.2. Vacum tube power supply 1 buah.3. Power supply 1 buah.4. Alat penyemprot 1 buah.5. Minyak silikon dengan massa jenis 970 kgm-3 secukupnya.6. Tissue secukupnya.7. Kabel penghubung secukupnya.8. Stop watch 1 buah.

Dasar Teori

Percobaan tetes minyak milikan dilakukan oleh Robert A. Milikan (1868 – 1953). Dalam percobaannya ia berhasil menemukan harga muatan elektron secara akurat dan menunjukkan bahwa muatan elektron bersifat diskrit. Elektron mempunyai peran penting dalam mempelajari gejala kelistrikan dan kemagnetan. Dalam eksperimen ini, kita menyemprotkan minyak dalam bentuk hujan tetes-tetes minyak dari atomizer. Setelah diamati hujan tetes-tetes minyak tersebut tampak seperti bintang kecil-kecil yang jatuh perlahan-lahan yang dipengaruhi gaya gravitasi dengan kecepatan yang bergantung pada massanya, viskositas udara dan gaya stokes. Sehingga dari pengamatan tersebut, kita dapat menentukan harga muatan elektron dan menunjukken bahwa elektrom bersifat diskrit.

Percobaan tetes minyak milikan dilakukan sebagai berikut :

Robert Millikan melakukan percobaan tersebut dengan menyimbangkan gaya-gaya antara gaya gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada di antara dua buah pelat elektroda. Dengan mengetahui besarnya medan listrik, muatan pada tetes minyak yang dijatuhkan (droplet) dapat ditentukan. Dengan mengulangi eksperimen ini sampai beberapa kali, ia menemukan bahwa nilai-nilai yang terukur selalu kelipatan dari suatu bilangan yang sama. Ia lalu menginterpretasikan bahwa bilangan ini adalah muatan dari satu elektron sebesar 1,602×10−19 C.

Berdasarkan gaya-gaya yang bekerja pada tetes minyak, tersebut dapat kita cari muatannya.Pergerakan ion sebelum diberi medan listrik, adalahF A+FS=W

F A+k v'=mg

Dengan kehadiran medan listrik,F A+FC=W +FSF A+qE=mg+k v ' '

Diketahui,

E=Vd , dengan d adalah jarak antar plat.

k=6 π r, dengan adalah viskositas udara dan r adalah jari-jari ion.

Karena tetesan berbentuk bola, maka jari-jarinya dapat dihitung

m=ρ ( 43π r3)

Padawaktu tertentu ion akan bergerak dengan persamaan W=k v ', dimana kecepatan pada saat itu merupakan kecepatan terminal, makaW=FSmg=6π r v '

ρ( 43π r3)g=6π r v'

r=√ 92v '

ρg

Dengan menggunakan persamaan,F A+FS=WW−FA=FSg (mm−mu )=k v '

k=Vg (ρm−ρu )

v '

k= gv ' ( 4

3π r3) (ρm−ρu )

Maka, persamaanF A+FC=W +FSW−FA=FC−FS

g( 43π r3) (ρm−ρu )=qE− g

v ' ( 43π r3) (ρm−ρu )v ' '

qE=g( 43π r3) (ρm−ρu )+ g

v ' ( 43π r3) (ρm− ρu )v ' '

q Vd

=g( 43π r3) (ρm−ρu )(1+ v

' '

v ' )q= gd

V ( 43π r3) (ρm−ρu )( v '+v' 'v ' )

q=4 πgd3V ( 9

2v '

ρg )32 ( ρm−ρu )( v '+v ' 'v ' )

q= 4 πd3 ( 9

2❑

( ρm− ρu ) )32 ( ρm−ρu ) ( v 'g )

12( v '+v ' 'V )

Prosedur Percobaan

1. Mempersiapkan peralatan/alat kerja yang dibutuhkan.2. Menyalakan power supply dan menyalakan lampu yang ada pada alat agar gerak partikel dapat

diamati.3. Menyemprotkan minyak silikon yang telah disediakan, disemprotkan pada alat melalui lubangnya

sebanyak 2 – 4 kali hingga pasti bahwa minyak telah masuk ke dalam tabung ionizer.4. Mengamati tetesan minyak yang jatuh (bergerak dalam alat) melalui teleskop.5. Mengaktifkan saklar pengatur medan polaritas/ medan listrik. Apabila ada ion yang berubah arah,

maka ion tersebut di amati.6. Menetapkan skala pengamatan GLB ion melalui mikroskala yang tertera di dalam alat dan mencatat

waktu yang diperlukan ion untuk bergerak sejauh jarak yang telah ditetapkan tersebut ( d), baik sebelum diberi medan listrik maupun sesudah diberi medan listrik dengan menggunakan stopwatch, dan mencatat data jarak dan waktu yang ditempuh oleh ion selama bergerak.

7. Melakukan pengamatan dan pengukuran secara berulang sampai 5 atau 10 kali pengukuran hingga diperoleh hubungan jarak lintasan ion dengan waktu tempuh yang dilaluinya.

Tabel Hasil Pengamatan

Jarak antar plat (d) = 4 mmTegangan sumber (VAB) = 400 voltMassa jenis minyak (m) = 970 kg/m3

Massa jenis udara (u) = 1,29 kg/m3

Koefisien kekentalan udara () = 1,85 x 10-5 kgm-1s-1

Percepatan grafitasi (g) = 9,8 m/s2

Jarak pengamatan lintasan ion (y) = 0,8 mm

Tabel hasil pengamatanNo. y (mm) t' (s) t'' (s)

1 0.80 6.66 4.472 0.80 13.54 2.753 0.80 12.31 3.314 0.80 11.62 3.035 0.80 8.81 3.256 0.80 9.34 2.50

Pengolahan Data

Dari data yang didapatkan, kita dapat menghitung muatan ion dengan menggunakan persamaan:

q= 4 πd3 (ρm−ρu )( 9

2 (ρm−ρu ) )32 ( v 'g )

12 ( v '+v ' 'V )

Diamana, v'= yt '

merupakan kecepatan ion saat tidak diberi medan listrik, dan v' '= yt ' '

merupakan

kecepatan ion saat diberi medan listrik. Maka, persamaannya menjadi:

q=4 πd3 (ρm−ρu )( 9

2 (ρm−ρu ) )32 ( yg t' )

12 ( yV (1

t '+ 1t ' ' ))

Tabel perhitungan secara statistik:

No. y (mm) t' (s) t'' (s) q (C) e (C)

1 0.80 6.66 4.47 1.070087E-18 6.24217 1.85585E-19 2.00410E-402 0.80 13.54 2.75 8.782196E-19 5.12295 1.52310E-19 3.65533E-403 0.80 12.31 3.31 8.070653E-19 4.70788 1.39969E-19 9.89682E-404 0.80 11.62 3.03 9.016304E-19 5.25951 1.56370E-19 2.26767E-405 0.80 8.81 3.25 1.048197E-18 6.11448 1.81789E-19 1.07334E-406 0.80 9.34 2.50 1.225559E-18 7.14909 2.12549E-19 1.69086E-39

Jumlah: 3.58059E-39Rata-Rata: 5.76601 1.71429E-19

rerata banyaknya

elektron dalam ion

(e )=√∑ (e−e )2

n−1 C

(e )=√ 3,58059×10−39

10−1 C

(e )=0,26760×10−19 C

Maka, besarnya nilai muatan elektron (e) berdasarkan perhitungan secara statistik adalah:

e=(1,71±0,27 )×10−19 C

Analisis Data

Berdasarkan pengamatan ion dan hasil perhitungan, kita memperoleh muatan ion (q). Muatan ion tersebut dibagi sesuai dengan rentang percobaan sebelumnya yang dilakukan oleh Milikan, yakni 2×10−19 sampai 1,5×10−19, kemudian kita cari reratanya sehingga didapatkan jumlah elektron dalam ion tersebut.

Dengan metode statisitik kita dapatkan besar muatan elementer elektron sebesar:

e=(1,71±0,27 )×10−19 Cdengan kesalahan presisi sebesar,

∆ee×100 %=0,27

1,71×100 %=15,79%

dan kesalahan akurasi sebesar,

|e lit eratur−e|eliteratur

×100 %=|1,602×10−19−1,71×10−19|

1,602×10−19 ×100 %=4,46 %

Dapat kita lihat terdapat kesealahan akurasi dan presisi yang cukup besar, hal ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor, antara lain:- Sulitnya melihat skala pada alat tetes minyak,- Ketelitian penglihatan praktikan sendiri saat mengamati pergerakan ion tetes minyak,- Ketidakpastian dari peralatannya sendiri seperti power supply,- Ketepatan saat menentukan besarnya waktu yang diperlukan ion tetes minyak saat GLB.

Kesimpulan

Dari percobaan ini kita dapatkan besar muatan elementer dari elektron, yakni sebesar (1,71±0,27 )×10−19 C, dengan kesalahan presisi sebesar 15,79% dan kesalahan akurasi sebesar 4,46%.

Sumber Referensi

Beiser, Arthur. 1987. Konsep Fisika Modern (Terjemahan oleh The Houw Liong). Jakarta: Erlangga.

Halliday, David dan Resnick, Robert. 1984. Fisika (Terjemahan Pantur Silaban dan Erwin Sucipto).

Jakarta: Erlangga.

Tim Dosen Fisika UPI. 2009. Eksperimen Fisika I. Bandung: Jurusan Pendidikan Fisika FPMIPA UPI.