A. Tujuan

Menentukan harga muatan elektron

B. Alat dan Bahan

1. Oil drop apparatus

2. Vacum tube power supply

3. Sprayer

4. Minyak silikon

5. Tissue

6. Kabel penghubung

7. Stop watch

C. Dasar teori

Tetes minyak milikan 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).

Di dalam katoda ada unsur radioaktif yang memancarkan sinar alfa sehingga

mengakibatkannya terjadi ionisasi. Setelah itu kita melihat melalui lensa cembung

maka yang akan terlihat tetes minyak yang terbalik. Setelah saklar dipasang on

makatetes minyak yang bergerak bolak-balik itu adalah merupakan ion.

Sebelum diberikan medan listrik pada ion yang jatuh, maka ion tersebut

dipengaruhi oleh gaya beratnya (W) yang membuat ion tersebut jatuh, namun karena

diimbangi oleh Gaya Archimedes (FA) dan Gaya Stokes (FS), maka ion tersebut akan

berada dalam kecepatan yang konstan dan bergerak perlahan.

F A+FS=W

Apabila beda potensial diberikan, maka akan ada medan listrik yang

mempengaruhi gerak ion tersebut. Ion negatif akan tertarik ke anoda, karena

mendapatkan Gaya Coloumb (FC). Sedangkan gaya gesenya (Gaya Stokes) akan

bernilai kebalikan dari Gaya Stokes pada saat belum diberi beda potensial, sehingga

persamaannya menjadi:

F A+FC=W +FS

Beda potensial ini akan membuat gerak ion bertambah cepat, sehingga muatan

ion akan tetap.

Pergerakan ion sebelum diberi medan listrik, adalah

F A+FS=W

F A+k v '=mg

Dengan kehadiran medan listrik,

F A+FC=W +FS

F 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 ( 43

π r3)Pada waktu tertentu ion akan bergerak dengan persamaan W =k v ', dimana

kecepatan pada saat itu merupakan kecepatan terminal, maka

W =FS

mg=6π r v '

ρ( 43

π r3)g=6 π r v '

r=√ 92

v '

ρg

Dengan menggunakan persamaan,

F A+FS=W

W −FA=FS

g (mm−mu )=k v '

k=Vg ( ρm−ρu )

v '

k= g

v ' ( 43

π r3)( ρm−ρu )

Maka, persamaan

F A+FC=W +FS

W −FA=FC−FS

g( 43

π r3)( ρm−ρu )=qE− g

v ' ( 43

π r3) ( ρm−ρu ) v ' '

qE=g( 43

π r3) ( ρm−ρu )+ g

v ' ( 43

π r3) ( ρm− ρu ) v ' '

qVd

=g( 43

π r3) ( ρm−ρu )(1+ v ' '

v' )q=gd

V ( 43

π r3) ( ρm−ρu )( v'+v ' '

v ' )q=4 π gd

3V ( 92

v '

ρg )32 ( ρm−ρu )( v '+v ' '

v ' )q=4 π d

3 ( 92

❑( ρm− ρu ) )

32 ( ρm−ρu )( v '

g )12 ( v '+v ' '

V )Alat yang digunakan oleh Milikan untuk menentuka harga muatan elektron

adalah sebagai berikut :

Adapun prinsip kerja alat tetes minyak Milikan adalah sebagai berikut : tetes

minyak dengan massa jenis (yang disemprotkan dari sprayer) setelah diionisasi

masuk ke ruangan antara dua pelat yang berisi udara dengan massa jenis ’ dan

viskositasnya . Diasumsikan bahwa ion tetes minyak ini berbentuk bola dengan jari-

jari r. Apabila kedua pelat belum diberi beda potensial, maka gaya yang bekerja pada

ion adalah gaya gravitasi, gaya apung Archimedes dan gaya gesek. Kemudian kedua

plat diberi beda potensial, maka pada ion akan bekerja gaya listrik (gaya Coulumb)

dan bergerak lagi dengan kecepatan konstan.

Secara teoritis persamaan muatan ion tetes minyak adalah sebagai berikut

sebagai berikut :

q=43

πd ( ρ−ρ' )( 9 η

2 ( ρ−ρ' ) )3

2( v '

g )12¿¿

dengan :

d = jarak antara kedua pelat.

= viskositas minyak.

= Massa jenis minyak sillikon

’= Massa jenis udara

v’ = kecepatan muatan ion sebelum diberikan medan listrik

v” = kecepatan muatan ion setelah diberikan medan listrik

D.Prosedur Percobaan

1. Menyiapkan alat yang akan digunakan, pastikan alat yang akan digunakan dalam

keadaan baik.

2. Meng-0n kan power supply serta lampu didalam alat itu supaya muatan ion

terlihat pergerakannya

3. Menyemprotkan minyak dengan mengunakan sprayer pada lubang, pastikan

minyak tersebut masuk pada alat yang digunakan..

4. Mengamati tetesan minyak yang jatuh ke dalam alat dengan menggunakan

teleskop (mikroskop).

5. Mencatat waktu yang diperlukan oleh muatan ion untuk bergerak menempuh jarak

sejauh y sebelum diberi medan listrik.

6. Memberikan medan listrik pada alat yang digunakan

7. Mencatat waktu yang diperlukan oleh muatan ion untuk bergerak menempuh jarak

sejauh y’ setelah diberi medan listrik.

8. Melakukan percobaan ini dengan 5 kali pengulangan

D. Tabel Pengamatan

Sebelum Ada Medan Sudah Ada Medan

x (mm) t (sekon) x' (mm) t (sekon)

2 3,08 2 1,69

2 2,93 2 2,02

2 2,3 2 1,77

2 3,3 2 1,42

2 3,52 2 1,74

E. Pengolahan Data

Sebelum Ada Medan Sudah Ada Medan

x (m) t ( sekon ) V’ (m/s) x (m) t (sekon) V” (m/s)

2 x 10-3 3,08 0,000649 2 x 10 1,69 0,001183

2 x 10-3 2,93 0,000683 2 x 10 2,02 0,00099

2 x 10-3 2,3 0,00087 2 x 10 1,77 0,00113

2 x 10-3 3,3 0,000606 2 x 10 1,42 0,001408

2 x 10-3 3,52 0,000568 2 x 10 1,74 0,001149

Keterangan :

ρ ' (minyak )=970kg /m3

ρ (Udara )=1,29 kg /m3

η ( viskositassudara)=1,8x 10−5 N /m2

V (beda potensial )=400Volt

d (jarak antar plat) = 0,004 m

Keterangan untuk dimasukin kedalam rumus :

q1 = 1,5 x 10-19 C dan q2 = 2,0 x 10-19 C

ρ-ρ' = 1,29 kg/m3 – 970 kg/m3 = -968,71 kg/m3

4 /3 πd=0,016747

¿¿3,17352E-22

v' (m/s) v" (m/s) ( v 'g )

1/2

¿ q (coulomb)

0,000649 0,00118343 3,31301E-05 -1,3352E-06 -2,27737E-31

0,000683 0,0009901 3,48262E-05 -7,68763E-07 -1,37836E-31

0,00087 0,00112994 4,43656E-05 -6,50946E-07 -1,48681E-31

0,000606 0,00140845 3,09215E-05 -2,00598E-06 -3,19337E-31

0,000568 0,00114943 2,89889E-05 -1,45311E-06 -2,16867E-31

qa= q

q1

a= qq2

n=a+b2

e=qn

-2,2774E-31 -1,51825E-12 -1,13869E-12 -1,32847E-12 -1,71426E-19

-1,3784E-31 -9,18906E-13 -6,89179E-13 -8,04043E-13 -1,71432E-19

-1,4868E-31 -9,91204E-13 -7,43403E-13 -8,67304E-13 -1,71428E-19

-3,1934E-31 -2,12891E-12 -1,59668E-12 -1,8628E-12 -1,71430E-19

-2,1687E-31 -1,44578E-12 -1,08433E-12 -1,26506E-12 -1,71428E-19

∑e -8,57144E-19

erata−rata=∑ en

erata−rata=−8,5714 4 E−19

5=−1,71428 8 E−19C

Sehingga nilai e adalah yang dipositifkan yaitu 1,714288E-19 C

Ketidakpastian e :

e erata−rata (e-erata−rata)2

1,71426E-19 1,714288E-19 7,84E-48

1,71432E-19 1,714288E-19 10,24E-48

1,71428E-19 1,714288E-19 0,64E-48

1,71430E-19 1,714288E-19 1,44E-48

1,71428E-19 1,714288E-19 0,64E-48

∑ 20,8E-48

(e )=√ 20,8E-4820

C

(e )=√1,04E-48 C

(e )=1,0198 ×10−24 C(e )=1,0198 ×10−24 C

Hasil yang didapat harga elektron adalah :

(erata−rata ± e¿=¿ )

Kesalahan presisi sebesar :

∆ eerata−rata

×100 %= 1,0198E-241,714288E-19

× 100 %=0,00059 %

Kesalahan akurasi sebesar :

|eliteratur−erata−rata|e literatur

× 100 %=|1,602× 10−19−1,714288 ×10−19|

1,602 ×10−19 ×100 %=7,009 %

F. Analisi Data

Pada saat melakukan pratikum, nilai yang dicari adalah harga dari suatu muatan. Jadi

untuk menentukan nilai suatu elektron dari muatan yang didapat dari pratiku yaitu

dengan menggunakan nilai muatan literatur yang rentangnya 1,5E-19 sampai dengan

2,0E-19 lalu ditetapkan misalnya dengan q1 = 1,5E-19 dan q2 = 2,0E-19 sehingga a =

q / q1 dan b = q / q2 dengan q adalah nilai muatan yang didapat dari pratikum sehingga

n = (a + b)/2 lalu e = q / n. Setelah data yang saya dapat dari hasil pratikum setelah

diolah saya mendapat nilai e yang minus. Nilai minus yang didapat dikarenakan pada

saat pengambilan data dengan saat adanya medan listrik saya mengamati elektron

yang bergerak dengan cepat sehingga didapat hasil yang lebih minimun dibandingkan

pada saat tanpa medan listrik.

Nilai elektron menurut literatur adalah 1,602E-19 C dan hasil yang didapat melalui

pratikum tidak begitu jauh dengan nilai literatur yaitu sebesar 1,714288E-19 C. Hasil

pada saat pratikum ini saya dapat sangat begitu konstan sehingga perbedaan disetiap

datanya sedikit berbeda sehingga presisi kesalahan pada saat pratikum ini pun hanya

sebesar 0,00059%, ini merupakan keselahan presisi yang sangat kecil sekali. Namun

jika dibandingkan dengan keselahan presisi berdasarkan literatur yaitu sekitar

7,009%, tidak begitu besar kesalahan presisi berdasarkan literatur karena perbedaan

yang didapat hanya berbeda sedikit.

Hasil dari perbedaan nilai elektron yang didapat dengan pratikum dan literatur yaitu

dimungkinkan karena adanya kesalahan dalam melihat skala dalam tabung, lalu

adanya kesalahan pada saat menyemprotkan minyak dari sprayer bisa saja pada saat

menyemprotkan minyak tersebut, ionnya tidak terlalu terlihat. Namu kesalahan yang

menurut saya terbesar pada saat pratikum tetes minyak milikon ini yaitu pada saat

pengaturan ataupun menyusun alatnya. Karena pratikum ini sangat dibutuhkan kehati-

hatian yang besar dan ketelitian.

G. Kesimpulan

Hasil literatur yaitu 1,602E-19 C

Hasil pratikum yaitu (erata−rata ± e¿=¿ )

Kesalahan presisi sebesar : 0,00059 %

Kesalahan akurasi sebesar : 7,009 %

H. Daftar Pustaka

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

Erlangga

Muhammadradil, 2012. Percobaan Tetes Minyakn Milikan,

(http://muhammadradil.blogspot.com/ ). Diakses pada tanggal 30 Mei 2013.

Feryardi, 2011. Percobaan Tetes Minyak Milikan,

(http://feryardi.blogspot.com/2011/09/percobaan-tetes-minyak-milikan.html). Diakses pada

tanggal 30 Mei 2013.

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

I. Lampiran

Oil Drop Apparatus Sprayer

Vacum Tube Power Supply Stopwatch

LAPORAN AKHIR

TETES MINYAK MILIKAN

“Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas

Mata Kuliah EKFIS I”

Oleh : Nurul Huda

Nim : 1104459

LABORATORIUM EKSPERIMEN FISIKA I

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS PENDIDIKAN MIPA

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

2013