Minggu, 23 Desember 2012


BAB I
PENDAHULUAN
     
1.2    Latar Belakang
Robert A. Milikan (1869 – 1953) melakukan percobaan dengan meneteskan minyak melalui dua plat logam dengan beda potensial yang dapat diatur sehingga gaya elektrolistrik mampu membuat tetes minyak berhenti. Pada eksperimen tersebut, jatuhan minyak akan mengalami percepatan kebawah yang disebabkan oleh gaya gravitasi dan pada saat yang sama gerak tetes minyak tersebut dihambat oleh gaya stokes. Sehingga akan terjadi keseimbangan gaya – gaya antara gaya gravitasi dan gaya listrik diantara dua plat konduktor tersebut.
Dalam eksperimen minyak milikan, dibutuhkan Milikan Oil-drop Apparatus , adaptor DC 12 Volt, high voltage DC power supply, multimeter digital, atomizer + minyak, stopwatch, barometer, dan lampu halogen DC 12 Volt. Eksperimen ini dimulai dengan menyemprotkan Atomizer kedalam chamber yang telah dibuka setelah terisi pindahkan pada posisi ionisasi tunggu beberapa detik  kemudian pindahkan ke posisi off. Dalam perlakuan ini, dilakukan pengamatan terhadap tetesan minyak yang telah disemprot tersebut pada mikroskop. Kemudian dilakukan pengaturan jarak dan waktu yang telah ditentukan baik pada saat kecepatan naik maupun turun. Dari hal tersebut, kemudian dihubungkan dengan persamaan yang sudah umum diketahui guna didapatkan nilai muatan elektron dengan hubungannya pada ketetapan Avogadro.
Eksperimen tetes minyak Milikan merupakan eksperimen dalam menentukan muatan satuan elektron (e) dan bilangan Avogadro (N) berdasarkan persamaan Faraday dengan mengetahui sifat diskrit dari muatan elektron. Mengingat hal tersebut merupakan asas paling fundamental dalam mempelajari karakteristik atomik maupun kelistrikan secara mikro, maka eksperimen ini dinilai perlu untuk dilakukan.
      1.3.     Tujuan Percobaan
1.      Menentukan sifat diskrit muatan listrik
2.      Menentukan muatan keunsuran (e).
BAB II
PEMBAHASAN

2.1 Dasar Teori
         Tetes minyak milikan adalah merupakan percobaan yang menunjukkan bahwa muatan electron bersifat diskrit yaitu gaya ke bawah pada tetes milikan (percepatan ke bawah) akan terhambat oleh suatu gaya stokes (gaya penghambat). “Percobaan ini dilakukan dengan menyeimbangkan gaya-gaya antara gaya gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada diantara dua buah pelat konduktor.” (Kennet Krane, 1992: 181).
         Robert Millikan melakukan percobaan dengan menyeimbangkan gaya- gaya antara gravitas dan gaya listrik pada suatu tetes minyak yang ada diantara dua buah pelat konduktor. Ketika minyak jatuh diudara akan mengalami percepatan kebawah ynag disebabkan oleh gaya grafitasi dan pada saat yang sama gerak tetes minyak tersebut dihambat oleh gaya penghambat (gaya stokes). Menurut stokes, bila sebuah benda dilepaskan tanpa kecepatan awal didalam fluida, benda mula-mula akan mendapat kecepatan. (Sissom,1987)Karena mendapat kecepatan maka benda akan bertambah besar pula, hingga mencapai keadaan stasioner. Pada keadaan seperti ini dpat digambarkan hubungan antara gaya stokes dan gaya gravitasi berdasar persamaan berikut:
Fg= Fs…………………………………..(1)
M.g = K.Vf ………………………………….(2)
Dalam keadaan stasioner menjadi:
Fc= Fg+ Fs……………………………….(3)
Een = mg + KVr……..………………………(4)
Dimana E merupakan kuat medan listrik. Secara umum didefinisikan bahwa kuat  medan listrik E di dalam ruang sebagai gaya elektrostatis yang bekerja pada satu satuan muatan di dalam ruang tersebut. (Soedojo,1985).
Percobaan milikan disebut juga sebagai percobaan Oil Drop. Electron mempunyai peran penting dalam mempelajari gejala kelistrikan kemagnetan. Dengan mengembangkan gaya-gaya gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada diantara dua pelat elektroda, masing-masing plat berdiameter 20 cm dan terpisah sejauh 7.67cm. Minyak diteteskan dengan tetesan kecil melalui dua plat logam dengan dua buah plat yang dapat menarik muatan listrik dari tetesan minyak pada palat bagian atas. Jika beda tegangan diatur agar mengimbangi gaya gravitasi pada tetes minyak, maka artikel-partikel minyak yang mengandung muatan akan melayang karena keseimbangan gaya tersebut. Pada keadaan ini gaya gravitasi sama dengan gaya elektrostatik, sehingga muatan dapat diketahui besarnya. (Finn, 1992)
Melalui banyak percobaan dengan tetes minyak milikan yang beragam maka secara umum muatan dapat diperoleh:
en=mg[(Vf+Vr)/EVf] …….………….…………..(5)
Dimana besaran massa m dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan m=4/3πα3σ, sehingga persamaan di atas menjadi:
en=(4/3) πα3σg[(Vf+Vr)/EVf] ………..………………..(6)
Muatan listrik Q di dalam suatu ruang, akan menyebabkan timbulnya mdan listrik did ala ruang tersebut, artinya setiap muatan lain Q yang berada di dalam ruang itu akan mengalami gaya elekstrotati” makin banyak Q makin kuat gaya F dan makin medan listrik yang ditimbulkan oleh Q tersebut.” Sehingga kuat medan listrik di dalam ruang, ditentukan oleh banyaknya muatan Q yang menimbulkan medan listrik tersebut, serta tergantung pada jaraknya dari muatan Q (Peter, 1985: 14).
Percobaan yang dilakukan oleh millikan dapat menyingkap secara meyakinkan bagiamana sifat muatan  listrik dan harga muatan suatu electron (en) maupun bilangan Avogadro (N) dalam satuan system internasional yaitu dengan persamaan:
en=(4/3)πα3σg[1/(1+b/pa)]3/2 [(Vf+Vr) / (ΔV)Vf] …………………..(7)
Nilai dari bilangan Avogadro (N) adalah:
N = 9,625x107(C/kgberat ekivalen) / e (C)…………………(8)
en= muatan tetes minyak (Columb)
Terbukti bahwa beberapa bintik minyak bermuatan listrik, karena efek  gesekan.  Bintik-bintik itu dapat pula memperoleh muatan jika udara dalam apara tersebut diionisasi oleh sinar X atau oleh secuil benda Radioaktif beberapa electron atau ion lalu bertumbukan dengan bintik-bintik minyak itu. (Zemansky,1986).
Dari percobaan Millikan menyimpulkan qe = e merupakan kelipatan bilangan bulat dari nilai tertentu yaitu 1,6 x10−19C dan tdak pernah didapatkan nilai qe = e kurang dari 1,6 x 10−19C. Selanjutnya nilai 1,6 x10−19C disebut muatan elementar (muatan elektron). (Silaban, 1986).
Melalui percobaan tetes minyak milikan ini, tidak hanya electron yang digunakan sebagai acuan di dalam dasar teori, akan tetapi analisa fluida juga memiliki peranan di dalam percobaan.  Aliran fluida merupakan garis lurus didalam medan aliran yang dibuat pada saat waktu tertentu.(Pitts,1977)
                                                         
2.2 Metode Eksperimen
Percobaan ini dilakukan dengan pengamatan secara langsung peristiwa yang terjadi pada system peralatan Milikan.
a.       Tempat dan waktu pelaksanaan
  • Tempat            : Laboratorium Radiasi Fisika
  • Waktu             : Senin, 26 September 2011 (jam ke 3-4)
b.      Alat – alat percobaan
  • System peralatan Milikan
  • Stopwatch besar
2.3  Prosedur percobaan
2.3.1        Menyemprotkan minyak atom (atomic oil) ke dalam plat sejajar Milkan dengan cara menyemprotkan minyak tersebut. Bila perlu bersihkan terlebih dahulu penutup plat sejajar electron sehingga minya atom yang disemprotkan dalam plat lebih banyak yang masuk, sehingga pengamatan lebih mudah.
2.3.2        Mengatur teropong yang terdapat disamping chamber Milikan untuk mengamati tetes minyak yang telah disemprotkan sedemikian hingga pengamat dapat melihat dengan jelas tetes – tetes minyak.
2.3.3        Mengamati salah satu dari beberapa tetes yang ada, kemudian menentukan kecepatan jatuh tetes tersebut. Dengan mengukur jarak tempuh dan waktu yang diperlukan (1 skala yang terlihat pada okuler dikonversi ke meter adalah s=(x/1,875)10-4 , dengan x adalah jumlah skala). Kecepatan tersebut diberi nama v1 dan pengukuran diulang sebanyak 3 kali.
2.3.4        Mengalirkan tegangan listrik pada kedua keeping plat sejajar tersebut sehingga menghasilkan medan listrik yang dapat menahan tetes minyak sehingga diam di antara dua plat, tegangan itu diberi nama U1.
2.3.5        Tegangan diperbesar sehingga tetes minyak bergerak melawan arah gravitasi, tegangan tersebut diberi nama U2.
2.3.6        Menentukan kecepatan tetes minyak akibat gaya listrik U2, kecepatan tersebut diberi nama v2. Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali seperi langkah 3
2.3.7        Selanjutnya mencatat hasil pengamatan dengan melakukan tabulasi data.



2.4 Perhitungan

Data 1
            Dik :    u          =  100 V                      Dit :     V ?
                        x          = 30 skala                                q ?
                        t           = 8,1 sekon                              N ?
            Jawab :

§  s =  =  m

§  v =  

§  q = 2x = 2x

§  N =


Data 2
Dik :    u          =  200 V                      Dit :     V ?
                        x          = 40 skala                                q ?
                        t           = 10,4 sekon                            N ?
            Jawab :

§  s =  =  m

§  v =  

§  q = 2x = 2x

§  N =

Data 3
Dik :    u          = 300 V                       Dit :     V ?
                        x          = 40 skala                                q ?
                        t           = 8,6 sekon                              N ?
            Jawab :

§  s =  =  m

§  v =  

§  q = 2x = 2x

§  N =

Data 4
Dik :    u          = 400 V                       Dit :     V ?
                        x          = 20 skala                                q ?
                        t           = 7,4 sekon                              N ?
            Jawab :

§  s =  =  m

§  v =  

§  q = 2x = 2x

§  N =

Data 5
Dik :    u          = 500 V                       Dit :     V ?
                        x          = 30 skala                                q ?
                        t           = 5,8 sekon                              N ?
            Jawab :

§  s =  =  m

§  v =  

§  q = 2x = 2x

§  N =

Data 6
Dik :    u          = 550 V                       Dit :     V ?
                        x          = 25 skala                                q ?
                        t           = 9,1 sekon                              N ?
            Jawab :

§  s =  =  m

§  v =  

§  q = 2x = 2x

§  N =

























2.4 Pembahasan
Pada dasarnya percobaan ini adalah mengamati peristiwa – peristiwa yang terjadi pada tetes minyak atom yang disemprotkan dalam tabung system peralatan milikan. Awalnya kelompok kami mengalami kesulitan dalam percobaan sebab tetes minyak atom yang masuk dalam tabung setelah disemprotkan cukup sedikit sehingga sulit untuk mengambil data2nya. Sehingga tabung system milikan harus dibersihkan supaya tidak ada sesuatu yang menghambat masuknya semprotan dari minyak atom tersebut. Namun, selanjutnya kelompok kami tidak bisa melihat pencitraan tetesan minyak di dalam system, bahkan setelah berulang kali mencoba. Ternyata faktornya adalah tidak diaturnya kembali teropong untuk mengamati peristiwa didalam tabung sehingga praktikan tidak mendapat citra yang bagus/fokus.
Ketika tetesan – tetesan minyak atom diamati, dengan system belum diberi tegangan (V=0). Maka yang nampak adalah tetes – tetes minyak tersebut berjalan mengarah keatas (sebenarnya kebawah sesuai arah gravitasi bumi), hal ini disebabkan karena teropong yang digunakan untuk mengamati bersifat memperbesar dan membalikkan bayangan. Yang terjadi adalah tetes minyak tersebut jatuh kebawah tertarik/ terpengaruh gravitasi bumi. Dan jika kebawah maka tetes minyak tersebut bergerak melawan arah gravitasi. Sehingga sebenarnya yang terjadi adalah keterbalikan dari fakta sesungguhnya. Dalam percobaan ini juga nampak jikalau tetesan minyak bergerak dengan arah menyerongdari yang seharusnya jatuh kebawah atau keatas, hal ini dikarenakan adanya pengaruh angin dari AC dalam ruangan.
Dalam percobaan ini, ketika system belum dieari tegangan antara dua platnya (V=0) maka akan diperoleh kecepatan rata – rata tetesan minyak atom adalah (2,045) . 10-4 m/s. Tetes minyak yang jatuh (bergerak searah gaya gravitasi) selain mendapat gaya gravitasi dia juga mendapat gaya stokes keatas, gaya stokes tersebut merupakan gaya gesek terhadat tetes minya atom. Kedua gaya itulah yang menyebabkan minyak atom cenderung memiliki kecepatan yang konstan. Kecepatan tersebut diperlukan untuk mencari gaya kesetimbangan gaya, tetes – tetes minyak yang bergerak tersebut akan mengalami kedudukan kesetimbangan ketika system milikan diberi tegangan tertentu antara kedua platnya.




BAB III
PENUTUP



3.1 Kesimpulan

  1. Percobaan Milikan atau yang dikenal juga dengan nama percobaan oil drop dirancang untuk mengukur muatan listrik electron.
  2. Kecepatan naik dan kecepatan turun tetes minyak milikan berpengaruh terhadap penentuan nilai muatan tetes dimana pada keduanya bekerjainteraksi gaya stokes dan percepatan grafitasi dari bumi
  3. Semakin tinggi tegangan yang diberikan , maka muatan tetes nya semakin kecil.
4.      Nilai muatan satuan elektron berdasarkan percobaan dan sifat diskrit dari muatan elektron adalah sesuai dengan variasi tegangan 100 V, 200 V, 300 V, 400 V, 500 V, dan 550 V  secara berturut-turut yaitu sebesar  , sedangkan menurut literatur adalah 1,602.10-19 Coulomb. Perbedaan nilai q antara literatur dengan hasil percobaan yang lumayan jauh kemungkinan disebabkan oleh keterbatasan alat, kurang akuratnya dalam pengambilan data, serta pengaruh lingkungan sekitar.










DAFTAR PUSTAKA

Krane, Kenneth S. 1992. Fisika Modern, alih bahasa : Hans J. Wospakrik dan Sofia Niksolihin. Jakarta : Penerbit Universitas Indonesia.
Dewan pengajar Departemen Fisika. Lab radiasi Departemen Fisika.2011. Modul Materi Bidang Radiasi. Lab radiasi Departemen Fisika.
Krane, Kenneth S. 1992. Fisika Modern, alih bahasa : Hans J. Wospakrik dan Sofia
Niksolihin. Jakarta : Penerbit Universitas Indonesia.
MILIKAN