LAPORAN AWAL Lintasan Elektron Tiika

7/29/2019 LAPORAN AWAL Lintasan Elektron Tiika

1/12

LAPORAN AWAL

FISIKA EKSPERIMEN II B

(P - 1)

LINTASAN ELEKTRON DALAM MEDAN MAGNET

Nama : Kartika Wahyu Illahi

NPM : 140310090039

Partner I : Meti Megayanti

NPM : 140310090001

Partner I : Amty Marufah A D

NPM : 140310090007

Hari/Tgl Praktikum : Selasa/ 06 Maret 2012

Asisten :

Laboratorium Fisika Lanjutan

Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Padjadjaran

2012


2/12

LEMBAR PENGESAHAN

(P - 1)


Nama : Kartika Wahyu Illahi

NPM : 140310090039

Partner I : Meti Megayanti

NPM : 140310090001

Partner I : Amty Marufah A D

NPM : 140310090007

Hari/Tgl Praktikum : Selasa/ 06 Maret 2012

Asisten :

Jatinangor, 06 Maret 2012

Asisten,

(.......)

NILAI

LAPORAN

AWALSPEAKEN

LAPORAN

AKHIR


3/12


BAB I

PENDAHULUAN

1.1LATAR BELAKANGElektron adalah partikel subatom yang bermuatan negatif dan umumnya ditulis

sebagai e-. Atau dengan kata lain, elektron merupakan partikel terkecil penyusun

sebuah atom. Elektron memiliki massa dan muatan dengan nilai tertentu. Pada

eksperimen kali ini yang berjudul Lintasan Elektron dalam Medan Magnet akan

dihitung besarnya muatan spesifik e/m melalui pembelokan berkas elektron oleh

medan magnetik homogen. Sebuah elektron yang bergerak dengan kecepatan yang

konstan berada dalam pengaruh medan magnet yang homogen B dimana arah dari

medan magnet tersebut tegak lurus dengan arah gerakan elektron,dimana elektron

tersebut akan mengalami gaya Lorentz. Akibat dari gaya Lorentz tersebut, elektron

tersebut akan membentuk suatu lintasan yang berbentuk lingkaran dengan jari-jari r.

Sehingga gaya Lorentz ini bekerja sebagai gaya sentripetal, dimana kecepatan

elektron dipengaruhi oleh besarnya tegangan anoda yang diberikan.

1.2IDENTIFIKASI MASALAHPermasalahan yang terdapat pada percobaan ini yaitu kita akan melihat dan

mengetahui bagaimana lintasan suatu elektron ketika dia bergerak bila dilewatkan

dalam suatu medan magnet. Selain itu kita akan mengetahui berapa muatan spesifik

e/m melalui pembelokan berkas elektron oleh medan magnetic homogen.
http://w/index.phphttp://w/index.php


4/12

1.3TUJUANMenghitung muatan spesifik e/m melalui pembelokan berkas elektron oleh medan

magnetik homogen.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Elektron adalah partikel subatom yang bermuatan negatif dan umumnya ditulis

sebagai e-. Atau dengan kata lain, elektron merupakan partikel terkecil penyusun

sebuah atom. Elektron memiliki massa dan muatan dengan nilai tertentu. Elektron

tidak memiliki komponen dasar ataupun substruktur apapun yang diketahui, sehingga

ia dipercayai sebagai partikel elementer. Massa sebuah elektron adalah kira-kira

9,109 10-31

kilogram.

Elektron merupakan suatu partikel yang memiliki suatu massa tertentu dan memiliki

muatan dengan nilai yang sangat tertentu. Karena elektron memiliki suatu nilai

muatan tertentu dan memiliki massa yang tertentu maka akan menimbulkan suatu

muatan spesifik yang merupakan perbandingan dari muatan yang dimiliki oleh

elektron tersebut dengan nilai massa yang juga dimiliki oleh elektron tersebut.

Ketika elektron lepas dari kulitnya karena dipancarkan oleh pemancar elektron maka

elektron tersebut menerima energi, dan ketika elektron tersebut kembali pada

kulitnya, elektron tersebut akan memancarkan energi berupa sinar yang merupakan

defleksinya yang biasa disebut sinar foton.

Pada saat elektron keluar dari pemancar elektron maka ia akan langsung terpengaruhi

oleh suatu medan yang sengaja dibuat yaitu medan magnet homogen, sehingga dari

sini akan timbul suatu gaya yang biasa disebut gaya Lorentz, yang disebabkan oleh

interaksi dari muatan yang dimiliki oleh elektron yang bergerak dan besar kuat medan
http://w/index.phphttp://wiki/Partikel_elementerhttp://w/index.phphttp://wiki/Kilogramhttp://wiki/Kilogramhttp://w/index.phphttp://wiki/Partikel_elementerhttp://w/index.php


5/12

magnetik homogen disertai dengan kecepatan dari elektron tersebut bergerak. Muatan

listrik yang bergerak dalam medan magnet akan mendapatkan gaya yang disebut

dengan gaya Lorentz. Medan magnetik B akan menghasilkan gaya Lorentz sebesar

FLorentz = B.e.V

Sebuah partikel dengan muatan q bergerak dengan kecepatan v yang membuat sudut

terhadap arah B. Gaya magnetnya adalah

sinqvBF

Gaya magnet ini disebut gaya Lorentz. Beberapa sifat dari gaya Lorentz :

1. Gaya magnet hanya bekerja pada partikel bermuatan yang bergerak terhadapmedan magnet. Jika muatannya diam maka tidak akan timbul gaya magnet.

2. Bila v searah dengan B, F = 0 karena = 180o.3. Bila v tegak lurus B, besar gaya adalah F = q B v karena = 90o

Pada gambar diatas dilukiskan suatu partikel bermuatan +q, bermasa m, bergerak

dalam bidang halaman ini dengan kecepatan v. Arah rapat fluks B masuk halaman.

Jadi F pada bidang halaman, dan tegak lurus v. Gaya F hanya mengubah arah v tanpa

mengubah besarnya. Karena F selalu tegak lurus v, partikel akan bergerak pada

lingkaran. Lintasan ini disebut lintasan silkotron. Hubungan antara R, m , v dan B.

Selanjutnya pada lintasan elektron yang berbentuk lingkaran maka akan timbul gaya

yang menuju pusat yakni gaya sentripetal dengan perumusan :

R

mvqvBF

2


6/12

Dari rumus diatas didapatkan jari-jari lintasan :

qB

mvR

Dari persamaan diatas dapat disimpulkan bahwa :

1. Jika momentum semakin besar, maka jari-jari lintasan akan semakin besar.Partikel yang bergerak dengan momentum besar sulit dibelokkan.

2. Jika medan magnet kuat, maka jari-jari lintasannya kecil sebab gayasentripetal yang besar akan menyebabkan pembelokkan yang cepat, sehingga

lingkaran yang terbentuk akan kecil.

Suatu elektron yang bergerak dalam suatu medan elektrostatik yang homogen

mengalami suatu gaya konstan pada penyusunan potensialnya. Apabila suatu

tegangan potensial diberikan kepada katoda, maka elektron akan teremisi dari katoda

dan bergerak dengan kecepatan tertentu melewati suatu lubang kecil pada pemicu

elektrodanya. Penambahan jumlah tegangan potensial mempengaruhi gerak elektron,

sehingga :

A

pK

Um

ev

m

qVv

mqVv

qVmv

ListrikEelektronE

2

.2

.2

.2

1

2

2


7/12

Karena arah gaya lorentz dan gaya sentripetal menuju ke pusat lintasan elektron yang

berbentuk lingkaran, maka muatan spesifik e/m dapat dihitung dengan menggunakan

hukum II Newton :

22

2

222

21

2

2

2

2

0

0

rB

U

m

e

Um

e

m

rBq

m

qBrU

m

e

m

qBrv

qBvr

mv

FF

FF

F

A

A

A

LorentzlSentripeta

LorentzlSentripeta

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)


8/12

terhadap katoda. Dari prinsip kekekalan energi, jika tidak ada usaha yang dikenakan

pada elektron, maka elektron tersebut akan mempunyai energi kinetik akibat tegangan

(V). Elektron tersebut bergerak dalam medan magnet seragam(akibat kumparan

Helmholtz), sehingga terjadi perubahan arah dari kecepatan electron tanpa merubah

kelajuannya, sehingga electron akan bergerak melingkar. Pada gerak melingkar ini

besar gaya sentripetal sama dengan besar gaya medan magnet pada elektron tersebut.

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

A. ALAT DAN BAHAN PERCOBAANAlat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah:

1. Fine Beam Tube (FBT)Digunakan sebagai tabung hampa udara untuk menempatkan elektron

sehingga bebas bergerak

2. Kumparan Helmholtz (HC)Digunakan untuk menempatkan FBT dan kumparan sehingga keduanya

saling berhubungan.

3. TeslameterDigunakan untuk mengukur besar medan magnetik.

4. Tangential B-Probe5. Power Supply, 300 V/50 Ma

Digunakan untuk memberikan tegangan masukan pada rangkaian sehingga

rangkaian percobaan dapat berjalan dengan baik.

6. VoltmeterDigunakan untuk mengukur tegangan yang mempengaruhi rangkaian

EFBT.


9/12

7. Sumber ArusDigunakan untuk mengontrol besarnya aliran arus yang dimasukan

kedalam rakaian sehingga pemancaran elektron lebih terencana.

8. AV meterDigunakan untuk mengukur arus dan tegangan.

9. Jangka SorongDigunakan untuk mengukur diameter lingkaran dari lintasan elektron yang

berupa deflesi sinar elektron.

10.Kabel-kabel penghubungDigunakan untuk menyambungkan rangkaian yang satu ke rangkaian yang

lainnya.

B. PROSEDUR PERCOBAANA. Kalibrasi Medan Magnet (B =f (I))1. MengangkatFine Beam Tube dengan hati-hati, menyimpannya di tempat yang

aman.

2. Menempatkan Tangential B-Probe yang sudah dihubungkan denganTeslameter di tengah-tengah antara kedua kumparan Helmholtz.

3. Menghubungkan input kumparan Helmhotz dengan sumber arus.4. Menghubungkan Teslameter dan sumber arus dengan jaringan PLN 220 V.5. Menyalakan Teslameter dan sumber arus, mencatat angka yang ditunjukkan

teslameter untuk setiap variasi arus yang diberikan (0-2 A).

B. Pengukuran Jari-jari Lintasan Elektron Sebagai Fungsi Tegangan r =f(UA)

1. Memastikan sumber arus dan sumber tegangan dalam keadaan mati. 2. Membuat rangkaian seperti pada Gambar 2.3. Mengangkat Tangential B-Probe, menempatkan dengan hati-hati Fine Beam

Tube pada tempat semula.


10/12

4. Menyalakan Power Supply dan sumber arus. Mengatur penunjukkan sumberarus pada nilai konstan tertentu (mulai dari nilai kecil).

5. Mengatur tegangan anoda (power supply) sehingga diperoleh gambar yangbagus, mengukur jari-jari lintasan elektron (gunakan pembatas yang tersedia

untuk memudahkan pengukuran).

6. Mengubah-ubah nilai tegangan anoda dan melakukan pengukuran seperti pada(5). Melakukan minimal 10 variasi tegangan (100 V 300 V).

7. Melakukan (5) dan (6) untuk arus konstan yang berbeda (besarnya nilai aruskonsultasikan dengan asisten).

C.

Pengukuran Jari-jari Lintasan Elektron Sebagai Fungsi Medan Magnet,r=f (B)

1. Memastikan sumber arus dan sumber tegangan dalam keadaan mati. 2. Membuat rangkaian seperti pada gambar (2).3. Menyalakan Power Supply dan sumber arus, mengatur penunjukkan power

supply (tegangan anoda) pada nilai konstan tertentu.

4. Mengatur arus kumparan agar diperoleh gambar yang baik, mengukurdiameter lintasan dengan menggunakan bantuan pembatas yang tersedia.

5. Mengubah-ubah nilai arus kumparan dan melakukan pengukuran seperti pada(4), melakukan pengukuran untuk minimal 10 variasi arus kumparan (1A

2A).

6. Melakukan prosedur 4 dan 5 untuk tegangan anoda konstan yang berbeda(besarnya nilai tegangan anoda konsultasikan pada asisten).

D. Menentukan Hubungan Arus Kumparan-Tegangan Anoda (I = f (UA))Pada Jari-jari Konstan

1. Memastikan sumber arus dan sumber tegangan dalam keadaan mati. 2. Membuat rangkaian seperti pada Gambar 2.


11/12

3. Menyalakan Power Supply dan sumber arus, memberikan tegangan anodamaksimum (300 V), mengatur arus sehingga lintasan elektron mempunyai

diameter tertentu, mencatat nilai r, V dan I.

4. Mengubah-ubah tegangan anoda (300 V 100 V), mengatur kembali aruspada setiap nilai tegangan sehingga diperoleh diameter lintasan elektron yang

sama dengan diameter pada keadaaan awal. Melakukan untuk minimal 10

variasi.

5. Mengulangi langkah 3 4, untuk diameter lintasan elektron tertentu yangberbeda.


12/12

DAFTAR PUSTAKA

http://soerya.surabaya.go.id/AuP/e-

DU.KONTEN/edukasi.net/Fisika/Gaya%20Lorentz

Kenneth S. Krane.1993.Fisika Modern. Jakarta: Universitas Indonesia

http://alljabbar.wordpresss.com/2008/04/06/gaya-lorentz/

Giancoli. 1999.FISIKA, Jilid 2. Jakarta
http://soerya.surabaya.go.id/AuP/e-DU.KONTEN/edukasi.net/Fisika/Gaya%20Lorentzhttp://soerya.surabaya.go.id/AuP/e-DU.KONTEN/edukasi.net/Fisika/Gaya%20Lorentzhttp://soerya.surabaya.go.id/AuP/e-DU.KONTEN/edukasi.net/Fisika/Gaya%20Lorentzhttp://alljabbar.wordpresss.com/2008/04/06/gaya-lorentz/http://alljabbar.wordpresss.com/2008/04/06/gaya-lorentz/http://alljabbar.wordpresss.com/2008/04/06/gaya-lorentz/http://soerya.surabaya.go.id/AuP/e-DU.KONTEN/edukasi.net/Fisika/Gaya%20Lorentzhttp://soerya.surabaya.go.id/AuP/e-DU.KONTEN/edukasi.net/Fisika/Gaya%20Lorentz

Documents

LAPORAN AWAL Lintasan Elektron Tiika