Laporan Praktikum Muatan Spesifik Elektron (UM) [PDF]

Citation preview

Penentuan Muatan Spesifik Elektron Aisyah Nestria, Putri, Numan Nadhor Jurusan Fisika Fakultas MIPA Universitas Negeri Malang



Abstrak Eksperimen kali ini membahas tentang e/m dimana e itu sendiri adalah elektron dan m adalah massa elektron. Dalam praktikum ini bertujuan untuk mempelajari lintasan gerak elektron akibat pengaruh medan listrik dan magnet, serta menghitung besarnya nilai e/m dari elektron. Dalam eksperimen ini, dilakukan pengukuran jari-jari berkas lintasan elektron yang berbentuk lingkaran sebanyak 7 kali pengukuran. Berkas lintasan elektron tersebut dapat berbentuk lingkaran karena pengaruh mendan magnet Bayangan dibangkitkan oleh koil Helmhotz, sehingga elektron yang dilepaskan oleh elektron ditarik oleh beda potensial mengalami pergeseran lintasan daribentuk linier menjadi berbentuk lingkaran. Dari pola demikianlah, dicoba di tarik korelasi antara nilai arus listrik pada koil Helmhotz, nilai beda tegangan elektrongun dan besar radius yang terbentuk. Sehingga bisa didapat nilai akhir dari perbandingan antara e/m guna mengetahui lebih jauh karakterisitik elektron. Lintasan elektron yang berbentuk lingkaran pada alat percobaan untuk menentukan harga e/m dikarenakan adanya perubahan arah dan kecepatan elektron yang bergerak dalam medan magnet (kumparan Helmholtz). Lintasan yang berbentuk lingkaran tersebut akan berubah menjadi lebih kecil jika tegangan yang diberikan tetap dan arus dinaikan, dan akan berubah menjadi lebih kecil jika diberi kuat arus tetap dan tegangan diperkecil. Nilai e/m pada percobaan ketika Vpemercepat konstan adalah 6 × 10-11 C/kg dan untuk B konstan adalah 4,11 × 10-11 C/kg, sedangkan menurut literatur adalah 1,76 × 10-11 C/kg. Perbedaan nilai lebih disebabkan kesalahan paralaks Kata kunci : elektron ,jari-jari,beda potensial,arus, Helmholtz. Pada tahun 1889 J. J. Thompson menyelidiki kelakuan sinar katoda. Sinar katoda adalah aliran elektron-elektron yang keluar dari katoda dan masuk ke anoda. Pada eksperimennya Thompson berhasil menunjukkan bahwa sinar katoda merupakan partikel-partikel yang jauh lebih ringan dari atom dan berada pada semua bentuk benda. Hal ini ditunjukkan dengan menentukan perbandingan muatan per massa elektron (e/m). Partikel yang menjadi bagian dari sebuah atom tersebut dinamakan elektron. Elektron ditemukan dengan menggunakan tabung kaca yang bertekanan sangat rendah yang tersusun oleh plat logam sebagai elektroda pada bagian ujung tabung dan katoda sebagai elektroda dengan kutub negatif dan anoda sebagai elektroda dengan kutub positif.



Prinsip yang digunakan Thomson dalam melakukan pengukuran ini adalah jika suatu muatan elektron bergerak di dalam ruang yang berada di bawah pengaruh medan magnet atau medan listrik maka muatan tersebut akan mengalami gaya sehingga pergerakan elektron akan menyimpang. Adanya gejala fisis ini dipertimbangkan sebagai pergerakan muatan elektron didalam medan magnet maupun medan listrik persis seperti partikel yang dilemparkan horizontal didalam medan gravitasi bumi. Sistem yang digunakan terdiri dari sebuah tabung katode dan kumparan yang berfungsi untuk menghasikan medan magnet.



Kumparan ini disebut kumparan Helmholtz yang digunakan untuk menghilangkan medan magnetik bumi dan untuk memberikan medan magnet yang konstan dalam ruang yang sempit dan terbatas. Elektron yang dihasilkan oleh filamen (yang berlaku sebagai katoda), akibat proses termoelektron, akan dipercepat ke arah anoda yang mempunyai beda tegangan (𝑉) terhadap katoda. Dari prinsip kekekalan energi, jika tidak ada usaha yang dikenakan pada elektron, maka elektron tersebut akan mempunyai energi kinetik akibat tegangan (𝑉).



(m/s), jari-jari lingkaran r (m), maka gaya Lorentz menjadi gaya sentripetal gerak melingkar: 𝑒𝑣𝐵 = 𝑒𝐵 =



𝑚𝑣 2 𝑟



𝑚𝑣 … … … (2) 𝑟



Dari persamaan (1) dan (2), maka muatan spesifik elektron dapat dinyatakan sebagai: 𝑒⁄ = 2𝑣 … … … (3) 𝑚 𝑟 2𝐵3



Prinsip Dasar dan Penurunan Rumus Pemercepatan Elektron dalam Electron Gun Elektron gun digunakan untuk mempercepat elektron dalam medan listrik. Katoda dipanasi menggunakan pemanas (heater) dan melepaskan elektron termal. Jika antara katoda dan anoda diberi beda potensial, maka elektron-elektron dipercepat dalam medan listrik antara anoda dan katoda. Jika kecepatan elektron saat lepas dari katoda diabaikan dan tegangan yang digunakan pada anoda adalah V (Volt), maka kecepatan elektron v (m/s) saat melewati anoda memenuhi hukum kekekalan energi, yaitu 1 𝑚𝑣 2 = 𝑒𝑉 2 𝑣=√



2𝑒𝑉 … … … (1) 𝑚



Gerakan Elektron dalam Medan Listrik Elektron yang dipancarkan tegak lurus terhadap medan listrik homogen akan mengalami gerak melingkar pada laju yang sama dalam bidang yang tegak lurus medan listrik. Jika rapat fluks medan listrik adalah B (Wb/m2), laju gerak melingkar adalah v



Koil Helmholtz Dua buah koil lingkaran dengan jari-jari sama dikemas secara paralel koaksial satu sama lain dan dengan kuat arus sama dilewatkan pada keduanya pada arah yang sama. Selanjutnya, medan magnet homogen dapat diperoleh pada arah aksial diantara kedua koil tersebut. Prinsip inilah yang digunakan dalam koil Helmholtz. Jika kuat medan magnet yang digunakan adalah H (A/m), jari-jari lingkaran R (m), kuat arus I (A), maka hukum Biot-Savart memberikan persamaan berikut: 8 𝐼 𝐼 𝐻= = 0,7155 … … … (4) 𝑅 5√5 𝑅 Jika jumlah lilitan adalah N, kekuatan medan magnet menjadi N kali. Jika permeabilitas magnetik dalam vakum adalah 4/107, maka rapat fluks antara kedua koil akan menjadi, 4𝜋 𝑁𝐼 𝐵 = 0,7155 7 10 𝑅 𝑁𝐼 [𝑊𝑏⁄𝑚2 ] 𝐵 = 9,99. 107 𝑅 Dalam praktikum ini N = 130 lilitan, R = 0,150 (m), sehingga rapat fluks medan magnet menjadi, 𝐵 = 7,79. 104 𝐼 [𝑊𝑏⁄𝑚2 ]



Model Eksperimen Berdasarkan persamaan muatan spesifik muatan dan rapat fluks medan magnet, maka hubungan antara tegangan per kuadrat arus V/I2 dengan jari-jari lintasan r dapat dituliskan: 𝑉 1 = (𝑒⁄𝑚) (7,79. 10−4 )2 𝑟 2 2 𝐼 2



Sehingga secara eksperimental nilai (e/m) dapat ditentukan secara grafik menggunakan model hubungan sederhana y = ax + b dengan x setara dengan V/I2 dan y setara dengan r2, harga (e/m) dapat diperoleh dari kemiringan garis. Oleh karena itu, besar muatan spesifik elektron didapatkan dari kemiringan garis pada grafik.



METODE Pada eksperimen ini menggunakan alat dan



dari pemercepat tegangan., tegangan V = 6,3



bahan sebagi berikut, sumber arus untuk



V dan arus I = 0,4 & tegangan anoda maks



koil Helmholtz dengan tegangan 0 s/d 15 V



= 500 V (arus anoda 10 mA). Eksperimen



dan arus 0 s/d 2,5 A, tipe RPS-1000N, RPS-



ini, dilakukan pengukuran jari-jari berkas



2000N, DRP-55, Sumber daya untuk



lintasan elektron yang berbentuk lingkaran



tabung lucutan elektron dengan tegangan 0



sebanyak 7 kali pengukuran. Berkas



s/d 500 V dan arus 0 s/d 30 mA dimana



lintasan elektron tersebut dapat berbentuk



dengan mengatur secara bersamaan anatara



lingkaran karena pengaruh medan magnet



tengangan koil dan anoda pada tabung akan



Bayangan



dibangkitkan



memnuat berkas elektron melingkar ,



Helmhotz,



sehingga



Ampermeter DC maks 2 A, Mikroskop



dilepaskan oleh elektron ditarik oleh beda



vernier



MM-200N,



potensial mengalami pergeseran lintasan



Magnet jarum, Baterai 6 s/d 12 V dan



dari bentuk linier menjadi berbentuk



resitor variabel 10 Ω untuk koil Helmholtz,



lingkaran. Dari pola demikianlah, dicoba di



Koil Helmholtz sebagai sumber medan



tarik korelasi antara nilai arus listrik pada



magnet yang besarnya dapat menentukan



koil Helmhotz, nilai beda tegangan elektron



besar arus yang melewatinya, jumlah lilitan



gun dan besar radius yang terbentuk.



(N) = 130, jari-jari (R) = 0,150 m, Tabung



Sehingga



dan



katetometer



bisa



dariperbandingan mengetahui



lebih



oleh



koil



elektron



yang



didapat



nilai



akhir



antara



e/m



guna



jauh



karakterisitik



elektron. Variabel bebas dari percobaan ini adalah jari-jari lingkaran dan variabel terikat nya adalah tegangan dan arusdan eksperimen lucutan elektron pemanas sebagai tempat



dianalisis



pengamatan lintasan elektron yang dihasilkan



terkecil.



menggunakan



ralat



kuadrat



HASIL Pengamatan 1 No.



V ± ΔV (Volt)



I ± ΔI (Ampere)



r ± Δr (m)



1.



1,44±0,5



1,97±0,005



0,0250±2,5.10-3



2.



1,66±0,5



1,96±0,005



0,0275±2,5.10-3



3.



2,00±0,5



1,95±0,005



0,0300±2,5.10-3



4.



2,32±0,5



1,95±0,005



0,0325±2,5.10-3



5.



2,72±0,5



1,95±0,005



0,0350±2,5.10-3



6.



3,24±0,5



1,95±0,005



0,0375±2,5.10-3



7.



3,57±0,5



1,94±0,005



0,0400±2,5.10-3



8.



4,07±0,5



1,94±0,005



0,0425±2,5.10-3



9.



4,53±0,5



1,94±0,005



0,0450±2,5.10-3



10.



5,00±0,5



1,94±0,005



0,0475±2,5.10-3



nst mistar = 0,1 cm=0,01 m nst Voltmeter = 1 Volt nst Amperemeter = 0,01 Ampere



Analisis Data Berdasar data pengamatan yang telah diperoleh dalam penentuan muatan spesifik (e/m) elektron dapat dihitung menggunakan teori ralat kuadrat terkecil. Dengan menggunakan persamaan: 𝑉 𝑒 1 = ( ) (7,79. 10−4 )2 𝑟 2 2 𝐼 𝑚 2 Persamaan garis lurus: 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏



Linierisasi Grafik: 𝑦=



𝑉 𝐼2



𝑒 1 𝑏 = ( ) (7,79. 10−4 )2 𝑚 2 𝑥 = 𝑟2



Percobaan 1 Menghitung nilai x dan y No.



V



I



x = r2



R



y = V/I2



1.



1,44



1,97



0,025



0,000625



0,371047953



2.



1,66



1,96



0,0275



0,00075625



0,43211162



3.



2



1,95



0,03



0,0009



0,525969757



4.



2,32



1,95



0,0325



0,00105625



0,610124918



5.



2,72



1,95



0,035



0,001225



0,715318869



6.



3,24



1,95



0,0375



0,00140625



0,852071006



7.



3,57



1,94



0,04



0,0016



0,948559889



8.



4,07



1,94



0,0425



0,00180625



1,081411415



9.



4,53



1,94



0,045



0,002025



1,203634818



5



1,94



0,0475



0,00225625



1,328515251



10.



Analisis data dengan metode kuadrat terkecil No.



x



x2



y



y2



xy



1.



0,000625



0,371047953



3,90625 x 10-7



0,137676583



0,000015625



2.



0,00075625



0,43211162



5,71914 x 10-7



0,186720452



2,07969 x 10-5



3.



0,0009



0,525969757



0,00000081



0,276644185



0,000027



4.



0,00105625



0,610124918



1,11566 x 10-6



0,372252415



3,43281 x 10-5



5.



0,001225



0,715318869



1,50063 x 10-6



0,511681085



0,000042875



6



0,00140625



0,852071006



1,97754 x 10-6



0,726024999



5,27344 x 10-5



7



0,0016



0,948559889



0,00000256



0,899765864



0,000064



8



0,00180625



1,081411415



3,26254 x 10-6



1,169450648



7,67656 x 10-5



9



0,002025



1,203634818



4,10063 x 10-6



1,448736774



0,000091125



10



0,00225625



1,328515251



5,09066 x 10-6



1,764952773



0,000107172



Σ



0,01365625



8,068765496



2,13802 x 10-5



7,493905779



0,000532422



Σ2



0,000186493



65,10497663 4,57113 x 10-10



56,15862382



2,83473 x 10-7



Dengan: (Σx)2 = 0,000186493 (Σy)2 = 65,10497663 (Σxy)2 = 2,83473 x 10-7



Menghitung gradien garis (b) 𝑏=



𝑏=



𝑛. 𝛴𝑥𝑦 − 𝛴𝑥. 𝛴𝑦 𝑛. 𝛴𝑥 2 − (𝛴𝑥)2 10(0,000532422) − (0,01365625)(8,068765496) 10(2,13802 x 10−5 ) − 0,000186493



𝑏 = -3839,967412 Menghitung Sy 1 𝛴𝑥 2 . (𝛴𝑦)2 − 2. 𝛴𝑥. 𝛴𝑦. 𝛴𝑥𝑦 + 𝑛. (𝛴𝑥𝑦)2 𝑆𝑦 = √ |𝛴𝑦 2 − | 𝑛−2 𝑛. 𝛴𝑥 2 − (𝛴𝑥)2



𝑆𝑦 1 (2,13802 x 10−5 )(65,10497663) − 2(0,01365625)(8,068765496)(0,000532422) + 10(2,83473 x10−7 ) =√ |7,493905779 − | 10 − 2 10. (2,13802 x 10−5 ) − 0,000186493



𝑆𝑦 =4,910544551 Menghitung Sb 0,01365625



8,068765496



2,13802 x 10-5



7,493905779



0,000532422



0,000186493



65,10497663



4,57113 x 10-10



56,15862382



2,83473 x 10-7



𝑛 𝑆𝑏 = 𝑆𝑦 √ 2 𝑛. 𝛴𝑥 − (𝛴𝑥)2



10 𝑆𝑏 = 4,910544551√ −5 10.2,13802. 10 − 0,000186493



𝑆𝑏 = 2971,51847



Ralat relatif 𝑅𝑏 =



𝑆𝑏 . 100% 𝑏



𝑅𝑏 =



2971,51847 . 100% 3839,967412



𝑅𝑏 =77,38395022 % (2 𝐴𝑛𝑔𝑘𝑎 𝑃𝑒𝑛𝑡𝑖𝑛𝑔)



Jadi, diperoleh nilai gradien garis hubungan antara x (r2) dengan y (V/I2) adalah b = (3,9± 3,0). 10-3 dengan ralat sebesar 77 % dimana b = (e/m)(1/2)(7,79.10-4)2.



Menghitung nilai muatan spesifik elektron 2𝑏 𝑒⁄ = 𝑚 (7,79. 10−4 )2 𝑒⁄ = 2(3839,967412) 𝑚 (7,79. 10−4 )2 𝑒⁄ =1,3 . 1010 𝐶⁄ 𝑚 𝑘𝑔



Menghitung Se/m



𝑆𝑒⁄𝑚



ö 𝑒⁄𝑚 = √| . 𝑆𝑏 | ö𝑏



𝑆𝑒⁄𝑚 = √|



𝑆𝑒⁄𝑚



= √|



2



2 2 . 𝑆 | (7,79. 10−4 )2 𝑏



2 2 . 2971,51847| (7,79. 10−4 )2



𝑆𝑒⁄𝑚 =1109,115172



Ralat relatif 𝑆𝑒⁄ 𝑅𝑏 = 𝑒 𝑚 . 100% ⁄𝑚 𝑅𝑏 =



1109,115172 1,3 . 1010



. 100%



𝑅𝑏 =8,76383 x 10−6 % (3 𝐴𝑛𝑔𝑘𝑎 𝑃𝑒𝑛𝑡𝑖𝑛𝑔)



Jadi, pada percobaan 1 diperoleh nilai muatan spesifik elektron adalah e/m = (130 . 109 ± 1,11. 103 )C/kg dengan ralat sebesar 8,76 %.



PEMBAHASAN Jika suatu muatan elektron bergerak dalam



elektron tersebut akan mempunyai energi



ruang yang berada dibawah pengaruh



kinetic akibat tegangan (V) tersebut.



medan listrik atau medan magnet, maka muatan tersebut akan mengalami gaya sehingga pergerakan elektron tersebut akan menyimpang. Adanya gejala fisis ini dipertimbangkan



sebagai



pergerakan



muatan elektron di dalam medan magnet maupun medan listrik fisis, seperti partikel yang dilemparkan horizontal di dalam medan gravitasi bumi.



berfungsi magnet.



katoda untuk



dan



kumparan



menghasilkan



Kumparan



magnet tersebut sama (akibat kumparan Helmholtz) sehingga terjadi perubahan arah dari kecepatan elektron tanpa merubah kelajuannya. Sehingga, elektron tersebut akan bergerak melingkar. Pada gerak melingkar ini besar gaya sentripetal sama dengan besar gaya medan magnet pada elektron tersebut.



Pada percobaan ini menggunakan sebuah tabung



Elektron yang bergerak dalam medan



ini



yang medan



disebut



koil



Helmholtz (yaitu kumparan yang memiliki besar jari-jari yang sama dengan jarak



Berdasarkan pengamatan yang dilakukan disimpulkan bahwa jika arus listrik (I) tetap sedangkan nilai (V) tegangan berubah semakin kecil, maka diameter lintasan electron akan semakin kecil karena V berbanding lurus dengan kuadrat R.



kedua kumparan) yang digunakan untuk menghilangkan medan magnetik bumi dan



Dari analisis data diperoleh hasildari nilai



untuk memberikan medan magnet konstan



(e/m) electron dalam percobaan ini sebesar



dalam ruang yang sempit dan terbatas.



(130 . 109 ± 1,11. 103 )C/kg dengan ralat sebesar 8,76 %.. Sedangkan nilai e/m



Elektron yang dihasilkan oleh filamen (katoda) akibat proses termo-elektron akan dipercepat ke arah anoda yang mempunyai beda tegangan (V) terhadap katoda. Dari prinsip kekekalan energi, jika tidak ada usaha yang dikenakan pada elektron, maka



berdasarkan teori adalah 1,7588. 1011 C/kg terdapat perbedaan antara hasil praktikum dengan teori. Diperoleh perbedaan antara hasil praktikum dengan teori adalah sebesar Δe/m = |1,3 – 1,7588|. 1011 = 4,59. 1010 C/kg.



TUGAS 1. Buatlah tabel hasil analisis yang memuat V/I2 dan r2. Percobaan 1 No.



V



I



1.



1,44



1,97



2.



1,66



1,96



3.



2



1,95



4.



2,32



1,95



5.



2,72



1,95



6.



3,24



1,95



7.



3,57



1,94



8.



4,07



1,94



9.



4,53



1,94



5



1,94



10.



x = r2



R 0,025



y = V/I2



0,000625 0,371047953



0,0275 0,00075625 0,43211162 0,03 0,0009 0,525969757 0,0325 0,00105625 0,610124918 0,035



0,001225 0,715318869



0,0375 0,00140625 0,852071006 0,04 0,0016 0,948559889 0,0425 0,00180625 1,081411415 0,045



0,002025 1,203634818



0,0475 0,00225625 1,328515251



2. Buatlah grafik antara V/I2 – r2 dari pasangan data pengamatan. Percobaan 1



PERCOBAAN 1 1.4 1.2 1 0.8



0.6 0.4 0.2 0



Sumbu x (r2) dan sumbu y (v/I2) 3. Buat garis kecocokan terbaik (the best fit).



Percobaan 1: y = 587,0429x + 0,004202889



𝐵𝑧 (𝑧) = 4. Tentukan nilai (e/m) dari kemiringan grafik tersebut



lengkap dengan



dijabarkan



pada



bagian



1 3 ([2𝑏−𝑧]2 +𝑅 2 ) ⁄2



5. Dapatkan



persamaan



= 0,7155



hukum



1 3 (𝑅 2 +𝑧 2 ) ⁄2



+



}



𝐼



(4)



𝐻=



berdasarkan



𝑅



Biot-Savart.



Mulailah



𝜇0 . 𝑁 𝐼 𝑅 2



=



𝑑𝑧



8 𝐼



{



adalah 𝑑𝐵𝑧



analisis.



5√5 𝑅



2



Turunan pertama Bz terhadap z



ralatnya. Telah



𝜇0 .𝑁𝐼𝑅 2



2



2



{− 3



2



2(𝑧−2𝑏)



3 [(2𝑏−𝑧)2 +𝑅 2 ]5⁄2



3𝑧 5 (𝑅 2 +𝑧 2 ) ⁄2



−



}



di z = b, turunan ini sama dengan nol,



dengan meninjau dua buah koil (Helmhotz) searah z yang terpisah sejauh



2a



=



R.



Selanjutnya



analisalah pada pusat jari jari.



dan turunan kedua Bz adalah 𝑑2 𝐵𝑧 𝑑𝐵 5



=



−3𝜇0 . 𝑁 𝐼 𝑅 2



{



2



2𝑧 2



2 (𝑅 2 +𝑧 2 )7⁄2



+



1 5 (𝑅 2 +𝑧 2 ) ⁄2



1 5 ([2𝑏−𝑧]2 +𝑅2 ) ⁄2



2(𝑧−2𝑏)2



5



2 [(2𝑏−𝑧)2 +𝑅 2 ]1⁄2



−



−



}



𝑑𝑖 𝑏 = 𝑧 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝑑2 𝐵𝑧 𝑑𝐵



= ∫𝑧=𝑏



−3𝜇0 . 𝑁 𝐼 𝑅 2 2



{



2𝑅 2 −8𝑏 2



7 } [𝑧 2 −𝑅 2 ] ⁄2



𝑡𝑢𝑟𝑢𝑛𝑎𝑛 𝑚𝑒𝑛𝑗𝑎𝑑𝑖 𝑛𝑜𝑙 𝑗𝑖𝑘𝑎 𝑅 24𝑏 2 = 0 maka 2b = R sehingga jarak antara kedua kumparan harus sama Dua buah kawat yang sesumbu masing-masing terdiri dari N buah



dengan jari-jari kumparan sehingga induksi magnet di titik p menjadi



lilitan dan diberi arus I yang searah. Jika titik P berada ditengah-tengah



𝐵𝑧 =



𝜇0 . 𝑁 𝐼 𝑅



.



8 3 5 ⁄2



=



3 𝜇0 . 𝑁 𝐼 4 ⁄2 𝑅 3



kumparan maka karena arusnya



𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 eksperimen penentuan



searah, induksi magnet di titik P



spesifik dari electron diketahui bahwa



sama dengan nol. Induksi magnet di



hubungan antara medan magnet dan arus



titik P :



listrik adalah : 𝐵 = 4,5 𝑥 10 -7



𝑁𝐼 𝑅



muatan



= 7,8 x 10-4 I (terbukti)



bidang) secara terus menerus (gambar p) akan



membentuk



lintasan



lingkaran



6. Lukiskan gaya-gaya yang bekerja



dengan gaya Lorentz yang timbul menuju



pada elektron pada posisi berbeda.



ke pusat lingkaran. Demikian juga dengan



Jelaskan



muatan negatif (gambar q). Gaya Lorentz



pengamatan



berdasarkan dan



hasil



bagaimana



yang



membentuk ke



lingkaran



pusat



ini



disebut



dan



harusnya lintasan eletron tersebut!



mengarah



gaya



Elektron dapat bepindah dari satu



sentripetal. Setiap benda yang bergerak



lintasan ke lintasan lainnya dengan



membentuk lintasan lingkaran harus tetap



menyerap atau memancarkan energi



diberikan gaya agar benda tersebut terus



tertentu.



berputar.



7. Bagaimana agar gerak elektron membentuk lintasan spiral? Agar elektron membentuk lintasan spiral maka harus diberikan medan magnet kedua dengan arah tegak lurus medan magnet pertama. Dengan tujuan gaya Lorentz yang mendorong elektron untuk berpindah dari posisi melingkar satu ke melingkar berikutnya, sehingga kalau diamati pergerakannya elektron tersebut Gambar p



bergerak spiral. Sebenarnya pada pada percepatan



Gambar q



spiral



electron



masih



dimungkinkan melakukan eksperimen e/m elektron, tapi yang menjadi kendala adalah



Bila sebuah partikel bermuatan listrik bergerak tegak lurus dengan medan



tingkat ketelitiandan pengamatan sulit dilakukan.



magnet homogeni yang mempengaruhi selama geraknya, maka muatan akan bergerak dengan lintasan berupa lingkaran. Sebuah muatan positif bergerak dalam medan magnet B (dengan arah menembus



8. Bagaimana jika dalam kondisi gerak melingkar,



sebatang



magnet



didekatkan pada tabung tersebut. Jelasakan apa yang terjadi!



Apabila salah satu kutub magnet didekatkan,



maka



akan



Gambar a



timbul



medan magnet yang mempengaruhi gerak



elektro.



pergerakan



Gambar b



Penyimpangan



elektron



bergantung



kutub magnet yang didekatkan.



Pada gambar diatas dapat dilihat (gambar a) medan magnet dari koil



9. Gambarkan medan magnet dari koil



Helmholtz,



yaitu



menyimpang



Helmholtz dalam eksperimen dan



bahkan tegak lurus terhadap arah



medan magnet bumi? Gunakan



utara dan selatan bumi. Pada gambar



magnet jarum (kompas) bagaimana



b arah medan magnet bumi juga



pengaruhnya?



menyimpang terhadap arah utaraselatan bumi. Menurut percobaan Oesterd, membuktikan bahwa arus listrik



dalam



konduktor



menghasilkan medan magnet di sekitarnya.



Jika



magnet



jarum



(kompas) didekatkan pada kawat tersebut, maka jarum kompas akan menyimpang. Sama halnya jika jarum kompas tersebut didekatkan pada koil Helmholtz yang dialiri arus lisrik,



jarum



menyimpang.



tersebut



akan



KESIMPULAN 1. Gerakan elektron melingkar dalam medan magnet terjadi akibat adanya kumparan pada koil Helmholtz. Sehingga terjadi perubahan arah kecepatan pada elektron tanpa merubah kelajuannya sehingga elektron akan bergerak melingkar. Dimana diameternya berbanding terbalik dengan besar medan magnet. 2. Besar muatan spesifik e/m electron: a. Pada praktikum: Nilai e/m = (130 . 109 ± 1,11. 103 )C/kg b. Pada teori: Nilai e/m = 1,7588. 1011 C/kg Sehingga diperoleh penyimpangan sebesar 4,59. 1010 C/kg. antara hasil percobaan dengan nilai yang semestinya pada teori.



Daftar Pustaka



Utami, Mei Budi, dkk. 2013. Eksperimen e/m Elektron. Surabaya: Universitas Airlangga Masruroh, Intan, dkk. 2013. Penentuan Nilai e/m Elektron. Surabaya: Universitas Airlangga. Penyusun, Tim. 2017. Petunjuk Eksperimen Fisika Modern. Malang: Jurusan Fisika FMIPA UM. Tipler, Paul A,. (2001). Fisika untuk Sains dan Tekhnik Jilid 2 edisi ketiga. Jakarta : Erlangga. Anastopoulos, Charis (2008). Particle Or Wave: The Evolution of the Concept of Matter in Modern Physics. Princeton University Press. hlm. 236–237. ISBN 0691135126.