BAB IPENDAHULUAN

1.1 Tujuan PercobaanPraktikum Tetes Minyak Milikan ini bertujuan untuk menentukan muatan

elementer dengan metode tegangan ambang dan dengan metode kecepatan gerak naik

dan turun.

1.2 Dasar TeoriRobert Milikan dari Universitas Chicago mempublikasikan eksperimennya pada

tahun 1910. Eksperimen ini membuktikan keragu-raguannya tentang isi yang dibawa oleh

diskrit negatif dan positif masing-masing pada jarak yang sama.(Marcello.1992)

Percobaan Milikan atau yang dikenal sebagai percobaan oil drop dirancang guna

pengukuran muatan listrik elektron. Percobaan ini dilakukan dengan menyeimbangkan

gaya-gaya antara gaya grafitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada

di antara dua plat elekroda. Muatan pada tetes minyak yang dijatuhkan (droplet) dapat

ditentukan dengan mengetahuai besarnya medan listrik. Eksperimen Miliakn ini diulangi

beberapa kali, sehingga ditemukan bahwa nilai-nilai yang terukur selalu merupakan

kelipatan dari bilangan yang sama. Milikan mwnginterpretasikan bahwa bilangan ini

merupakan muatan dari satu elektron yaitu 1,602×10-19 coulomb. (Thompson,2001).

Besarnya muatan didalam elektron ditemukan melalui percobaan tetes minyak

Milikan sebagai berikut:

Minyak disemprotkan ke dalam tabung yang bermuatan listrik. Gaya tarik grafitasi akan

mengendapkan tetes minyak yang turun. Apabila tetesan minyak diberi muatan negatif,

maka tetesan minyak akan tertarik ke kutub positif medan listrik. Dari hasil percobaan

Milikan dan Thompson diketahui bahwa besarnya muatan elektron adalah -1 dan

besarnya elektron adalah 0.

Dari percobaan Milikan juga dapat diukur kesatuan isi elektron secara

akurat. Eksperimen ini dianggap sebagai satu eksperimen yang paling signifikan, dan

Milikan menerima penghargaan nobel pada tahun 1923.

Percobaan Milikan pada waktu itu hanya didesain dengan listrik yang seragam,

disepanjang plat paralel horizontal dengan beda potensial yang sangat besar, selanjutnya

minyak diteteska pada plat dan di antara plat. Minyak dapat naik dan turun dengan

mengubah tegangan. Penggunaan jaringan pengisolasian dimaksudkan agar plat bersama.

Plat memiliki empat lubang yang dipotong ke dalam dan tiga sinar cemerlang yang

menyinari mereka dan yang lainnya memiliki mikroskop yang letakknya melalui plat.

(Zemansky,1994).

Selain itu, Milikan juga membuat desain peralatan yang memungkinkan pengisian tetes minyak yang stasioner, dengan gambar perbesaran oleh lensa mata. Kondisi tersebut dapat dilukiskan sebagai berikut:

F(listrik)

Tetesan

F (gravitasi)

Gaya listrik diberikan oleh F = QE. Gaya grafitasi diberikan F= -mg. Massa tetesan =

volume bidang x berat jenis minyak = (4pi R3)/3P. Persamaan gaya keseimbangan =

Flistik + Fgrav = 0.

qE + (-mg) = 0qE = mg

sehinggag = mg / Eg = 4phi R3 pP

(Marcelo, 1992).

BAB IIMETODE PERCOBAAN

2.1 Alat-AlatAdapun alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah satu set peralatan

Milikan, satu unit Milikan Power Supply unit, dua unit counter P, dan lima buah kabel

penghubung.

2.2 Tata Laksana PercobaanRangkaian Alat

Rangkaian pengukuran dengan metode dinamik (kecepatan naik dan turun tetes

minyak),memiliki variabel-variabel pengukuran yaitu waktu(t2) yang diperlukan oleh

tetes minyak untuk mencapai jarak skala x pada tegangan yang dipakai (U),dan waktu

(t1) yang diperlukan oleh tetes minyak jika tegangan (U) dimatikan untuk mencapai jarak

x.

Untuk rangkaian alat ini,switch(1) diatur pada posisi down dan switch(2) diatur

pada posisi up, kemudian rangkaian kontrol dibuka (untuk stop clock) untuk memberikan

tegangan ke kapasitor. Tegangan U diatur dari 500V ke 600V dengan knop putar(3), hal

ini bertujuan agar tetes minyak jatuh dengan pelan-pelan, kemudian tegangan U

dibaca.Tetesan minyak yang jatuh perlahan-lahan dipilih pada posisi tertentu yang telah

ditentukan, kemudian switch(1) dipindahkan jika tetesan minyak telah melewati tanda

pengukuran (skala divisi 40). Stop clock B digunakan dalam pengukuran rising time t

setelah medan listrik diberikan.

Tetesan yang jatuh diamati dan switch(2) dipindahkan ke posisi ”0” bila telah

melewati tanda pengukuran kedua posisi(skala divisi 60). Tegangan kapasitor U

dimatikan, dan clock B dimatikan, bersamaan dengan itu, clock A dihidupkan. Tetesan

yang timbul diperhatikan dan clock A dihentikan bila telah melewati tanda pengukuran

pertama lagi. Power supply unit dinyalakan dengan togel switch di belakang panel.

Mikrometer diatur secara vertikal dan difokuskan dengan pengaturan sekrup. Atom dari

coil masuk ke dalam chamber Milikan dengan menekan bola karet, dan mikrometer

difokuskan kembali sehingga tetesan minyak tampak dengan jelas. Bayangan yang

dihasilkan mikroskop akan terbalik.Semua gerakan demikian tampak terbalik. Semua

gerakan akan diperjelas dengan mikroskop.Time display pada pada stop clock ditunda

dengan menekan tombol reset (ditunjukkan oleh O di depan panel).

Jika yang digunakan adalah counter P, counter dihidupkan dengan switch utama.

Range pengkuran diatur untuk waktu pengukuran (s), dan waktu display ditunda. Waktu

pengukuran mungkin hanya sampai 10s jika menggunakan elektronik stop

clock(31303).Cahaya merah diiluminasikan didepan display digital kedua,jika

pengukuran melebihi 10s. Untuk pengukuran waktu yang melebihi 20s,kemungkinan

nilai yang dihasilkan kurang tepat. Untuk pengukuran yang melebihi 10s,disarankan

dengan stop clock manual.

Jalannya percobaanMinyak dimasukkan ke dalam chamber milikan dengan menekan bola karet.

Untuk beberapa kali percobaan, tetes yang bergerak naik pada U=0 ditentukan dengan

kecepatan antara 1 dan 2 skala/detik dan untuk tetes yang bergerak turun dengan U=600V

ditentukan dengan kcepatan 1-2 skala / detik. Variabel-variabel pengukuran untuk

metode kesetimbangan yaitu tegangan U dimana tetes minyal mengapung, dan waktu

yang diperlukan oleh tetesan yang sama untuk melintasi jarak ”d” jika tegangan U

dimatikan.

Switch(1) dan switch (2) dipindahkan ke atas. Stop clock sudah siap melakukan

pengukuran dan power supply dihubungkan ke power supply. Tegangan U diatur dengan

tombol putar (3) sehingga suatu tetesan berada mengapung dalam daerah pengamatan,

kemudian tegangannya dibaca. Switch (2) dipindahkan ke posisi “0”, sehingga tegangan

U mati, dan stop clock mulai di-on kan pada saat yang bersamaan.Tetesan yang naik

dilihat, dan clock dihentikan yaitu stop switch ditekan bila tetesan telah mencapai jarak d

skala.

Rangkaian dengan elektronik stop clock P untuk metode statik

Rangkaian alat untuk metode dinamik

1.Switch on/off stop clock

2.Switch on/off

3.Potensiometer tegangan DC

4.Voltmeter

5.Start/stop

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. Data dan Hasil Percobaan

3.1.1. Metode Dinamik

No U (V) t1 (Sekon) t2 (Sekon) ∆ X

1

2

3

4

5

100

150

200

250

300

8,1

6,3

7,6

7,4

5

3,9

3,4

3

3,7

3,6

10

10

10

10

10

3.1.2. Metode Statik

No ∆ X U(V) T

1

2

3

4

5

35

35

35

35

35

10

10

10

10

10

8,1

9,2

8,8

8,7

8,3

3.2. Analisa Data

3.2.1. Metode Dinamik

No U (V) T1 (s) T2 (s) V1 (m/s) V1 (m/s) Q (As)

1

2

3

4

5

100

150

200

250

300

8,1

6,3

7,6

7,4

5

3,9

3,4

3

3,7

3,6

6,5×10-5

8,46×10-5

7,01×10-5

7,2×10-5

10,66×10-5

13,66×10-5

15,67×10-5

17,76×10-5

14,4×10-5

14,8×10-5

3,28×10-18

2,95×10-18

2,07×10-18

1,46×10-18

1,73×10-18

0,98×10-36

0,46×10-36

0,04×10-36

0,68×10-36

1,73×10-36

∑ 11,49×10-18 2,44×10-36

S

3.2.2 Metode Statik

No U (Volt) ∆X t(s) V (m/s) Q (As)

1

2

3

4

5

35

35

35

35

35

10

10

10

10

10

8,1

9,2

8,8

8,7

8,3

6,58×10-5

5,79×10-5

6,05×10-5

6,12×10-5

6,42×10-5

3,05×10-18

2,51×10-18

2,68×10-18

2,73×10-18

2,93×10-18

0,072×10-36

0,072×10-36

0,01×10-36

0,002×10-36

0,022×10-36

∑ 13,9×10-18 0,178×10-36

S

V =

Q =

3.3 Pembahasan3.3.1 Analisa Prosedur

Pada percobaan Tetes Minyak Milikan ini digunakan beberapa alat antara lain yait

peralatan Milikan yang terdiri dari Milikan Chamber sebagai tempat disemprotkannya

minyak dan sebuah mikroskop yang berfungsi untuk mengamati tetes minyak pada

peralatan Milikan juga terdapat lampu yang berfungsi untuk menerangi tempat

pengamatan yaitu saat tetes minyak bergerak,juga terdapat bola karet untuk menekan

minyak,sehingga tersemprot ke dinding chamber Milkan.Juga terdapat Milikan

powersupply unit yang berfungsi sebagai sumber tegangan. Dua buah counter P berfungsi

untuk mencacah waktu (t), serta kabel penghubung yang berfungsi untuk

menghubungkan powersupply dengan counter P,dan menghubungkan alat yang satu

dengan yang lain. Dalam percobaan Tetes Minyak Milikan ini tidak digunakan Elektronic

Stop Clock P, karena electronic stop clock P hanya dapat mencatat waktu kurang dari 10

sekon (≤10 sekon), sedangkan waktu yang tercatat mungkin saja tidak hanya sampai 10

sekon,sehingga digunakan counter P.

Dalam percobaan ini digunakan dua metode untuk pengamatan tetes minyak,

yaitu metode dinamik dan metode static. Pada metode dinamik digunakan dua buah

counter P, untuk menghitung waktu t1 dan t2, juga digunakan power supply untuk

mengatur tegangan kapasitor. Switch (1) pada power supply diatur pada posisi down dan

switch (2) diatur pada posisi up. Tegangan kapasitor diatur pada posisi 100V sehingga

tetes minyak dapat diamati,dan tetes minyak dapat jatuh dengan pelan-pelan.Mikrometer

dalam mikroskop diatur secara fertikal dan difokuskan dengan mengatur sekrupnya.

Kemudian bola karet ditekan sehingga minyak mencapai dinding dan masuk ke dalam

milikan chamber, pada saat ini tetes minyak yang jatuh perlahan-lahan diamati dipilih

untuk posisi tertentu.Kemudian switch (1) dipindahkan jika tetes minyak telah sampai

tanda pengukuran, dan stop clock B dinyalakan untuk pengukuran rising time t setelah

medan listrik diberikan, kemudian tetes minyak diamati hingga mencapai tanda

pengukuran kedua. Dalam pengukuran ini digunakan delta x=10, dan switch 2

dipindahkan ke posisi 0, dan tegangan kapasitor U dimatikan, clock B dimatikan dan

clock A dihidupkan secara bersamaan. Tetes minyak diamati dan jika ia naik mencapai

tanda pengukuran pertama, maka clock A dimatikan, kemudian dicatat waktu t1 dan t2.

Pada pengamatan ini gerakan tetes minyak teramati pada mikroskop, pada kenyataannya

gerakan turunnya tetes minyak akan terlihat naik pada mikroskop, dan gerakan naiknya

tetes minyak akan terlihat turun pada mikroskop. Pada pengamatan metode dinamik ini

akan diketahui delta x,t1,t2,dan U, t1 adalah waktu yang diperlukan oleh tetes minyak

jika tegangan U dimatikan untuk mencapai jarak x, dan t2 adalah waktu yang diperlukan

oleh tetes minyak untuk mencapai skala x pada tegangan U yang digunakan. Pengukuran

dilakukan pada g

Untuk metode statik, alat yang digunakan dirangkai, anmun pada metode ini satu

buah counter P. Jiak sudah selesai, switch(1) dan switch (2) dipindahkan ke atas.

Tegangan U diatur, dan bola karet ditekan, kemudian tetes minyak diamati hingga posisi

mengapung,kemudian tegangan kapasitor diamati, pada percobaan ini tegangan

ambangnya sebesar 35 V. Kemudian switch (2) dipindahkan ke posisi ”0” sehingga

tegangan U mati. Kemudian counter P dihidupkan pada saat yang bersamaan, kemudian

tetes minyak diamati , jika tetes minyak yang jatuh mencapai jarak delta x, maka cunter p

dimatikan, dalam percobaan ini digunakan x=10, dan dicatat waktu (t) yang diperlukan

untuk naik ke posisi x, dan percobaan dilakukan sebanyak lima kali dengan tegangan

kapasitor 35V dan delta x=10.

3.3.2 Analisa Hasil Dari percobaan tetes minyak milikan ini dapat diketahui muatan elementer.Pada

percobaan ini digunakan dua metode yaitu metode dinamik dan statik. Pada metode

dinamik, minyak yang digunakan adalah oli dengan viskositas teetentu, pada saat minyak

mencapai dinding dan masuk ke dalam chamber milikan, tetes minyak akan naik ke atas,

hal ini disebabkan chamber milikan terdiri dari kapasitor sejajar, yaitu bagian atas positf

dan bagian bawah negatif. Tetes mnyak dianggap sebagai muatan negatif, sehingga pada

saat diberikan arus pada kapasitor. Muatan tetes minyak akan menuju positif, waktu yang

diperlukan untuk mencapainya (pada skala tertentu) adalah t2, sedangkan saat tegangan

dimatikan dan tetes minyak kembali ke kutub negatif, maka waktu yang diperlukan untuk

kembali pada skala delta x tertentu adalah t1.Dari metode dinamik diperoleh muatan Q

sebesar (11,49 ± 0,34) x 10-18 As,dengan kesalahan ralat sebesar 2,95%.

Pada metode dinamik, penentuan muatan elementer melalui tegangan ambang,

yaitu tegangan pada saat tetes minyak mengapung dalam Milikan Chamber. Pada saat

tetes minyak mengapung, tegangan kapasitor diamati sebagai tegangan ambang,

kemudian tegangan dimatikan dan diamati tetes minyak yang kembali pada jarak x

dengan skala x=10.Dari perhitungan didapatkan besarnya muatan Q=(2,78 ± 0,094)x10-18

As, dengan kesalahan relatif sebesar 0,67%.

Pada percobaan tetes minyak milikan ini diketahui bahwa jika tetes minyak diberikan tegangan dan dilewatkan pada medan listrik, maka gaya-gaya yang bekerja padanya adalah:a.Gaya Coulomb = QE

Gaya ini berkaitan dengan muatan pada jarak tertentu dan juga medan listrik. Medan ini

akan melakukan pada muatan lain yang berada pada jarak tertentu.

b.Gaya berat = Moil x g

Gaya berat berkaitan dengan massa tetes minyak yang jatuh, dan juga gaya gravitasi.

c.Gaya angkat (gaya archimedes) yang besarnya memenuhi persamaan Mu x g .Dimana

Mu adalah massa udara yang dipindahkan oleh tetesan minyak tersebut.

d.Gaya Stokes

Yaitu gaya yang bekerja pada fliuda,dalam hal ini adalah minyak., jika tetesan

bergerak relatif disekitar udara (shi=viskositas udara,r=jari-jari tetesan yang dianggap

berbentuk bola, dan v adalah kecepatan gerak tetesan.

Penggambaran gaya-gaya pada percobaan ini adalah ketika minyak disemprotkan ke

dalam tabung (chamber milikan) yang bermuatan listrik, akan dipengaruhi oleh gaya

coulomb, dan akibat gaya grafitasi akan mengendapkan tetes minyak . Jika tetesan diberi

muatan negatif, akan tertarik ke kutub positif.

BAB IVPENUTUP

4.1 KesimpulanBerdasarkan percobaan tetes minyak milikan yang dilakukan dengan dua metode

dinamik dan metode statik, didapat muatan Q. Pada metode dinamik digunakan x=10 dan tegangan U dimulai pada 100V dengan range tegangan pada 50V, didapat Q dengan rumusan

Sehingga didapat muatan Q = (11,49 ± 0,34) x 10-18. As dengan kesalahan relativ sebesar 2,95%.Pada metode statik, dengan tegangan ambang 35 V dan x =10,dengan rumusan

Q =

didapat besarnya muatan Q = (2,78±0,094) x 10-18As dengan kesalahan 0,67%.Gaya-gaya yan bekerja pada tetes minyak adalah:. a.Gaya Coulomb = QE

Gaya ini berkaitan dengan muatan pada jarak tertentu dan juga medan listrik. Medan ini

akan melakukan pada muatan lain yang berada pada jarak tertentu.

b.Gaya berat = Moil x g

Gaya berat berkaitan dengan massa tetes minyak yang jatuh, dan juga gaya gravitasi.

c.Gaya angkat (gaya archimedes) yang besarnya memenuhi persamaan Mu x g .Dimana

Mu adalah massa udara yang dipindahkan oleh tetesan minyak tersebut.

d.Gaya Stokes

Yaitu gaya yang bekerja pada fliuda,dalam hal ini adalah minyak.

4.2 Saran Praktikan harus hati-hati dan teliti dalam menentukan tetes minyak yang diamati dan harus teliti dalam mengamati tetes minyak. Pembacaan counter P harus teliti dan penghentian switch dan on/off harus lebih hati-hati.

DAFTAR PUSTAKA

A.Baiquni .1985.FISIKA MODERN. Balai Pustaka.Jakarta

Marcello,Alonso. 1992. PHYSICS. Addison Wesley Publishing Company. New York.

Thomson,M.2001. MILIKAN OIL DROP EXPERIMENT.Pedagogy.Eastern Michigan

University.

Zemansky.S.1994.FISIKA UNTUK UNIVERSITAS 1

(PANAS,BUNYI,MEKANIKA).Bina Cipta.Bandung.

Zemansky.S.199.LISTRIK MAGNET.Erlangga.Jakarta.