kamil arif patarai - 3215106696 - thomson
TRANSCRIPT
KAMIL ARIF PATARAI3215106696
PENGUKURAN SPESIFIK MUATAN ELEKTRON
MATA KULIAH: PRAKTIKUM FISIKA MODERNPENDIDIKAN FISAIKA NON REGULAR
PENDAHULUANLatar Belakang
Sir J.J Thomson adalah seorang ilmuwan. Penelitiannya membuahkan penemuan elektron. Tahun 1906, ia menemukan besaran perbandingan antara muatan dan massa elektron (muatan spesifik elektron). Elektron tidak memiliki komponen dasar ataupun substruktur apapun yang diketahui, sehingga ia dipercayai sebagai partikel elementer. Elektron memiliki massa sekitar 1/1836 massa proton. Pengukuran nilai muatan elektron (e) dapat dapat diketahui setelah percobaan yang dilakukan oleh J.J. Thomson, yaitu dengan menggunakan peralatan tabung sinar katoda yang dilengkapi dengan Medan listrik dan Medan magnet. Dalam percobaanya, Thomson menggunakan tabung sinar katoda yang dilengkapi listrik dan medan magnet serta mempercepat sinar katoda melalui tegangan tinggi yang kemudian dikendalikan dengan medan magnet yang dihsilkan oleh sepasang koil Helmholtz. Eksperimen ini didasarkan pada eksperimen Thomson tersebut, yaitu hubungan perbandingan e dan m dapat diperoleh dengan mengukur jari-jari sinar r pada setiap nilai arus I dengan beberapa nilai Tegangan V. Nilai arus I berbanding terbalik dengan r.
Identifikasi Masalah
Berapakah nilai perbandingan muatan terhadap massa elektron (e/m) ? Faktor apa saja yang mempebngaruhi nilai (e/m) ? Apakah nilai perbandingan (e/m) sesuai dengan teori ?
Pembatasan Masalah
Mencari nilai muatan electron massa (e/m) pada saat eksperimen dan membandingkanya dengan literatur.
Tujuan Percobaan Menentukan nilai perbandingan muatan terhadap massa elektron (e/m). Mempelajari hubungan arus kumparan dengan kuat medan magnet. Menghitung harga perbandingan muatan terhadap massa elektron (e/m).
Perumusan Masalah
Bagaimana perbandingan nilai (e/m) secara eksperimen dengan literatur?
Manfaat Praktikum
Dengan melakukan eksperimen ini, kita dapat mengetahui dan memahami sifat dan karakteristik elektron sehingga dapat menunjang pengaplikasian lebih lanjut dari sifat-sifat kelistrikan. Serta mengetahui perbandingan nilai e/m hasil praktikum dengan literature.
KAJIAN TEORIThomson menyimpulkan bahwa electron merupakan
partikel paling dasar dari setiap materi. Thomson menyatakan bahwa atom mengandung banyak sekali elektron-elektron yang bermuatan negatif. Karena atom bersifat netral, maka didalam atom terdapat muatan-muatan positif yang menyeimbangkan elektron yang bermuatan negatif.
1,76 x 1011 C/KgElektron tidak dapat diam,
karena tidak ada sesuatu yang dapat mempertahankanya ditempat melawan gaya tarikan listrik dari inti.
F lorentz = F sentrifugal mv2 /r = evB evB = mv2/r e/m = 2V/ r2 B2
Praktikum ini menggunakan 2 kumparan yang memiliki 130 lilitan dengan jari-jari sebesar 15 cm. Dibagian tengah dari kumparan terdapat tabung berbentuk bola yang nantinya merupakan tempat terbentuknya berkas elektron setelah kumparan dialiri arus listrik.
23
22
2o
xR2
RIμB
NR
23
2o
52
8RIμB
R
INB o
23
5
8
METODOLOGI PRAKTIKUM Alat dan Bahan Tabung vakum penghasil berkas elektron
Kumparan Helmholtz Alat pengukur medan magnet Sensor pengukur medan magnet Multimeter Catudaya untuk kumparan
Helmholtz Catudaya 220Vac Prosedur
Eksperimen Menyusun peralatan yang telah disediakan. Memasang catu daya untuk tabung, dan menaikan
tegangan VA secara perlahan- lahan sampai 280 V Setelah katoda menjadi panas dan berkas electron
terbentuk, maka selanjutnya adalah mengatur berkas dengan cara mengubah- ubah tegangan dalam selinder wehnelt.
Menyalakan catu daya untuk kumparan Helmholtz dan mengatur arus sedemikian rupa sehingga berkas electron membentuk suatu lingkaran tertutup.
Menggerakkan sekat sehingga lingkaran berkas electron berada dalam suatu garis yang dapat dilihat oleh cermin yang ada dibelakang tabung.
Mengukur diameter berkas electron dengan mengurangi tegangan.
Metode pengumpulan dataMetode pengumpulan data yang digunakan pada penelitian ini ialah dengan observasi. Pengumpulan data secara observasi dilakukan dengan mengamati diameter elektron. Jenis data yang di ukur dan diamatiJenis data yang di ukur adalah diameter berkas electron, nilai kuat medan magnet terhadap arus.
Teknik analisis Teknik analisis data yang digunakan pada praktikum ini ialah dengan menggunakan perhitungan. Berdasarkan pengamatan didapatkan diameter elektron dan besar kuat medan magnet, dari data tersebut didapatkan nilai (e/m) yang nantinya dibandingkan secara teori.
No. I (A)
V=280 volt
r (m) BD (m)
1 14,035 0,070 0,0350 0,001093174
2 13,510 0,072 0,0360 0,001052282
3 13,058 0,077 0,0385 0,001017076
4 12,530 0,085 0,0425 0,000975950
5 12,061 0,082 0,0410 0,000939420
6 11,538 0,093 0,0465 0,000898684
7 11,002 0,095 0,0475 0,000856936
8 10,579 0,099 0,0495 0,000823989
9 10,099 0,104 0,0520 0,000786602
10 0,9100 0,109 0,0545 0,000708791
No V (V)
I = 0.862 A
R (m) B (Wb2/m)D (m)
1 280 0.11 140 0.00067
2 271 0.107 135.5 0.00067
3 261 0.105 130.5 0.00067
4 250 0.103 125 0.00067
5 241 0.101 120.5 0.00067
6 230 0.098 115 0.00067
7 220 0.095 110 0.00067
8 210 0.085 105 0.00067
9 201 0.083 100.5 0.00067
10 181 0.073 90.5 0.00067
DATA & PENGOLAHAN
No. (e/m)
1. 3,82537x1011
2. 3,90228x1011
3. 3,65224x1011
4. 3,25503x1011
5. 3,77485x1011
6. 3,20677x1011
7. 3,37990x1011
8. 3,36616x1011
9. 3,34712x1011
10. 3,75283x1011
No V(V)jari-jari (m)
e/m
1 280 0.055 4.10672 X 1011
2 271 0.0535 4.20072 X 1011
3 261 0.0525 4.2013 X 1011
4 250 0.0515 4.18204 X 1011
5 241 0.0505 4.19273 X 1011
6 230 0.049 4.25009 X 1011
7 220 0.0475 4.32611 X 1011
8 210 0.0425 5.15826 X 1011
9 201 0.0415 5.178 X 1011
10 181 0.0365 6.02775 X 1011
C/Kg
(C/Kg)
Ksr
883210938 %Ksr
C/Kg
Nilai muatan spesifikasi elektron (e/m) berdasarkan data yang telah diperoleh dan perhitungan medan magnet B yang didapat
•µ0 = 4π10-7 N = 130 lilitan R = 0,15 meter
µo= 4πx10-7 N/A2
N=130 lilitan
R=0,15m
0 2 4 6 8 10 120
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5(e/m)
(e/m)
Arus (A)
e/m
(x
1011
C/K
g)
160 180 200 220 240 260 280 3000
1
2
3
4
5
6
7Grafik V- e/m
e/m
Tegangan (V)
e/m
(x
1011
C/K
g)
Dari hasil praktikum menunjukkan bahwa pada saat nilai tegangan (V) tetap sedangkan nilai arus listrik (I) berubah semakin kecil, maka diameter lintasan elektron akan semakin besar. Jika semakin kecil nilai kuat arusnya maka medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan Helmholtz semakin kecil pula. Medan magnet yang kecil membelokkan elektron dengan lemah sehingga diameter lintasan elektron semakin besar, karena diameter elektron berbanding terbalik dengan medan magnet. Hal ini sesuai dengan persamaan:
Analisa atau Pembahasan
Jika nilai arus listrik (I) tetap sedangkan nilai tegangan (V) berubah semakin kecil maka diameter lintasan elektron akan semakin kecil karena V berbanding lurus dengan kuadrat R. Hal ini sesuai dengan persamaan:
R
NIB o
23
5
8
Dari hasil praktikum pada saat nilai tegangan (V) tetap dan arus (I) tetap, maka harga e/m yang diperoleh
C/Kg sedangkan nilai e/m pada referensi adalah 1,76 x 1011 C/Kg
Kesimpulan
Adanya arus listrik yang mengalir menyebabkan adanya loncatan electron. Medan magnet dari kumparan Helmholtz menyebabkan adanya perubahan arah dan kecepatan electron yang bergerak sehingga terlihat berkas electron berbentuk lingkaran. Jari-jari berkas electron yang dihasilkan sebanding dengan nilai tegangan yang diberikan (V) pada saat nilai arus tetap. Jari-jari berkas electron yang dihasilkan berbanding terbalik dengan nilai arus yang diberikan (I) pada saat nilai tegangan tetap.
SEKIAN DAN TERIMA KASIH
Yang benar hanya milik ALLAH&
Yang salah dari diri pribadi