Bahan Ajar Fisika

Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan seperti tembaga, perak, emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan-bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan material seperti karet, gelas, karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran elektron dan disebut sebagai insulator. Bagaimana prinsip konduksi, dijelaskan pada artikel tentang semikonduktor.

Hubungan antara hambatan, tegangan, dan arus, dapat disimpulkan melalui hukum berikut ini, yang terkenal sebagai hukum Ohm:

R = {V}\{I}

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Dari hukum Ohms diketahui, resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol W (Omega). Tipe resistor yang umum adalah berbentuk tabung dengan dua kaki tembaga di kiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang kode warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan Ohmmeter. Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association) seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut. Waktu penulis masuk pendaftaran kuliah elektro, ada satu test yang harus dipenuhi yaitu diharuskan tidak buta warna. Belakangan baru diketahui bahwa mahasiswa elektro wajib untuk bisa membaca warna gelang resistor (barangkali).

Kode Warna Resistor -----------------

http://www.williamson-labs.com/images/res-color-code.gif

http://www.williamson-labs.com/images/resistor-color-code-all.gif

4 Band Color Code

Hati-hati ketika membaca resistor dengan 5 atau 6 gelang warna
Note: Digit ke Tiga tidak dipakai ketika membaca resistor dengan 4 gelang warna

Misalkan:

Arti gelang-gelang warna dari resistor di atas adalah:

Merah = 2
Kuning = 4
Jingga = x1000
Emas = 5%
Jadi, nilai resistansi resistor disamping = 24.000 Ohm.
Rmaks = 24.000 + ( 5% x 24.000 )
Rmin = 24.000 – ( 5% x 24.000 )

Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan ke arah gelang toleransi berwarna coklat, merah, emas atau perak. Biasanya warna gelang toleransi ini berada pada badan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang lebih menonjol, sedangkan warna gelang yang pertama agak sedikit ke dalam. Dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resistor tersebut. Kalau anda telah bisa menentukan mana gelang yang pertama selanjutnya adalah membaca nilai resistansinya.

Jumlah gelang yang melingkar pada resistor umumnya sesuai dengan besar toleransinya. Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki 3 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2% (toleransi kecil) memiliki 4 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Gelang pertama dan seterusnya berturut-turut menunjukkan besar nilai satuan, dan gelang terakhir adalah faktor pengalinya.

Misalnya resistor dengan gelang kuning, violet, merah dan emas. Gelang berwarna emas adalah gelang toleransi. Dengan demikian urutan warna gelang resitor ini adalah, gelang pertama berwarna kuning, gelang kedua berwana violet dan gelang ke tiga berwarna merah. Gelang ke empat tentu saja yang berwarna emas dan ini adalah gelang toleransi. Dari tabel-1 diketahui jika gelang toleransi berwarna emas, berarti resitor ini memiliki toleransi 5%. Nilai resistansisnya dihitung sesuai dengan urutan warnanya. Pertama yang dilakukan adalah menentukan nilai satuan dari resistor ini. Karena resitor ini resistor 5% (yang biasanya memiliki tiga gelang selain gelang toleransi), maka nilai satuannya ditentukan oleh gelang pertama dan gelang kedua. Masih dari tabel-1 diketahui gelang kuning nilainya = 4 dan gelang violet nilainya = 7. Jadi gelang pertama dan kedua atau kuning dan violet berurutan, nilai satuannya adalah 47. Gelang ketiga adalah faktor pengali, dan jika warna gelangnya merah berarti faktor pengalinya adalah 100. Sehingga dengan ini diketahui nilai resistansi resistor tersebut adalah nilai satuan x faktor pengali atau 47 x 100 = 4.7K Ohm dan toleransinya adalah 5%.

Spesifikasi lain yang perlu diperhatikan dalam memilih resitor pada suatu rancangan selain besar resistansi adalah besar watt-nya. Karena resistor bekerja dengan dialiri arus listrik, maka akan terjadi disipasi daya berupa panas sebesar W=I2R watt. Semakin besar ukuran fisik suatu resistor bisa menunjukkan semakin besar kemampuan disipasi daya resistor tersebut.

Umumnya di pasar tersedia ukuran 1/8, 1/4, 1, 2, 5, 10 dan 20 watt. Resistor yang memiliki disipasi daya 5, 10 dan 20 watt umumnya berbentuk kubik memanjang persegi empat berwarna putih, namun ada juga yang berbentuk silinder. Tetapi biasanya untuk resistor ukuran jumbo ini nilai resistansi dicetak langsung dibadannya, misalnya 100W5W.

Berdasarkan penggunaannya, resistor dapat dibagi:

1. Resistor Biasa (tetap nilainya), ialah sebuah resistor penghambat gerak arus, yang nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan). Resistor ini biasanya dibuat dari nikelin atau karbon.
2. Resistor Berubah (variable), ialah sebuah resistor yang nilainya dapat berubah-ubah dengan jalan menggeser atau memutar toggle pada alat tersebut. Sehingga nilai resistor dapat kita tetapkan sesuai dengan kebutuhan. Berdasarkan jenis ini kita bagi menjadi dua, Potensiometer, rheostat dan Trimpot (Trimmer Potensiometer) yang biasanya menempel pada papan rangkaian (Printed Circuit Board, PCB).
3. Resistor NTC dan PTS, NTC (Negative Temperature Coefficient), ialah Resistor yang nilainya akan bertambah kecil bila terkena suhu panas. Sedangkan PTS (Positife Temperature Coefficient), ialah Resistor yang nilainya akan bertambah besar bila temperaturnya menjadi dingin.
4. LDR (Light Dependent Resistor), ialah jenis Resistor yang berubah hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila cahaya gelap nilai tahanannya semakin besar, sedangkan cahayanya terang nilainya menjadi semakin kecil.

Cara paling mudah menentukan resistor yang rusak, yaitu apabila resistor kita ukur dengan multimeter tidak sama dengan nilai gelang yang kita baca, bahkan sangat menyimpang jauh, ada pula yang tidak terukur atau 0 ohm. Untuk lebih baiknya sebelum kita memasang komponen resistor ke dalam rangkaian atau menyoldernya, lebih baik kita ukur dulu dengan multimeter untuk lebih tepatnya.
Dilihat dari fungsinya, resistor dibedakan menjadi :

1. tahanan tetap

fungsi :
- pembagi tegangan
- memperkecil arus
- memperbesar dan memperkecil tegangan
2. tahanan tidak tetap ( variable )

contoh : potensiometer , trimmer , tahanan geser
fungsi :
- sebagai pengatur volume ( mengatur besar kecilnya arus )
- sebagai tone control pada sound system
- sebagai pengatur tinggi rendahnya nada ( bass / treble )
- sebagai pembagi tegangan arus dan tegangan

Apa Sih Motor Stepper Itu?

2010-12-20T01:13:00.000-08:00

Motor step (stepper motor) adalah salah satu jenis motor DC yang dapat berputar pada langkah tetap dengan besar sudut tertentu. Tidak seperti motor DC biasa yang menghasilkan gerakan putaran kontinyu, motor step menghasilkan gerak putaran diskret (gerakan yang patah-patah) seperti terlihat pada Gambar 1. Besarnya sudut untuk tiap langkah bervariasi antara 0,9 hingga 900. Motor step digunakan pada aplikasi yang memerlukan perputaran pada sudut tertentu namun tidak memerlukan umpan balik dari sensor posisi. Sudut perpindahan dapat diketahui dengan menghitung jumlah langkah yang dilakukan dalam satu putaran.

Gambar 1 Perbedaan antara gerak motor step dengan gerak motor DC kontinyu.

Sumber Gambar : Grant, 2005

Motor step adalah satu-satunya jenis motor DC yang pengendaliannya dapat dilakukan secara open loop. Contoh penggunaan motor step dapat dilihat pada printer, scanner, dan floppy disk drive. Gambar 2 menunjukkan contoh dari suatu motor step.

Gambar 2 Bentuk fisik motor step

Berdasarkan konstruksinya motor step dapat dibagi menjadi dua, yaitu

Motor step magnet permanen (permanent magnet stepper motor). Motor step jenis magnet permanen dapat bergerak karena adanya interaksi antara magnet permanen dengan elektromagnet yang dihasilkan oleh arus elektrik. Saat tidak terhubung catu daya jika digerakan pada motor step jenis ini akan terasa adanya tahanan magnetik.

Motor step reluktansi variabel (variable reluctance stepper motor). Pada motor step jenis reluktansi variabel tidak terdapat magnet permanen, maka gerak dihasilkan oleh interaksi antar elektromagnet. Saat tidak terhubung catu daya motor step jenis ini tidak akan menghasilkan tahanan magnetik.

Untuk selanjutnya pembahasan difokuskan pada motor step magnet permanen. Gambar 3 menunjukkan konstruksi dasar dari suatu motor step, dalam hal ini jenis magnet permanen, yang terdiri dari rotor berupa magnet permanen dan stator berupa elektromagnet.

Gambar 3 Komponen motor step

Berdasarkan polaritasnya motor step magnet permanen dapat dibedakan menjadi dua, yaitu unipolar (polaritas tunggal) dan bipolar (polaritas ganda). Gambar 4 menunjukkan rangkaian dari suatu motor step bipolar. Dari Gambar 4 terlihat bahwa setiap dua buah elektromagnet yang berseberangan sebetulnya adalah merupakan sebuah kumparan dan disusun sedemikian rupa sehingga jika kumparan dialiri arus kedua elektromagnet tersebut menghasilkan kutub yang berlawanan. Contohnya jika diberi polaritas A + dan B –, maka elektromagnet atas menghasilkan kutub Utara dan elektromagnet bawah menjadi kutub Selatan. Sedangkan jika polaritas dibalik menjadi A – dan B + maka kutub elektromagnet akan berkebalikan, elektromagnet atas menjadi Selatan dan elektromagnet bawah menjadi Utara. Jika diberi polaritas sama, A + dan B + atau A – dan B – maka elektromagnet atas dan bawah tidak aktif.

Gambar 4 Simbol dan diagram pengkabelan motor step bipolar.

Terdapat beberapa metode untuk menggerakkan motor step bipolar. Metode yang paling sederhana adalah dengan bergantian mengaktifkan salah satu kumparan (AB atau CD), yang disebut metode satu fase aktif atau sering disebut juga wave mode, seperti ditunjukkan pada Gambar 5.

Gambar 5. Metode satu fase aktif pada motor step bipolar

Metode berikutnya adalah metode dua fase aktif dengan mengaktifkan kedua kumparan. Pada metode ini magnet pada rotor akan tertarik oleh dua elektromagnet yang bersebelahan, sehingga posisinya selalu berada di antara dua elektromagnet, seperti terlihat pada Gambar 6.

Gambar 6. Metode dua fase aktif pada motor step bipolar

Metode satu fase aktif dan metode dua fase aktif sering disebut juga mode langkah penuh (full step) untuk membedakan dengan mode setengah langkah (half step). Mode setengah langkah menggabungkan antara metode satu fase dan metode dua fase, sehingga dihasilkan jumlah langkah dua kali lipat lebih banyak dalam satu putaran dibanding kedua mode langkah penuh. Motor step dapat menghasilkan 4 langkah saat mode langkah penuh dan 8 langkah saat mode setengah langkah.

Gambar 7 Mode setengah langkah pada motor step bipolar

Untuk menghasilkan jumlah langkah yang lebih banyak, maka pada suatu motor step tidak hanya terdapat empat elektromagnet, tapi dapat berjumlah lebih banyak Meski demikian untuk memudahkan pengaturannya, setiap elektromagnet tidak diatur secara individu, namun terdapat beberapa elektromagnet yang disatukan pengaturannya seperti tergambar pada gambar 8.

Gambar 8 Jumlah langkah gerak motor step ditentukan oleh banyaknya elektromagnet.

Untuk dapat menghasilkan kombinasi medan magnet sesuai metode yang digunakan, diperlukan kombinasi sinyal pada masing-masing input motor step. Untuk motor step bipolar kombinasi sinyal yang diberikan pada masing-masing kumparan untuk mode langkah penuh terdapat pada Tabel 1 dan Tabel 2 sedangkan untuk mode setengah langkah terdapat pada Tabel 3.

Tabel 1 Kombinasi sinyal motor step bipolar untuk mode langkah penuh (satu fase aktif)
Tabel 2 Kombinasi sinyal motor step bipolar untuk mode langkah penuh (dua fase aktif)

Tabel 3 Kombinasi sinyal motor step bipolar untuk mode setengah langkah.

Selain motor step bipolar terdapat juga motor step unipolar (polaritas tunggal). Disebut unipolar karena arus pada kumparan hanya mengalir pada satu arah, tidak seperti motor step bipolar yang dapat mengalir dua arah tergantung polaritas kumparan. Pada motor step unipolar masing-masing elektromagnet diatur secara terpisah seperti terlihat pada Gambar 9.

Gambar 9 Konstruksi motor step unipolar

Gambar 10 menunjukkan varian dari motor step unipolar, yaitu enam kabel dan lima kabel.

Gambar 10 Simbol untuk varian motor step unipolar (a) enam kabel (b) lima kabel

Untuk motor step unipolar kombinasi sinyal yang diberikan pada masing-masing kumparan untuk mode langkah penuh terdapat pada Tabel 4 dan Tabel 5 sedangkan untuk mode setengah langkah terdapat pada Tabel 6.

Tabel 4 Kombinasi sinyal motor step unipolar untuk mode langkah penuh (satu fase aktif)
Tabel 5 Kombinasi sinyal motor step unipolar untuk mode langkah penuh (dua fase aktif)

Tabel 6 Kombinasi sinyal motor step unipolar untuk mode setengah langkah.

Rangkaian Power Supply

2010-12-20T00:59:00.000-08:00

Berikut artikel tentang rangkaian power supply beserta komponen penyusunnya. artikel ini saya ambil dari salah satu blog karya anak bangsa,, saya lupa ap nama blog nya,,,,

Rangkaian Power supply

1. Transformator
Transformator atau trafo adalah suatu alat pengubah arus atau tegangan yang terdiri dari dua buah lilitan atau lebih, yang dikopel secara induktif. Komponen ini hanya dapat bekerja pada tegangan AC, jika tegangan AC ini diberikan pada lilitannya (lilitan primer) maka akan timbul tegangan induksi pada lilitan yang lain (lilitan sekunder). B
esarnya tegangan AC yang dihasilkan oleh lilitan tersebut tergantung dari perbandingan lilitan pada bagian primer dan sekunder, sehingga besarnya tegangan yang dapat dioutputkan dapat dirumuskan menjadi :
V1:V2 = N1:N2
Keterangan:
V1 = Tegangan pada lilitan primer
V2 = Tegangan pada lilitan sekunder
N1 = Lilitan primer
N2 = Lilitan sekunder
Pada trafo ideal artinya kerugian daya pada trafo diabaikan maka besarnya daya yang masuk pada primernya sama dengan daya keluaran pada sekunder, maka :
V1.I1 = V2.I2
V1 : V2 = I2 : I1
Sehingga dari kedua persamaan diatas dapat diperoleh:
V1 : V2 = N1 : N2 = I2 : I1

Gambar 2.2 Transformator

Faktor daya suatu trafo merupakan perbandingan dari daya input dengan output volt ampernya. Perbandingan daya output dengan daya input disebut efisiensi trafo. Seperti halnya inductor efisiensi timbul karena adanya daya yang didisipasikan menjadi panas akibat kerugian yang ditimbulkan oleh adanya resistansi seri lilitan dan kerugian dalam inti.

Transistor

2.4. Transistor
Disamping sebagai penguat transistor juga sering digunakan sebagai saklar untuk mengontrol beban dengan arus kecil, medium, atau arus besar dalam aplikasi-aplikasi industri. Gambar 2.5 menunjukkan rangkaian transistor sebagai saklar.

Gambar 2.5 Transistor sebagai saklar

Pada gambar 2.5 transistor tidak dibias (pada keadaan normal OFF). Hal ini berarti bahwa titik kerja (question point) transistor adalah pada daerah cut off. Jika Vin sudah cukup besar (0.6V untuk silikon, 0.3 untuk germanium), maka transistor akan saturasi, tegangan pada kaki kolektor emitor menjadi sekitar 0.2 V. Pada keadaan ini transistor seperti sebuah saklar yang sedang tertutup.
Penggunaaan suatu transisitor dalam suatau rangkaian dapat berfungsi sebagai penguat, pembagi tegangan maupun pembalik fasa dan sebagai driver. Transistor sebagai driver berfungsi menggerakkan komponen lain yang akan mengaktifkan pensaklaran, seperti mengaktifkan relay. Untuk mengaktifkan komponen tersebut ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan yaitu :
- Jenis transistor ( Silikon atau germanium ) dan nilai hfe dari
transistor yang digunakan.
- Karateristik relay yang digunakan ( catu relay dan nilai tahanannya).
- Besar tegangan input driver.
Sebuah transistor digunakan sebagai driver dapat dilihat pada gambar 2.6 dimana terdapat sebuah dioda dipasang secara pararel dengan relay yang berguna untuk menghubung singkatkan tegangan induksi yang timbul saat relay off

Gambar 2.6 Transistor digunakan sebagai driver
Dengan menggunakan rumus-rumus berikut dapat ditentukan beberapa nilai yang perlu diperhitungkan pada pembentukan driver tersebut.
Imax =
Imax =
Rb =

Dimana : Ir ( Arus Relay ) = Ic
Rr ( Tahanan Relay ) = Rc

2.10. Regulator 78XX

Sebagian besar piranti elektronika membutuhkan tegangan DC untuk bekerja. Pada piranti elektronika catu daya merupakan sesuatu yang sangat penting dan catu daya yang stabil sangat dibutuhkan untuk mendapatkan hasil kerja yang baik.
Salah satu regulator yang sangat sederhana dan cukup populer adalah IC type 78XX. IC ini tersedia untuk beberapa tegangan keluaran dari 5 Volt sampai 24 Volt dengan arus keluaran yang bervariasi dari 100mA sampai 1A. Untuk karakteristik IC 78XX akan diperlihatkan pada tabel di bawah ini.
Tabel 2.5 Karakteristik dari IC 78XX.

2.12. Solenoida
Solenoida adalah suatu peralatan listrik yang merubah sinyal listrik menjadi energi mekanik. Solenoida banyak digunakan dalam pengontrolan proses-proses di industri yang on/off. Penerapan tersebut antara lain meliputi aliran secara hidrolik maupun pneumantik, serta penutupan dan pembukaan bermacam-macam tipe akuator/penggerak. Solenoida terdiri atas sebuah kumparan/lilitan yang dililit pada sebuah inti yang terbuat dari besi lunak. Kumparan/lilitan ada yang dirancang untuk tegangan AC dan DC.
Solenoida dapat juga digunakan untuk menggerakkan mekanisme sebuah kunci pintu. Tipe solenoida terbagi atas tipe dorong (push type), tipe tarik (pull type) serta tipe dorong-tarik (push-pull type).

2.13. IC 74154

IC 74154 merupakan salah satu keluarga TTL yang dimana fungsi dari IC ini adalah sebagai dekoder/demultiplexter 4-16 saluran. Tiap decoder 4-saluran-ke 16-saluran monolit ini menerapkan rangkaian TTL untuk mengupas sandi empat jalan masuk tersandi biner menjadi salah satu 16 jalan keluar, bila kedua jalan masuk gasing (strobe input) G1 dan G2 adalah rendah. Fungsi pendemultipleksteran dilakukan dengan menggunakan empat saluran jalan masuk untuk menyapa saluran keluaran, meluluskan data dari salah satu jalan masuk gasing, sementara jalan masuk gasing yang lain rendah. Jika tidak ada di antara jalan masuk gasing itu yang tinggi, maka semua keluaran adalah tinggi. Denultiplekster ini cocok sekali untuk melaksanakan decoder ingatan penampilan-tinggi (high-performance).

2.6 Optocoupler

Optocoupler atau opto isulator adalah suatu komponen yang terdiri dari pemancar cahaya yang dihubungkan secara optic dengan photo detector melalui media yang terisolasi. Pemancar cahaya dapat berupa LED. Media isolasi dapat berupa gelas, plastic, atau fiber. Sedangkan photo detector dapat berupa photo konduktor, photo dioda, photo transistor, photo FET, photo TRIAC, photo SCR atau rangkaian photo dioda/amplifier. Pengaturan pemancaran cahaya dan photo detector memungkinkan perpindahan informasi dari suatu rangkaian yang mengandung photo detector.
Karena informasi yang dilewatkan secara optic melintasi celah isolasi maka perpindahan sinyal (informasi) tidak mempengaruhi rangkaian input. Hal ini penting karena pemancar cahaya mungkin dikendalikan oleh rangkaian bertegangan rendah yang menggunakan mikroprocessor atau gate logika, sedangkan output photo detector dapat berupa bagian dari tegangan tinggi DC, atau bahkan rangkaian beban AC. Isolasi optic mencegah interaksi ataupun kerusakan terhadap rangkaian input yang disebabkan oleh perbedaan yang relatif tinggi terhadap rangkaian output.
Kemasan optocoupler yang paling umum berbentuk 6 pin DIP atau kemasan dual in line. Pada konfigurasi ini pin 1 dan 2 dihubungkan ke pemancar cahaya sedangkan pin 4, 5 dan 6 dihubungkan ke photo detector seperti pada gambar dibawah.

Optocoupler dirancang untuk menggantikan kedudukan Solid state. Secara fungsional optocoupler sama dengan pasangan relay mekanis karena menawarkan suatu isolasi tingkat tinggi diantara terminal input dan outputnya.
Isolasi merupakan parameter yang sangat penting dari sebuah optocoupler. Ada 3 parameter yang sangat penting dari sebuah otocoupler yaitu:
- Resitansi isolasi
- Kapasitansi isolasi
- Tegangan isolasi
Resitansi isolasi adalah resistansi DC dari input ke output optocoupler, biasanya resistansi ini bernilai 100 MΩ dan nilai bias lebih tinggi dari pada resistansi PCB dimana optocoupler tersebut diletakkan.
Kapasitansi isolasi adalah kapasitansi parasitic dari input ke output melalui media isolasi. Umumnya memiliki jangkauan antara 0.3 sampai 2.5 pF. Tegangan isolasi adalah tegangan dielektrik yang masih mampu dipertahankanya. Umumnya nilai tegangan sekitar 1500 Volt, untuk jenis-jenis khusus tersedia tegangan isolasi sampai 5000 Volt.

2.7. Phototransistor

Phototransistor adalah komponen semikonduktor yang sangat peka terhadap cahaya. Phototransistoor biasanya disambung dalam konfigurasi common emiter dengan bias terbuka dan radiasi cahaya terpusat disekitar juntion basis-colector, karena phototransistor dibias dalam konfigurasi bias emiter maka kolektor dari phototransistor akan dibias revers dan emitor dibias forward.

2.21. Transistor dengan pembiasan tegangan pada basis

Apabila tidak terdapat penyinaran (cahaya), maka electron-elctron yang menyaberang dari basis ke kolektor maupun lubang-lubang yang menyaberang dari kolektor ke basis membentuk arus jenuh balik kolektor Icbo. Arus kolektor diberikan persamaan:
Ic = (1+β ) Icbo+Ib
Maka dengan Ic=0 menjadi:
Ic = (β+1) Icbo
Apabila cahaya diberikan, arus jenuh akan diberikan juga, dan bila komponen dari arus balik jenuh disebabkan oleh cahaya yang dinyatakan Il, maka arus kolektor total dalah:
Ic = (β+1)(Icbo+Il)
Dapat dikatakan bahwa arus yang disebabkan dari radiasi diperbanyak suatu faktor yang besar (β+1), disebabkan kerja transistor. Simbol dari pada phototransistor dapat dilihat pada gambar 2.22

2.8. Relay

Relay adalah suatu piranti switching magnetik yang digunakan untuk menghubungkan atau memutuskan satu pensaklaran atau lebih. Relay bekerja bila mendapatkan daya dari suatu rangkaian yang menyebabkan suatu rangkaian dapat mengubah posisi kutubnya dari normally open menjadi normally close ataupun sebaliknya. Dibandingkan pelaksanaan elektronik lain seperti transistor relay ini memang cukup lambat tetapi keuntungan relay ini mampu mengoperasikan lebih dari satu kontak sekaligus.
Ada dua jenis relay:
1. Relay yang bekerja dengan arus bolak-balik
2. Relay yang bekerja dengan arus searah
Relay arus bolak balik tidak dapat digunakan dalam perangkat elektronik, maka disini dapat dipakai adalah relay yang berkerja dengan arus searah.

2.9. Transistor Sebagai Saklar

Banyak kegunaan dari transistor, salah satunya adalah sebagai saklar. Jika transistor digunakan sebagai saklar maka dalam hal ini transistor tersebut dioperasikan dalam daerah jenuhnya (saturation) dan daerah yang menyumbat (cut-off). Pada saat transistor dalam keadaan jenuh maka resistansi antara kolektor dan emiter akan sangat kecil, maka transistor ini akan ber fungsi sebagai saklar yang tertup (ON) sedangkan apabila transistor dalam keadaan cut-off , maka resistansi antara kolektor dan emiter akan sangat besar, maka transistor akan berfungsi sebagai saklar yang terbuka(OFF). Lebih lanjut dapat kita lihat seperti gambar berikut ini:
Pada saat transistor ON:
- Arus Ic=maximum
- Tegangan Vce=0
- Tegangan pada Rc=Tegangan sumber
Paa saat OFF:
- Arus Ic=0
- Tegangan Vce=Tegangan sumber
- Tegangan pada Rc=0
Pada saat basis transistor mengalir arus, transistor dalam keadaan on, maka:
IB = Vi . VBE/RB
IC = VCE/RC

2.10. Operation Amplifier (Op – Amp)
Istilah Op – Amp semula di gunakan untuk melukiskan sederetan penguat DC berkemampuan tinggi yang di gunakan sebagai komponen dasar untuk komputer analog. Pada masa sekarang Op – Amp rangkaian terpadu (IC) merupakan penguat DC berkemampuan tinggi yang menggunakan rangkaian umpan balik luar untuk mengontrol responsnya. Pada gambar berikut di perlihatkan simbol skematik Op – Amp.

Simbol di atas mempunyai dua input, input membalik (inverting) dan input tak membalik (non inverting). Keduanya mempunyai satu output. Pada umumnya Op – Amp di beri dayaoleh catu daya berpolaritas kembar, biasanya dalam daerah ± 5 hingga ± 15 volt.
Op – Amp tanpa umpan balik luar di kenal sebagai mode gelung terbuka. Dalam mode ini kita dapat menentukan atau memperoleh karakteristik Op – Amp ideal. Secara ideal Op – Amp mempunyai khusus seperti :
• Impedansi input tak hingga
• Impedansi output nol
• Penguatan tegangan tak terhingga
• Lebar pita (bandwith) tak terhingga
• Tegangan ouput nol bila kedua inputnya sama

Pada prakteknya penguatan Op – Amp, parameter ideal tidak akan di jumpai dan secara umum parameter Op – amp di upayakan mendekati paramter idealnya, yaitu :
• Resistansi input antara 100 KΩ s/d 10 MΩ.
• Resistansi ouput antara 104 s/d 2.105
• Lebar pita antara 10 KHz s/d 1 MHz
• Arus offset input antara 20 µA
• Tegangan offset input sekitar 1 mV

Pada gambar simbol Op – Amp diatas tampak V1 merupakan terminal input inverting. Tegangan DC ataupun Ac yang di berikan ke padanya akan di geser fasanya 1800 pada keluarannya. V2 merupakan terminal input non inverting. Tegangan DC ataupun AC yang di berikan padanya akan sefasa dengan outputnya.

2.11. Timer Ic 555

Rangkaian pewaktu yang paling sering digunakan adalah Ic C 555. IC ini mudah digunakan dalam berbagai aplikasi. Ic 555 beroperasi dengan tegangan suplay sebesar 5volt-15volt, Sehingga IC ini dapat dihubungkan dengan IC TTL dan rangkaian-rangkaian op-amp.

Multivibrator adalah suatu rangkaian dengan dua buah piranti aktif yang dirancang sedemikian sehingga salah satu piranti bersifat menghantar pada saat piranti yang lain terpancung. IC NE 555 dapat berfungsi sebagai multivibrator astabil dan multivibrator monostabil.

2.12. Schmit Trigger

Apabila suatu sinyal digital dikirim kemudian diterima oleh pihak yang lain, maka sinyal tersebut akan mengalami gangguan baik itu oleh derau, noise, attenuasi (pelemahan maupun factor lain).
Agar sinyal yang dikirim dapat diterima dengan baik, maka digunakan komponen Schmitt Trigger yang menanggapi bentuk gelombang yang mengalami transisi yang cepat pada keluarannya. Dengan adanya komponen ini, maka jika diberikan input sinyal sinus, segitiga maupun bentuk gelombang segi empat dengan sisi turun sangat tajam (hamper pertikal), dan lepas dari bentuk gelombang lainnya. Dua kondisi (tinggi dan rendah) yang sangat cepat dibutuhkan karena rangkaian digital bekerja dengan masukan salah satu dari dua kondisi tersebut.
Komponen Schmitt Trigger ini telah dikemas dalam bentuk IC, baik itu IC TTL maupun IC CMOS yaitu IC 7414 yang merupakan heksa inverter Schmitt trigger, yang berarti dalam satu kemasan terdapat enam buah inverter Schmitt trigger, sesuai dengan standart IC TTl yang dapat dilihat pada lembar data dimana jika Vdd= 5 Volt, maka Vp=2,70 ; Vn=2,44 dan Vh=0,26

Gambar. 2.28. Symbol inverter Schmitt trigger dan sinyal outputnya

Saat gelombang melampaui 4,43 V maka oleh karena adanya inverse, keluaran akan bepindah dari tinggi ke rendah dan keadaan ini akan dipertahankan l input turun di bawah 4,05 V. ganbar diatas memperlihatkan symbol inverter Schmitt trigger dan bentuk sinyal input dan outputnya.

Rangkaian sederhana power supply 12 V

Gambar rangkaian di atas dapat anda aplikasikan untuk membuat adaptor atau power suplly dengan tegangan keluaran (V output 12V DC). Power supply di atas hanya dilindungi oleh capasitor sebagai pengaman apabila power supply ini dihubungkan dengan beban pada rangkaian. Maka dari itu saya sarankan memakai capasitor dengan minimal spesifikasi 35V. Untuk daya pengaman power supply yang lebih kita bisa menggunakkan transistor TIP, tapi saya belum membahasnya. Untuk dioda bridge dapat anda susun dari 4 dioda kemudian anda solder menjadi satu bridge rectifier atau anda dapat membeli jadi bridge rectifier yang berbentuk sisir (menyamping) atau kotak. Paling tidak dioda bridge saya sarankan memakai 1 Ampere, dalam rangkaian adaptor, semakin besar ampere diodanya semakin bagus jalannya arus di dalam rangkaian. Dioda bagaikan jalan tol, dan arus sebagai mobil yang melewatinya. Semakin besar dan lebar jalan tol yang ada, semakin cepat arus berjalan dan melalui rangkaian.

Untuk rangkaian power supply 5 V, anda dapat mengganti volt regulator di atas dengan tipe 7805 dan 7905. Aplikasi ini berlaku sama pada rangkaian ini. Untuk variasi rangkaian seperti fuse ataupun switch on/off dapat anda coba sendiri.

+ Transformator 18 V – CT minimal 1 A
+ Capasitor minimal 35 V

Thyristor

2010-12-20T00:54:00.000-08:00

Berikut yang termasuk jenis thyristor:

• SCR — Silicon Controlled Rectifier
• ASCR — Asymmetrical SCR
• RCT — Reverse Conducting Thyristor
• LASCR — Light Activated SCR, or
• LTT — Light Triggered Thyristor
• DIAC & SIDAC — Both forms of trigger devices
• BOD — Breakover Diode — A gateless thyristor triggered by avalanche current, used in protection applications
• TRIAC — Triode for Alternating Current — A bidirectional
switching device containing two thyristor structures
• GTO — Gate Turn-Off thyristor
• IGCT — Integrated Gate Commutated Thyristor
o MA-GTO — Modified Anode Gate Turn-Off thyristor
o DB-GTO — Distributed Buffer Gate Turn-Off thyristor
• MCT — MOSFET Controlled Thyristor — It contains two additional FET structures for on/off control.
• BRT — Base Resistance Controlled Thyristor
• SITh — Static Induction Thyristor, or FCTh — Field Controlled
Thyristor containing a gate structure that can shut down anode current flow. The GTO is a tri state device. with an 8-function setup. it also has an equation: v=j-o x n/n o
• LASS — Light Activated Semiconducting Switch

SCR ( silicon Controlled Rectifier )

SCR dapat digambarkan sebagai komponen penyearah yang mempunyai bagian pengontrol disebut git ( gate). Arus masuk pada git menentukan mualinya SCR mengantarkan arus atau tidak mengantarkan arus jika SCR diberi tegangan antara anoda lebih positif dari katoda ( setengah prioda positif sinyal masukan sinusoida.

Prinsip kerja SCR
SCR mendapatkan bias maju dengan memberikan tegangan positif pada anoda dan tegangan negative pada katoda. Jika git tidak disambungkan, arus yang mengalir ( arus bocor ) anoda dan katoda kecil dimana kedua transisitor Q1 dan Q2 dalam keadaan tidak menghantar. Kalau antara git katoda diberi tegangan negative, basis emitor dari Q2 mendapat bias mundur, arus bocor hanya sedikit, transistor Q1 dan Q2 tidak menghantar.
Kalau antara git katoa diberi tegangan positif, basis emitor Q2 mendapat bias maju, hingga membuat arus basis IB2 mengalir, akibatnya mengalir arus kolektor IC2. Karena IC2 = IB1, Q1 juga menghantar dan IC1 mengalir, membuat juga IB2

Skema dan prinsip kerja SCR

Karakteristik SCR

Spesifikasi SCR ( batas maksimum yang diizinkan untuk tipe C6 ) Arus maju efektif ( IF ) = 1,6 A Arus maju rata-rata, keadaan konduksi ter gantung dari sudut konduksi Arus maju satu perioda = 150 A, Suhu ope rasi 65 dejat Celcius sampai 125 derjat Celcius. Arus blocking maju 40 sampai 100 uA Arus holding 1 sampai 5 mA

Rangkaian pengendali dengan SCR
Rangkaian pengendali fasa 90
TRIAC

IC TIMER 555

2010-12-20T00:52:00.000-08:00

IC timer 555 sudah dikenal dan masih populer sampai saat ini sejak puluhan tahun yang lalu. Tepatnya IC ini pertama kali dibuat oleh Signetics Corporation pada tahun 1971. IC timer 555 memberi solusi praktis dan relatif murah untuk berbagai aplikasi elektronik yang berkenaan dengan pewaktuan (timing). Terutama dua aplikasinya yang paling populer adalah:
1. Rangkaian pewaktu monostable
2. Osilator astable.
Komponen ini terdiri dari komparator dan flip-flop yang direalisasikan dengan banyak transistor.

Dari dulu hingga sekarang, prinsip kerja komponen jenis ini tidak berubah namun masing-masing pabrikan membuatnya dengan desain IC dan teknologi yang berbeda-beda. Hampir semua pabrikan membuat komponen jenis ini, walaupun dengan nama yang berbeda-beda. Misalnya :
1. National Semiconductor menyebutnya dengan LM555,
2. Philips dan Texas Instrument menamakannya SE/NE555.
3. Motorola / ON-Semi mendesainnya dengan transistor CMOS sehingga komsusi powernya cukup kecil dan menamakannya MC1455.
4. Philips dan Maxim membuat versi CMOS-nya dengan nama ICM7555.
Walaupun namanya berbeda-beda, tetapi fungsi dan pin diagramnya saling kompatibel satu dengan yang lainnya (functional and pin-to-pin compatible). Hanya saja ada beberapa karakteristik spesifik yang berbeda misalnya konsumsi daya, frekuensi maksimum dan sebagainya. Spesifikasi lebih detail biasanya dicantumkan pada datasheet masing-masing pabrikan. Dulu pertama kali casing dibuat dengan 8 pin T-package (tabular dari kaleng mirip transistor), namun sekarang lebih umum dengan kemasan IC DIP 8 pin.

1.Rangkaian Monostable
IC ini didesain sedemikian rupa sehingga hanya memerlukan sedikit komponen luar untuk bekerja. Diantaranya yang utama adalah resistor dan kapasitor luar (eksternal). IC ini memang bekerja dengan memanfaatkan prinsip pengisian (charging) dan pengosongan (discharging) dari kapasitor melalui resistor luar tersebut. Untuk menjelaskan prinsip kerjanya, coba perhatikan diagram gambar IC 555 dengan resistor dan kapasitor luar berikut ini. Rangkaian ini tidak lain adalah sebuah rangkaian pewaktu (timer) monostable. Prinsipnya rangkaian ini akan menghasilkan pulsa tunggal dengan lama tertentu pada keluaran pin 3, jika pin 2 dari komponen ini dipicu. Perhatikan di dalam IC ini ada dua komparator yaitu Comp A dan Comp B. Perhatikan juga di dalam IC ini ada 3 resistor internal R yang besarnya sama. Dengan susunan seri yang demikian terhadap VCC dan GND, rangkaian resistor internal ini merupakan pembagi tegangan. Susunan ini memberikan tegangan referensi yang masing-masing besarnya 2/3 VCC pada input negatif komparator A dan 1/3 VCC pada input positif komparator B.
Rangkaian pewaktu monostable

Pada keadaan tanpa input, keluaran pin 3 adalah 0 (ground atau normally low). Transistor Q1 yang ada di dalam IC ini selalu ON dan mencegah kapasitor eksternal C dari proses pengisisian (charging). Ketika ada sinyal trigger dari 1 ke 0 (VCC to GND) yang diumpankan ke pin 2 dan lebih kecil dari 1/3 VCC, maka serta merta komparator B men-set keluaran flip-flop. Ini pada gilirannya memicu transistor Q1 menjadi OFF. Jika transistor Q1 OFF akan membuka jalan bagi resistor eksternal R untuk mulai mengisi kapasitor C (charging). Pada saat yang sama output dari pin 3 menjadi high (VCC), dan terus high sampai satu saat tertentu yang diinginkan. Sebut saja lamanya adalah t detik, yaitu waktu yang diperlukan untuk mengisi kapasitor C mencapai tegangan 2/3 VCC. Tegangan C ini disambungkan ke pin 6 yang tidak lain merupakan input positif comp A. Maka jika tegangan 2/3 VCC ini tercapai, komparator A akan men-reset flip-flop dan serta merta transistor internal Q1 menjadi ON kembali. Pada saat yang sama keluaran pin 3 dari IC 555 tersebut kembali menjadi 0 (GND).

Berapa lama pulsa yang dihasilkan amat tergantung dari nilai resitor dan kapasitor eksternal yang pasangkan. Dari rumus ekponensial pengisian kapasitor diketahui bahwa :

Vt = VCC(1- e-t/RC) (1)

Vt adalah tegangan pada saat waktu t. Jika t adalah waktu eksponensial yang diperlukan untuk mengisi kapasitor sampai Vt = 2/3 VCC, maka rumus (1) dapat disubstitusi dengan nilai ini menjadi :

2/3 = 1-e-t/RC
1/3 = e-t/RC
ln(1/3) = -t/RC dan seterusnya dapat diperoleh

t = (1.0986123)RC yang dibulatkan menjadi

t = 1.1 RC dimana t= waktu pulsa ON

Inilah rumusan untuk mengitung lamanya keluaran pulsa tunggal yang dapat dihasilkan dengan rangkaian monostable dari IC 555.

2.Rangkaian Astable
Sedikit berdeda dengan rangkaian monostable, rangkaian astable dibuat dengan mengubah susunan resitor dan kapasitor luar pada IC 555 seperti gambar berikut. Ada dua buah resistor Ra dan Rb serta satu kapasitor eksternal C yang diperlukan. Prinsipnya rangkaian astable dibuat agar memicu dirinya sendiri berulang-ulang sehingga rangkaian ini dapat menghasilkan sinyal osilasi pada keluarannya. Pada saat power supply rangkaian ini di hidupkan, kapasitor C mulai terisi melalui resistor Ra dan Rb sampai mencapai tegangan 2/3 VCC. Pada saat tegangan ini tercapai, dapat dimengerti komparator A dari IC 555 mulai bekerja mereset flip-flop dan seterusnya membuat transistor Q1 ON. Ketika transisor ON, resitor Rb seolah dihubung singkat ke ground sehingga kapasitor C membuang muatannya (discharging) melalui resistor Rb. Pada saat ini keluaran pin 3 menjadi 0 (GND). Ketika discharging, tegangan pada pin 2 terus turun sampai mencapai 1/3 VCC. Ketika tegangan ini tercapai, bisa dipahami giliran komparator B yang bekerja dan kembali memicu transistor Q1 menjadi OFF. Ini menyebabkan keluaran pin 3 kembali menjadi high (VCC). Demikian seterusnya berulang-ulang sehingga terbentuk sinyal osilasi pada keluaran pin3. Terlihat di sini sinyal pemicu (trigger) kedua komparator tersebut bekerja bergantian pada tegangan antara 1/3 VCC dan 2/3 VCC. Inilah batasan untuk mengetahui lebar pulsa dan periode osilasi yang dihasilkan. Misal diasumsikan t1 adalah waktu proses pengisian kapasitor yang di isi melalui resistor Ra dan Rb dari 1/3 VCC sampai 2/3 VCC. Diasumsikan juga t2 adalah waktu discharging kapasitor melalui resistor Rb dari tegangan 2/3 VCC menjadi 1/3 VCC. Dengan perhitungan eksponensial dengan batasan 1/3 VCC dan 2/3 VCC maka dapat diperoleh :

t1 = ln(2) (Ra+Rb)C = 0.693 (Ra+Rb)C

t2 = ln(2) RbC = 0.693 RbC

Rangkaian osilator astable

Periode osilator adalah dapat diketahui dengan menghitung T = t1 + t2. Persentasi duty cycle dari sinyal osilasi yang dihasilkan dihitung dari rumus t1/T. Jadi jika diinginkan duty cycle osilator sebesar (mendekati) 50%, maka dapat digunakan resistor Ra yang relatif jauh lebih kecil dari resistor Rb.

Penutup
Satu hal yang menarik dari komponen IC 555, baik timer aplikasi rangkaian monostable maupun frekuensi osilasi dari rangkaian astable tidak tergantung dari berapa nilai tegangan kerja VCC yang diberikan. Tegangan kerja IC 555 bisa bervariasi antara 5 sampai 15 Vdc. Tingkat keakuratan waktu (timing) yang dihasilkan tergantung dari nilai dan toleransi dari resistor dan kapasitor eksternal yang digunakan. Untuk rangkaian yang tergolong time critical, biasanya digunakan kapasitor dan resistor yang presisi dengan toleransi yang kecil. Pada banyak nota aplikasi, biasanya juga ditambahkan kapasitor 10 nF pada pin 5 ke ground untuk menjamin kestabilan tegangan referensi 2/3 VCC. Banyak aplikasi lain yang bisa dibuat dngan IC 555, salah satu aplikasi yang populer lainnya adalah rangkaian PWM (Pulse Width Modulation). Rangkaian PWM mudah direalisasikan dengan sedikit mengubah fungsi dari rangkaian pewaktu monostable. Yaitu dengan memicu pin trigger (pin 2) secara kontiniu sesuai dengan perioda clock yang diinginkan, sedangkan lebar pulsa dapat diatur dengan memberikan tegangan variabel pada pin control voltage (pin5). Di pasaran banyak juga jumpai dua timer 555 yang dikemas didalam satu IC misalnya IC LM556 atau MC1456.

Capasitor

2010-12-20T00:50:00.000-08:00

Kondensator (Capasitor) adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kondensator memiliki satuan yang disebut Farad. Ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867). Kondensator kini juga dikenal sebagai “kapasitor”, namun kata “kondensator” masih dipakai hingga saat ini. Pertama disebut oleh Alessandro Volta seorang ilmuwan Italia pada tahun 1782 (dari bahasa Itali condensatore), berkenaan dengan kemampuan alat untuk menyimpan suatu muatan listrik yang tinggi dibanding komponen lainnya. Kebanyakan bahasa dan negara yang tidak menggunakan bahasa Inggris masih mengacu pada perkataan bahasa Italia “condensatore”, seperti bahasa Perancis condensateur, Indonesia dan Jerman Kondensator atau Spanyol Condensador.
• Kondensator diidentikkan mempunyai dua kaki dan dua kutub yaitu positif dan negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk tabung.
Lambang kondensator (mempunyai kutub positif dan negatif) pada skema elektronika.
• Sedangkan jenis yang satunya lagi kebanyakan nilai kapasitasnya lebih rendah, tidak mempunyai kutub positif atau negatif pada kakinya, kebanyakan berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau dan lainnya seperti tablet atau kancing baju yang sering disebut kapasitor (capacitor).
Lambang kapasitor (tidak mempunyai kutub) pada skema elektronika.
Namun kebiasaan dan kondisi serta artikulasi bahasa setiap negara tergantung pada masyarakat yang lebih sering menyebutkannya. Kini kebiasaan orang tersebut hanya menyebutkan salah satu nama yang paling dominan digunakan atau lebih sering didengar. Pada masa kini, kondensator sering disebut kapasitor (capacitor) ataupun sebaliknya yang pada ilmu elektronika disingkat dengan huruf (C).
Satuan dalam kondensator disebut Farad. Satu Farad = 9 x 1011 cm² yang artinya luas permukaan kepingan tersebut menjadi 1 Farad sama dengan 106 mikroFarad (µF), jadi 1 µF = 9 x 105 cm².
Satuan yang banyak digunakan adalah:
• 1 Farad = 1.000.000 µF (mikro Farad)
• 1 µF = 1.000.000 pF (piko Farad)
• 1 µF = 1.000 nF (nano Farad)
• 1 nF = 1.000 pF (piko Farad)
• 1 pF = 1.000 µµF (mikro-mikro Farad)
Macam kondensator
Kondensator elektrolit atau Electrolytic Condenser
(sering disingkat Elco) adalah kondensator yang biasanya berbentuk tabung, mempunyai dua kutub kaki berpolaritas positif dan negatif, ditandai oleh kaki yang panjang positif sedangkan yang pendek negatif atau yang dekat tanda minus ( - ) adalah kaki negatif. Nilai kapasitasnya dari 0,47 µF (mikroFarad) sampai ribuan mikroFarad dengan voltase kerja dari beberapa volt hingga ribuan volt.
Kondensator variabel dan trimmer
Kondensator variabel dan trimmer adalah jenis kondensator yang kapasitasnya bisa diubah-ubah. Kondensator ini dapat berubah kapasitasnya karena secara fisik mempunyai poros yang dapat diputar dengan menggunakan obeng.
Kondensator variabel
Kondensator variabel terbuat dari logam, mempunyai kapasitas maksimum sekitar 100 pF (pikoFarad) sampai 500 pF (100pF = 0.0001µF).
Kondensator variabel dengan spul antena dan spul osilator berfungsi sebagai pemilih gelombang frekuensi tertentu yang akan ditangkap.
Kondensator trimer
Sedangkan kondensator trimer dipasang paralel dengan variabel kondensator berfungsi untuk menepatkan pemilihan gelombang frekuensi tersebut.
Kondensator trimer mempunyai kapasitas dibawah 100 pF (pikoFarad).
Kondensator Kondensator tetap
Kondensator tetap ialah suatu kondensator yang nilainya konstan dan tidak berubah-ubah. Kondensator tetap ada tiga macam bentuk:
* Kondensator keramik (Ceramic Capacitor)
Bentuknya ada yang bulat tipis, ada yang persegi empat berwarna merah, hijau, coklat dan lain-lain. Dalam pemasangan di papan rangkaian (PCB), boleh dibolak-balik karena tidak mempunyai kaki positif dan negatif. Mempunyai kapasitas mulai dari beberapa piko Farad sampai dengan ratusan Kilopiko Farad (KpF). Dengan tegangan kerja maksimal 25 volt sampai 100 volt, tetapi ada juga yang sampai ribuan volt.
Contoh misal pada badannya tertulis = 203, nilai kapasitasnya = 20.000 pF = 20 KpF = 0,02 µF.
Jika pada badannya tertulis = 502, nilai kapasitasnya = 5.000 pF = 5 KpF = 0,005 µF
* Kondensator polyester
Pada dasarnya sama saja dengan kondensator keramik begitu juga cara menghitung nilainya. Bentuknya persegi empat seperti permen. Biasanya mempunyai warna merah, hijau, coklat dan sebagainya.* Kondensator kertas
Kondensator kertas ini sering disebut juga kondensator padder. Misal pada radio dipasang seri dari spul osilator ke variabel condensator. Nilai kapasitas yang dipakai pada sirkuit oscilator antara lain:* Kapasitas 200 pF - 500 pF untuk daerah gelombang menengah (Medium Wave / MW) = 190 meter - 500 meter.
* Kapasitas 1.000 pF - 2.200 pF untuk daerah gelombang pendek (Short Wave / SW) SW 1 = 40 meter - 130 meter.
* Kapasitas 2.700 pF - 6.800 pF untuk daerah gelombang SW 1, 2, 3 dan 4, = 13 meter - 49 meter.Nilai kapasitasnya ada yang tertulis langsung ada juga ada pula yang memakai kode warna.
Table Perkalian Kondensator Kertas
oiya lupa selain kondensator elektrolit yang mempunyai polaritas pada kakinya, ada juga kondensator yang berpolaritas yaitu kondensator solid tantalum.
Kerusakan umum pada kondensator elektrolit di antaranya adalah:
• Kering (kapasitasnya berubah)
• Konsleting
• Meledak, yang dikarenakan salah dalam pemberian tegangan positif dan negatifnya, jika batas maksimum voltase dilampaui juga bisa meledak.

DIODA

2010-12-20T00:47:00.000-08:00

DIODA adalah sambungan bahan p-n yang berfungsi terutama sebagai penyearah. Bahan tipe-p akan menjadi sisi anode sedangkan bahan tipe-n akan menjadi katode. Bergantung pada polaritas tegangan yang diberikan kepadanya, diode bisa berlaku sebagai sebuah saklar tertutup (apabila bagian anode mendapatkan tegangan positif sedangkan katodenya mendapatkan tegangan negatif) dan berlaku sebagi saklar terbuka (apabila bagian anode mendapatkan tegangan negatif sedangkan katode mendapatkan tegangan positif). Kondisi tersebut terjadi hanya pada diode ideal-konseptual. Pada diode faktual (riil), perlu tegangan lebih besar dari 0,7V (untuk diode yang terbuat dari bahan silikon) pada anode terhadap katode agar diode dapat menghantarkan arus listrik. Tegangan sebesar 0,7V ini disebut sebagai tegangan halang (barrier voltage). Diode yang terbuat dari bahan Germanium memiliki tegangan halang kira-kira 0,3V.

MACAM2 DIODA

Light Emmiting Dioda atau lebih dikenal dengan sebutan LED (light-emitting diode) adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju.
Gejala ini termasuk bentuk elektroluminesensi. Warna yang dihasilkan bergantung pada bahan semikonduktor yang dipakai, dan bisa juga dekat ultraviolet, tampak, atau inframerah.
Dioda foto adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya. Berbeda dengan dioda biasa, komponen elektronika ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik. Cahaya yang dapat dideteksi oleh dioda foto ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Aplikasi dioda foto mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan di bidang medis.
Alat yang mirip dengan Dioda foto adalah Transistor foto (Phototransistor). Transistor foto ini pada dasarnya adalah jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak (junction) base-collector untuk menerima cahaya. Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan Dioda Foto. Hal ini disebabkan karena elektron yang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini di-injeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian Kolektornya. Namun demikian, waktu respons dari Transistor-foto secara umum akan lebih lambat dari pada Dioda-Foto.
Dioda laser adalah sejenis laser di mana media aktifnya sebuah semikonduktor persimpangan p-n yang mirip dengan yang terdapat pada dioda pemancar cahaya. Dioda laser kadang juga disingkat LD atau ILD.
Dioda laser baru ditemukan pada akhir abad ini oleh ilmuwan Universitas Harvard. Prinsip kerja dioda ini sama seperti dioda lainnya yaitu melalui sirkuit dari rangkaian elektronika, yang terdiri dari jenis p dan n. Pada kedua jenis ini sering dihasilkan 2 tegangan, yaitu:

1. biased forward, arus dihasilkan searah dengan nilai 0,707 utk pembagian v puncak, bentuk gelombang di atas ( + ).
2. backforward biased, ini merupakan tegangan berbalik yang dapat merusak suatu komponen elektronika.

Dioda Zener Sebuah dioda biasanya dianggap sebagai alat yang menyalurkan listrik ke satu arah, namun Dioda Zener dibuat sedemikian rupa sehingga arus dapat mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas “tegangan rusak” (breakdown voltage) atau “tegangan Zener”.
Dioda yang biasa tidak akan mengijinkan arus listrik untuk mengalir secara berlawanan jika dicatu-balik (reverse-biased) di bawah tegangan rusaknya. Jika melampaui batas tegangan rusaknya, dioda biasa akan menjadi rusak karena kelebihan arus listrik yang menyebabkan panas. Namun proses ini adalah reversibel jika dilakukan dalam batas kemampuan. Dalam kasus pencatuan-maju (sesuai dengan arah gambar panah), dioda ini akan memberikan tegangan jatuh (drop voltage) sekitar 0.6 Volt yang biasa untuk dioda silikon. Tegangan jatuh ini tergantung dari jenis dioda yang dipakai.
Sebuah dioda Zener memiliki sifat yang hampir sama dengan dioda biasa, kecuali bahwa alat ini sengaja dibuat dengan tengangan rusak yang jauh dikurangi, disebut tegangan Zener. Sebuah dioda Zener memiliki p-n junction yang memiliki doping berat, yang memungkinkan elektron untuk tembus (tunnel) dari pita valensi material tipe-p ke dalam pita konduksi material tipe-n. Sebuah dioda zener yang dicatu-balik akan menunjukan perilaku rusak yang terkontrol dan akan melewatkan arus listrik untuk menjaga tegangan jatuh supaya tetap pada tegangan zener. Sebagai contoh, sebuah diode zener 3.2 Volt akan menunjukan tegangan jatuh pada 3.2 Volt jika diberi catu-balik. Namun, karena arusnya tidak terbatasi, sehingga dioda zener biasanya digunakan untuk membangkitkan tegangan referensi, atau untuk menstabilisasi tegangan untuk aplikasi-aplikasi arus kecil.
Tegangan rusaknya dapat dikontrol secara tepat dalam proses doping. Toleransi dalam 0.05% bisa dicapai walaupun toleransi yang paling biasa adalah 5% dan 10%.
Efek ini ditemukan oleh seorang fisikawan Amerika, Clarence Melvin Zener.
Mekanisme lainnya yang menghasilkan efek yang sama adalah efek avalanche, seperti di dalam dioda avalanche. Kedua tipe dioda ini sebenarnya dibentuk melalui proses yang sama dan kedua efek sebenarnya terjadi di kedua tipe dioda ini. Dalam dioda silikon, sampai dengan 5.6 Volt, efek zener adalah efek utama dan efek ini menunjukan koefisiensi temperatur yang negatif. Di atas 5.6 Volt, efek avalanche menjadi efek utama dan juga menunjukan sifat koefisien temperatur positif.
Dalam dioda zener 5.6 Volt, kedua efek tersebut muncul bersamaan dan kedua koefisien temperatur membatalkan satu sama lainnya. Sehingga, dioda 5.6 Volt menjadi pilihan utama di aplikasi temperatur yang sensitif.
Teknik-teknik manufaktur yang modern telah memungkinkan untuk membuat dioda-dioda yang memiliki tegangan jauh lebih rendah dari 5.6 Volt dengan koefisien temperatur yang sangat kecil. Namun dengan munculnya pemakai tegangan tinggi, koefisien temperatur muncul dengan singkat pula. Sebuah dioda untuk 75 Volt memiliki koefisien panas yang 10 kali lipatnya koefisien sebuah dioda 12 Volt.
Semua dioda di atas, tidak perduli berapapun tenganan rusaknya, biasanya dijual dinamakan dioda Zener.

Dioda SCR singkatan dari Silicon Control Rectifier. Adalah Dioda yang mempunyai fungsi sebagai pengendali. SCR atau Tyristor masih termasuk keluarga semikonduktor dengan karateristik yang serupa dengan tabung thiratron. Sebagai pengendalinya adalah gate (G). SCR sering disebut Therystor. SCR sebetulnya dari bahan campuran P dan N. Isi SCR terdiri dari PNPN (Positif Negatif Positif Negatif) dan biasanya disebut PNPN Trioda.

Kegunaan SCR:
Sebagai rangkaian Saklar (switch control)
Sebagai rangkaian pengendali (remote control)

TRANSISTOR

2010-12-20T00:44:00.000-08:00

PENGANTAR

Komponen semiconductor selanjutnya adalah transistor, komponen ini boleh dikata termasuk komponen yang susunannya sederhana bila dibandingkan dengan Integrated Circuit. Pada prinsipnya, suatu transistor terdiri atas dua buah dioda yang disatukan. Agar transistor dapat bekerja, kepada kakikakinya harus diberikan tegangan, tegangan ini dinamakan bias voltage. Basisemitor diberikan forward voltage, sedangkan basiskolektor diberikan reverse voltage. Sifat transistor adalah bahwa antara kolektor dan emitor akan ada arus (transistor akan menghantar) bila ada arus basis. Makin besar arus basis makin besar penghatarannya.

Berbagai bentuk transistor yang terjual di pasaran, bahan selubung kemasannya juga ada berbagai macam misalnya selubung logam, keramik dan ada yang berselubung polyester. Transistor pada umumnya mempunyai tiga kaki, kaki pertama disebut basis, kaki berikutnya dinamakan kolektor dan kaki yang ketiga disebut emitor.

Suatu arus listrik yang kecil pada basis akan menimbulkan arus yang jauh lebih besar diantara kolektor dan emitornya, maka dari itu transistor digunakan untuk memperkuat arus (amplifier). Terdapat dua jenis transistor ialah jenis NPN dan jenis PNP. Pada transistor jenis NPN tegangan basis dan kolektornya positif terhadap emitor, sedangkan pada transistor PNP tegangan basis dan kolektornya negatif terhadap tegangan emitor.

Transistor dapat dipergunakan antara lain untuk :
1. Sebagai penguat arus, tegangan dan daya (AC dan DC)
2. Sebagai penyearah
3. Sebagai mixer
4. Sebagai osilator
5. Sebagai switch

UNI JUNCTION TRANSISTOR
Uni Junktion Transistor (UJT) adalah transistor yang mempunyai satu kaki emitor dan dua basis. Kegunaan transistor ini adalah terutama untuk switch lektronis. Ada Dua jenis UJT ialah UJT Kanal N dan UJT KanalP.

FIELD EFFECT TRANSISTOR

Field Effect Transistor (FET) adalah suatu jenis transistor khusus. Tidak seperti transistor biasa, yang akan menghantar bila diberi arus basis, transistor jenis ini akan menghantar bila diberikan tegangan (jadi bukan arus). Kakikakinya diberi nama Gate (G), Drain (D) dan Source (S).

Beberapa Kelebihan FET dibandingkan dengan transistor biasa ialah antara lain penguatannya yang besar, serta desah yang rendah. Karena harga FET yang lebih tinggi dari transistor, maka hanya digunakan pada bagianbagian yang memang memerlukan. Ujud fisik FET ada berbagai macam yang mirip dengan transistor. Seperti halnya dengan transistor, ada dua jenis FET yaitu KanalN dan KanalP. Kcuali itu
terdapat beberapa macam FET ialah Junktion FET (JFET) dan Metal Oxide Semiconductor FET (MOSFET). MOSFET Metal Oxide Semiconductor FET (MOSFET) adalah suatu jenis FET yang mempunyai satu Drain, satu Source dan satu atau dua Gate. MOSFET mempunyai input impedance yang sangat tinggi. Mengingat harga yang cukup tinggi, maka MOSFET hanya digunakan pada bagianbagian yang benarbenar memerlukannya. Penggunaannya misalnya sebagai RF amplifier pada receiver untuk memperoleh amplifikasi yang tinggi dengan desah yang rendah.

Dalam pengemasan dan perakitan dengan menggunakan MOSFET perlu diperhatiakan bahwa komponen ini tidak tahan terhadap elektrostatik, mengemasnya menggunakan kertas timah, pematriannya menggunakan jenis solder yang khusus untuk pematrian MOSFET. Seperti halnya pada FET, terdapat dua macam MOSFET ialah KanalP dan KanalN

Dinamika Gerak

2010-12-16T06:33:00.000-08:00

PENDAHULUAN

Dalam bab ini dibahas mengenai penyebab gerak dan kaitannya dengan perubahan gerak. Dalam bagian ini kita masih memperlakukan benda sebagai “partikel”. Gerak partikel tertentu ditentukan oleh sifat dan susunan benda-benda lain disekitarnya yang disebut “lingkungannya”.

Gaya pada dasarnya adalah teknik untuk menghubungkan lingkungan dan gerak partikel muncul dalam “hukum gerak” dan “hukum gaya”. Kedua hukum inilah yang membentuk “hukum mekanika”. Keberhasilan penyelesaian masalah in diuji dengan kesesuaian hasilnya dengan eksperimen dan kesederhanaan bentuk hukum-hukum gayanya.

HUKUM (GERAK) I NEWTON

Setiap benda akan tetap dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan kecuali bila ia dipaksa mengubah keadaan geraknya tersebut oleh gaya yang dilakukan terhadapnya..

Atau: Bila resultan gaya pada suatu benda nol maka percepatannya nol.Untuk download lengkap silahkan klik tulisan di bawah ini

Materi Dinamika Gerak

Pengukuran Temperatur

2010-12-16T03:50:00.000-08:00

Bahasan :

Termokopel
Termometer Tahanan (RTD)

Untuk download lengkap silahkan klik tulisan tulisan di Pengukuran Temperatur

Jarak dan Perpindahan

2010-05-28T06:15:00.001-07:00

Salah satu materi inti  dan mendasar dalam fisika adalah   kinematika gerak. Kajian yang membahas tentang gerak  benda tanpa   melibatkan penyebab gerak (gaya-gaya yang bekerja). 

Sebagai awal dalam tulisan ini, akan dibahas tentang konnsep jarak dan perpindahan.

Jarak adalah panjang lintasan total yang ditempuh oleh suatu benda yang bergerak mulai dari awal bergerak sampai berhenti, tanpa memperhatikan arah gerak benda (jarak adalah besaran skalar, besaran yang tidak memperhitungkan arah gerak). Perpindahan adalah perubahan posisi yang dialami oleh benda, yang artinya dalam penentuan besar perpindahan hanya melihat posisi awal akhir dan awal benda (perpindahan adalah besaran vektor, besaran yang memilki nilai dan arah).

Untuk memahami lebih lanjut perhatikan ilustrasi di bawah ini!

Jika Budi berjalan melalui lintasan A-B, maka:

Posisi Awal Budi dititik A

Posisi Akhir Budi di titik B

Jarak yang ditempuh Budi adalah 8 meter (panjang lintasan total yang dilalui budi
selama bergerak)
Perpindahan Budi adalah 8 meter (besarnya perubahan posisi awal ke posisi akhir atau jarak dari posisi awal ke posisi akhir)

Jika Budi berjalan melalui lintasan A-B-C, maka:
Posisi Awal Budi dititik A
Posisi Akhir Budi di titik

Jarak yang ditempuh Budi adalah (8 + 6)meter = 14 meter (panjang lintasan AB + Panjang lintasan BC)
Perpindahan Budi adalah besar perubahan posisi dari posisi awal ke posisi akhir. Ini berarti perpindahannya sebesar jarak dari titik A ke titik C, dengan demikian perpindahannya adalah 10 meter (Ingat metode Phytagoras)

Jika Budi berjalan melalui lintasan A-B-C-D, maka:

Posisi Awal Budi dititik A
Posisi Akhir Budi di titik D

Jarak yang ditempuh Budi adalah (8 + 6 + 8)meter = 14 meter (panjang lintasan AB + BC + CD)
Perpindahan Budi adalah besar perubahan posisi dari posisi awal ke posisi akhir. Ini berarti perpindahannya sebesar jarak dari titik A ke titik D, dengan demikian perpindahannya adalah 6 meter (Jarak dari titik A ke titik D adalah 6 meter)

Jika Budi berjalan melalui lintasan A-B-C-D-A, maka:
Posisi Awal Budi dititik A
Posisi Akhir Budi di titik A

Jarak yang ditempuh Budi adalah (8 + 6 + 8 + 6)meter = 28 meter (panjang lintasan AB + BC + CD + DA)
Perpindahan Budi adalah besar perubahan posisi dari posisi awal ke posisi akhir. Ini berarti perpindahannya sebesar jarak dari titik A ke titik A, dengan demikian perpindahannya adalah 0 meter (Kembali ke posisi awal, posisi awal dan posisi akhir sam atau tidak berpindah)

Jika Budi berjalan melalui lintasan A-B-C-D-A-B-C, maka:
Posisi Awal Budi dititik A
Posisi Akhir Budi di titik C

Jarak yang ditempuh Budi adalah (8 + 6 + 8 + 6 + 8 + 6)meter = 42 meter (panjang lintasan AB + BC + CD + DA + AB + BC)
Perpindahan Budi adalah besar perubahan posisi dari posisi awal ke posisi akhir. Ini berarti perpindahannya sebesar jarak dari titik A ke titik C, dengan demikian perpindahannya adalah 10 meter (posisi awal A dan posisi akhir C berjarak 10 meter, ini diperoleh dengan metode phytagoras seperti pada bagian c)

Kesimpulan:

Jarak adalah panjang lintasan total yang ditempuh oleh benda yang bergerak.
Perpindahan adalah jarak terpendek dari posisi awal ke posisi akhir

Kesetimbangan Benda Tegar

2010-03-15T04:41:00.000-07:00

Klik tulisan dibawah ini untuk download filenya'''
Kesetimbangan Benda Tegar I
Kesetimbangan Benda Tegar II
Kesetimbangan Benda Tegar III

Soal Tri Out UN Fisika 2010

2010-03-14T03:03:00.000-07:00

1. Dimensi energi potensial adalah ….

A. MLT^-1D. ML²T^-2

B. MLT^-2 E. ML^-2T^-2

C. ML^-1T^-2

Untuk download lengkap silahkan klik tulisan di bawah ini
Soal Tri Out.doc

Soal Dinamika Gerak

2010-01-28T01:11:00.001-08:00

Dalam pembahasan kali ini saya akan membahas salah satu contoh soal tentang dinamika gerak.

Perhatikan gambar di bawah ini. Pertanyaannya adalah hitung besar tegangan tali T1 dan T2?.

Penyelesaian:

Pada gambar di atas tampak bahwa ada gaya 100 N yang menarik ketiga benda yang berada di atas permukaan meja. Langkah pertama dalam menyelesaikan permasalahan ini adalah mengetahui apakah tiga benda tersebut bergerak. Untuk mengetahui benda bergerak atau tidak maka, terlebih dahulu harus diketahui besarnya gaya yang akan membuat benda bergerak dan gaya yang selalu ingin membuat benda tersebut tetap diam.

Jika jumlah gaya yang mau menggerakkan benda lebih besar dari pada jumlah gaya yang mau menahan benda untuk tetap diam maka benda tersebut pasti akan bergerak di percepat
Jika jumlah gaya yang mau menggerakkan sama besar dengan jumlah gaya yang mau menahan benda untuk tetap diam maka benda tersebut akan tetap dalam kondisi diam
Sedangkan jika jumlah gaya yang mau menggerakkan benda lebih kecil dari pada jumlah gaya yang mau menahan benda tetap diam, maka benda tersebut akan tetap diam

Umpamakan permukaan meja licin (gaya gesekan antara benda dan permukaan nol), maka ketiga benda akan bergerak dipercepat.
Gaya-gaya yang bekerja pada setiap benda dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Untuk arah vertikal

Pada setiap benda bekerja gaya berat dan gaya normal. Pada arah vertikal benda tidak bergerak, maka berdasarkan hukum pertama newton, jumlah gaya yang bekerja terhadap arah vertikal adalah nol. Dengan demikian besar gaya berat pada setiap benda, sama yang sama dengan gaya normal (pada masing-masing benda).

Untuk arah horisontal

Pada arah horisontal, jumlah gaya yang bekerja hanya 100 N (bidang licin, atau gaya gesekan pada setiap benda dan permukaan bidang sama dengan nol). Gaya 100 N, bekerja langsung pada benda 5 kg, akan tetapi jika benda 5 kg ditarik maka, benda 3 kg dan 2 kg juga akan ikut tertarik (bergerak). Dengan demikian ketiga benda bergerak bersama-sama, atau besar percepatan yang dialami ketiga benda adalah sama. Sesuai dengan hukum kedua newton,

"Jumlah gaya (sigma F) yang bekerja, sama dengan hasil kali antara massa benda (m) yang bergerak dengan percepatan (a) yang ditimbulkan oleh jumlah gaya tersebut"

Besar percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada sistem adalah:

percepatan sistem (a) = Jumlah gaya yang bekeja (F) / massa total benda yang bergerak (m)

Jumlah gaya yang bekerja (F) adalah jumlah gaya yang menyebabkan benda dapat bergerak = 100 N.

Massa benda (m) adalah massa total benda yang bergerak dengan percepatan a, yaitu 3 kg + 2kg + 5kg = 10 kg.

dengan demikian;

a = 100 N/10kg = 10 N/kg

a = 10 N/kg

Percepatan 10 N/kg, secara fisis berarti, dalam setiap massa satu kilogram bekerja gaya sebesar 10 newton. Akan lebih baik menyatakan satuan percepatan dalam N/kg daripada meter persekon kuadrat.

Sehingga besar T1 dan T2 adalah

Untuk T1.

Perhatikan gambar di atas, tali T1 menarik benda 3 kg. Dari nilai percepatan yang diperoleh, a = 10 N/kg diketahui bahwa setiap satu kg bekerja gaya sebesar 10 newton. Karena tali T1 hanya menarik 3 kg, maka tegangan tali T1 sebesar 30 Newton (setiap 1 kg bekerja gaya 10 N, jadi untuk 3 kg bekerja gaya 30 N).

Untuk T2

Tali T2 menarik massa sebesar 2 kg, namun jika benda 2 kg ditarik maka benda 3 kg akan ikut bergerak sehingga total massa yang ditarik oleh tali T2 adalah 5 kg, dengan demikian tegangan tali T2 adalah 50 N.

Diketik di Rumah Kopi, 18 November 2009
Herman Soppeng

Efek Fotolisrik

2009-11-24T03:25:00.000-08:00

BAB I
PENDAHULUAN

a. Latar Belakang

Efek fotolistrik adalah fenomena terlepasnya elektron logam akibat disinari cahaya. Ditinjau dari perspektif sejarah, penemuan efek fotolistrik merupakan salah satu tonggak sejarah kelahiran fisika kuantum. Untuk merumuskan teori yang cocok dengan eksperimen, kita dihadapkan pada situasi dimana paham klasik yang selama puluhan tahun diyakini sebagai paham yang benar, terpaksa harus dirombak. Paham yang dimaksud adalah konsep cahaya sebagai gelombang tidak dirombak, fenomena efek fotolistrik tidak dapat dijelaskan secara baik.

Paham yang baru yang mampu menjelaskan secara teoritis fenomena efek fotolistrik adalah bahwa cahaya sebagai partikel namun demikian, munculnya paham baru ini menimbulkan polemik baru. Penyebabnya adalah bahwa paham cahaya sebagai gelombang telah dibuktikan kehandalannya dalam menjelaskan sejumlah besar fenomena yang berkaitan dengan fenomena difraksi, interferensi, dan polarisasi. Sementara itu, fenomena yang disebutkan tadi tidak dapat dijelaskan berdasarkan paham cahaya sebagai partikel. Untuk mengatasi itu, para ahli sepakat bahwa cahaya memiliki sifat ganda yaitu sebagai gelombang dan sebagai partikel.
b. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam eksperimen ini adalah

Bagaimana perilaku cahaya sebagai gelombang menurut teori klasik?
Bagaimana perilaku cahaya sebagai partikel menurut teori kuantum?
Berapa besar nilai konstanta Planck (h)?

c. Tujuan Percobaan

Untuk mengamati perilaku cahaya sebagai gelombang menurut teori klasik.
Untuk mengamati perilaku cahaya sebagai partikel menurut teori kuantum.
Untuk menentukan konstanta Planck.

II. LANDASAN TORI
Efek fotolistrik adalah fenomena terlepasnya elektron logam akibat disinari cahaya atau gelombang elektromagnetik pada umumnya. Elektron yang terlepas pada efek fotolistrik disebut elektron foto (Photoelektron). Fenomena ini pertama kali diamati oleh Heinrich Hertz (1886-1887) melalui percobaan tabung lucutan. Hertz melihat bahwa lucutan elektrik akan menjadi lebih muda jika cahaya ultraviolet dijatuhkan pada elektroda tabung lucutan (sebagai bahan elektroda digunakan logam natrium). Ini menunjukkan bahwa cahaya ultraviolet dapat melepaskan elektron dari permukaan logam atau sekurang-kurangnya memudahkan elektron terlepas dari logam. Pengamatan Hertz ini kemudian diselidiki lebih lanjut oleh P. Lenard sekitar 18 tahun. Kemudian pada tahun 1905 secara teoritis, Einstein berhasil menjelaskan fenomena ini.

Gambar II.1 Set Percobaan Untuk Mengamati Efek Fotolistrik

           Skema percobaan untuk mempelajari efek fotolistrik disajikan pada gambar II.1. Peralatan utama terdiri atas plat logam, jendela, galvanometer, dan potensiometer. Plat logam A dan logam K ditempatkan dalam tabung kaca yang dihampakan. Penghampaan ini diperlukan untuk meminimalkan tumbukan antara elektron-foto dengan molekul-molekul gas. Sisi tabung yang berperan sebagai jendela terbuat dari bahan kuarsa, melalui jendela inilah berkas cahaya monokromatis ditembakkan ke plat K sehingga plat melepaskan elektron-foto. Galvanometer (G) digunakan untuk mendeteksi adanya arus listrik yang dihasilkan oleh elektron foto tersebut (sering kali disebut arus fotoelektrik). Potensiometer (hambatan geser) diperlukan untuk mengatur beda potensial antara plat A dan plat B.
           Cahaya monokromatis ditembakkan ke plat K yang potensialnya dibuat lebih positif terhadap plat A ternyata untuk cahaya dengan frekuensi tertentu, galvanometer (G) mendeteksi adanya arus listrik. Ini menunjukkan bahwa elektron-foto yang dipancarkan oleh plat K mampu mencapai plat A walaupun plat A memiliki potensial yang lebih negatif dari pada plat K. Ini juga berarti bahwa ketiak terlepas dari plat K elektron sudah memiliki tenaga kinetik yang cukup besar untuk menembus potensial penghalang yang dipasang antara plat K dan A. Untuk menghentikan gerakan elektron-foto (ditunjukkan dengan tidak adanya arus fotoelektrik yang melalui G), diperlukan potensial penghalang V tertentu. Beda potensial yang mampu menghentikan gerak elektron-foto tercepat ini disebut potensial penghenti (stopping potential), yang diberi lambang Vo.
           Cacah elektron-foto yang dilepaskan plat K bergantung pada intensitas cahaya. Msing-masing elektron-foto memiliki energi kinetik yang berbeda-beda. Jika elektron-foto tercepat sudah dapat dihentikan oleh potensial penghenti, elektron-foto lainnya otomatis juga dihentikan. Elektron kinetik elektron-foto tercepat dapat diketahui dari nilai Vo. Berdasarkan prinsip kekekalan energi dapat disimpulkan bahwa energi kinetik elektron-foto tercepat sama dengan eVo, dengan e menyatakan muatan elektron sama dengan 1,6 x 10-19 C. Jika energi kinetik elektron tercepat dilambangkan Kmax, maka :

Kmaks = eVo ................. (2.1)

Dalam efek fotolistrik itu ditentukan fakta-fakta eksperimental sebagai berikut:

Potensial pemberhenti Vo untuk bahan anoda tertentu tidak bergantung dari intensitas cahaya yang menyinari bahan anoda.

Gambar II.2 Arus fotolistrik sebanding dengan intensitas cahaya untuk semua rentang potensial.

2. Potensial pemberhenti Vo bergantung dari frekuensi dari cahaya yang menyinari anoda. Dalam gambar di bawah ini lengkung Io terhadap Vo dibuat untuk keadaan dengan anoda yang sama, dan tiga frekuensi yang berlainan.

Gambar II.3 Potensial pemberhenti Vo tergantung pada frekuensi cahaya yang datang

3. Untuk satu macam bahan anoda lengkung potensial pemberhenti Vo sebagai fungsi frekuensi v cahaya, merupakan garis yang lurus. Ternyata ada satu frekuensi potong Vo (cut-of frequency) yang menjadi batas efek fotolistrik. Artinya bahwa cahaya dengan frekuensi di bawah harga Vo tidak akan menghasilkan efek fotolistrik berapapun intensitasnya. Setiap bahan anoda mempunyai Vo tersendiri.

Gambar 2.4 Grafik hasil pengukuran potensial pemberhenti sebagai fungsi frekuensi untuk sodium (frekuensi ambang 4,39 x 1014 Hz)

Bagian dari fakta eksperimental di atas tentang efek fotolistrik yang tidak dapat diterangkan dengan konsep gelombang tentang cahaya sebagai berikut :

Bahwa Vo (jadi Ek) tidak bergantung dari intensitas cahaya. Menurut konsep gelombang kuat medan E dari cahaya berbanding lurus dengan √I dimana I adalah intensitas cahaya. Jadi bila E besar, tentunya gaya pada elektron dipermukaan anoda juga besar, karena F = eE
Bahwa di bawah frekuensi potong Vo elektron tidak lagi dapat dilepaskan dari permukaan logam. Menurut konsep gelombang, kuat medan E tidak bergantung dari frekuensi, sehingga asal intensitas cukup besar efek fotolistrik yang akan terjadi dan tidak bergantung pada frekuensi cahaya..

Dengan demikian harus dicari penjelasan secara teoritis yang berpijak pada konsep gelombang cahaya. Untuk inilah maka kemudian Einstein mengemukakan postulatnya sebagai berikut :

Cahaya itu terdiri dari paket-paket energi (foton) yang bergerak dengan kecepatan c
Bahwa apabila frekuensi cahaya adalah v maka energi foton adalah E = hf
Dalam proses fotolistrik satu foton diserap sepenuhnya oleh elektron pada permukaan logam.

Dengan menggunakan teori Planck Einstein menemukan gejala efek fotolistrik dengan persamaan :

E = f = EKmaks + Wo ………… (2.2)

Dengan EKmaks = energi kinetik maksimum
Wo = fungsi kerja logam.

Pada umumnya elektron memanfaatkan energi minimum Wo untuk melepaskan diri dari katoda, keluar beberapa energi maksimum EKmaks. Elektron yang mencapai anoda dapat diukur dengan arus fotoelektron. Akan tetapi daya menerapkan potensial balik Vs antara anoda dan katoda, arus fotolistrik dapat dihentikan. EKmaks dapat ditentukan dengan mengukur potensial balik minimum yang diperlukan untuk menghentikan fotoelektron dan mengurangi arus fotolistrik sehingga mencapai nol.
Hubungan antar EK dan Potensial penghenti diberikan oleh :

EKmaks = eVos …………… (2.3)

Maka didapat persamaan Einstein :

hf = eVo+ Wo …………… (2.4)

III. METODE EKSPERIMEN
a. Alat dan Bahan

Digital Voltmeter (SE – 9589)
h/e Apparatus (AP – 936 8)
h/e Apparatus Accessory Kit (AB – 9369)
Mercury Vapor Light Source (OS – 9286)

b. Cara Kerja
Menyusun alat “h/e Apparatus” seperti yang diperlihatkan pada gambar berikut.

Kegiatan Pertama

Mengatur h/e Apparatus sehingga hanya 1 (satu) garis spectral (warna) yang jatuh pada mask fotodioda.
Meletakkan filter yang bersesuaian dengan warna spectrum pada White Reflective Mask.
Meletakkan variable Transmission Filter di depan White Reflective Mask sehingga cahaya melewati bagian yang bertanda 100 % dan mencapai foto dioda.
Mencatat tegangan DVM pada table yang disediakan. Menggerakkan variable Transmission Filter sehingga bagian berikutnya tepat pada cahaya datang. Mencatat VDM dan memperkirakan waktu pemuatan (recharge) setelah tombol discharge ditekan dan dilepaskan.
Mengulangi langkah 3 sampai ke lima bagian filter telah diuji. Mengulangi seluruh langkah dengan warna kedua yang berbeda

Kegiatan Kedua
Percobaan ini bertujuan untuk menyelidiki hubungan antara energi, panjang gelombang dan cahaya. Dari hubungan tersebut konstanta Planck dapat ditentukan.

Memeriksa lima jenis warna dari dua orde pada spectrum Mercury
Mengatur h/e Apparatus dengan hati-hati sehingga hanya satu warna dari orde pertama (orde paling terang) yang jatuh pada bukaan Mask fotodioda.
Untuk setiap warna pada setiap orde, mengukur potensial penghenti dengan DVM dan mencatat hasilnya pada table yang diberikan. Menggunakan filter kuning dan hijau pada reflective Mask ketika pengukuran dengan cahaya kuning dan hijau dilakukan.
Melanjutkan pengukuran untuk orde kedua, mengulangi seluruh proses di atas.

c. Identifikasi Variabel
1. Variabel Bebas/Manipulasi

Pada setiap kegiatan dalam Kegiatan Pertama baik untuk warna kuning dan hijau, yang menjadi variabel manipulasinya adalah persentase transmisi.
Pada setiap kegiatan dalam Kegiatan Kedua baik untuk oerde pertama dan kedua, yang menjadi variabel manipulasinya adalah jenis warna (frekuensi dan panjang gelombang)

2. Variabel Kontrol

Pada setiap kegiatan dalam Kegiatan Pertama yang menjadi variable kontrol adalah adalah jenis warna (frekuensi dan panjang gelombang)
Pada setiap kegiatan dalam Kegiatan Kedua variabel yang dikontrol adalah orde spectrum.

3. Variabel Terikat

Pada Kegiatan Pertama dan Kegiatan Kedua yang menjadi variabel terikat adalah potensial penghenti.

d. Defenisi Operasional Variabel
Secara operasional defenisi setiap variabel yang diukur dalam eksperimen ini adalah:

Potensial penghenti adalah nilai beda potensial maksimum yang terukur dengan menggunkan voltmeter digital
Persentase transmisi adalah besarnya persentase spektrum (intensitas) yang diteruskan menuju fotodioda
Frekuensi dan panjang gelombang adalah nilai frekuensi dan panjang gelombang yang digunakan yang nilainya ditentukan bedasarkan warna spektrum.
Orde yaitu pola spectrum ke-n yang terbentuk, dan merupakan kelipatan bilangan bulat mulai 1, 2, dan seterusnya

IV. HASIL EKSPERIMEN

a. Hasil Pengamatan
Dari hasil pengamatan yang dilakukan diperoleh data yang ditunjukkan dalam tabel di bawah ini:

Pengaruh persentase transmisi terhadap potensial penghenti pada setiap warna.

Tabel IV.1 Hubungan antara % transmisi dengan Potensial Penghenti

Hubungan antara frekuensi dan potensial penghenti.

B. ANALISIS DATA/GRAFIK
1. Kegiatan Pertama (pengaruh persentase transmisi terhadap potensial penghenti pada setiap warna).
a. Warna Kuning

Grafik IV.1.Grafik hubungan antara persentase transmisi terhadap potensial penghenti untuk warna kuning

b. Warna Hijau

Grafik IV.2. Grafik hubungan antara persentase transmisi terhadap potensial penghenti untuk warna hijau

2. Kegiatan Kedua (hubungan antara frekuensi dan potensial penghenti).
a. Orde pertama

Grafik IV.3.Hubungan antara frekuensi dengan potensial penghenti orde 1

Dari grafik IV. 3. yang menyatakan hubungan antara V0 sebagai fungsi dari f diperoleh persamaan satu persamaan garis lurus yaitu
y = 0,2348x - 0,7015 atau
V0 = 0,2348 f - 0,7015
dari persamaan dasar,
hf = eVo+ Wo
eVo = hf - Wo

dari persamaan ini tampak bahwa kemiringan garis merupakan nilai dari h/e. Jika V0 merupakan potensial penghenti dalam satuan Volt dan frekuensi dalam satuan , maka nilai konstanta plank (h) dapat ditentukan dengan nilai muatan elektron (e) yang sudah ditetapkan, besar nilai h yaitu

Titik potong terhadap sumbu x merupakan nilai frekuensi (f) ketika nilai potensial penghentinya (V0) adalah nol. Nilai frekuensi ini merupakan frekuensi ambang yaitu frekuensi ketika nilai V0 adalah nol. Besar nilai f0 adalah

V0 = 0,2348 f - 0,7015

Karena f0 merupakan frekuensi ambang yang memiliki satuan , maka besar nilai dari f0 adalah 2,9876 x . Sedangkan fungsi kerja W0 dapat ditentukan dari nilai perpotongan perpanjangan garis pada sumbu y, yaitu ketika nilai frekuensi sama dengan nol. Dari persamaan garis,

V0 = 0,2348 f - 0,7015, dan

dapat diperoleh bahwa nilai,

sedangkan nilai potensial ambang (ketika nilai f0 = 0) dari persamaan garis,

V0 = 0,2348 f - 0,7015

adalah,

V0 = - 0,7015 Volt.

b. Orde kedua

Grafik IV.4. Hubungan antara frekuensi dengan potensial penghenti orde 2
Dari grafik IV. 4. yang menyatakan hubungan antara V0 sebagai fungsi dari f diperoleh persamaan satu persamaan garis lurus yaitu
y = 0,2459x - 0,7894 atau
V0 = 0,2459 f - 0,7894
dari persamaan dasar,
hf = eVo+ Wo
eVo = hf - Wo

dari persamaan ini tampak bahwa kemiringan garis merupakan nilai dari h/e. Jika V0 merupakan potensial penghenti dalam satuan Volt dan frekuensi dalam satuan , maka nilai konstanta plank (h) dapat ditentukan dengan nilai muatan elektron (e) yang sudah ditetapkan, besar nilai h yaitu

Titik potong terhadap sumbu x merupakan nilai frekuensi (f) ketika nilai potensial penghentinya (V0) adalah nol. Nilai frekuensi ini merupakan frekuensi ambang yaitu frekuensi ketika nilai V0 adalah nol. Besar nilai f0 adalah
V0 = 0,2459 f - 0,7894

Karena f0 merupakan frekuensi ambang yang memiliki satuan , maka besar nilai dari f0 adalah 3,2102 x . Sedangkan fungsi kerja W0 dapat ditentukan dari nilai perpotongan perpanjangan garis pada sumbu y, yaitu ketika nilai frekuensi sama dengan nol. Dari persamaan garis,
V0 = 0,2459 f - 0,7894, dan

dapat diperoleh bahwa nilai,

sedangkan nilai potensial ambang (ketika nilai f = 0) dari persamaan garis,
V0 = 0,2459 f - 0,7894
adalah,
V0 = - 0,7894

C. PEMBAHASAN
1. Pengaruh persentase transmisi terhada potensial penghenti.
Dari grafik hubungan antara persentase transmisi untuk masing-masing warna diperoleh bahwa dengan bertambahnya persentase transmisi maka potensial penghenti akan semakin besar.
Dapat dijelaskan bahwa berdasarkan hasil percobaan ini, tampak bahwa persentase transmisi sangat mempengaruhi potensial penghenti. Ini sangat mendukung teori gelombang. Persentase transmisi untuk setiap warna membawa satu panjang gelombang. Jika persentase transmisi diubah maka nilai panjang gelombangnya akan tetap, sedangkan yang berubah adalah intensitas, sehingga dengan mengubah nilai persentase transmisi maka sebenarnya yang di ubah adalah intensitas. Semakin besar persentase transmisinya maka akan semakin besar intensitas gelombangnya.
Sedangkan besarnya potensial penghenti yang dimaksudkan adalah besar tegangan ketika nilai arus sama dengan nol. Seandainya dapat dilakukan pengukuran yang dapat memberikan grafik hubungan antara arus (I) terhadap tegangan katoda dan anoda (VAK) maka akan diperoleh gambaran grafik sebagai berikut.

Ketika VAK = 0: arus tidak sama nol, ketika VAK > 0, arus naik sedikit kemudian konstan, dan kertika VAK < 0 arus akan turun. Ketika tegangan nnegatif mencapai harga tertentu, nilai nilai Percobaan yang dilakukan tidak cukup untuk menjelaskan bahwa nilai bahwa nilai intensitas tidak mempengaruhi. 2. Hubungan antara frekuensi terhadap potensial penghenti Dari hasil analisis data dari grafik diperoleh nilai-nilai seperti pada table IV.4 di bawah ini. Orde Persamaan garis Frekuensi ambang (f0) Fungsi Kerja (W0) Konstanta Plank (h) Pertama V0 = 0,2348 f - 0,7015 2,9876 x . Kedua V0 = 0,2459 f - 0,7894 3,2102 x . percobaan pertama untuk tabel 1, hubungan antara persen transmisi dengan potensial penghenti untuk spectrum warna kuning dan hijau adalah semakin besar persen transmisi untuk warna kuning dan hijau maka potensial penghentinya akan semakin besar. Pada tabel 2, yaitu hubungan antara warna spectrum dengan potensial penghenti, disini terlihat bahwa ultraviolet memiliki potensial penghenti yang tebesar dan kuning memiliki potensial penghenti yang paling kecil. Pada tabel 3, hubungan antara frekuensi dengan potensial penghenti. Pada orde pertama terlihat bahwa semakin besar frekuensi yang dimiliki oleh warna spectrum maka potensial penghentinya akan semakin besar pula. Begitu juga dengan warna untuk orde ke dua, semakin besar frekuensi maka potensial penghentinya semakin besar pula. Hasil dari percobaan 1,2 dan 3, menunjukkan bahwa potensial penghenti (Vo) bergantung dari frekuensi cahaya yang menyinari anoda dan potensial penghenti (Vo) untuk bahan anoda tertentu tidak bergantung dari intensitas cahaya yang menyinari bahan anoda. Dari percobaan 3, dapat diketahui konstanta Planck. Untuk orde pertama, nilai h = 5,486 x 10-34 Js dan untuk orde kedua, nilai h = 5,20 x 10-34 Js. Nilai orde 1 dan 2 berbeda dari konstanta Planck yang diperoleh secara teori yaitu h = 6,626 x 10-34 Js. Adanya perbedaan ini disebabkan karena kesalahan-kesalahan dari praktikan itu sendiri yang kurang teliti dalam melakukan percobaan, dan adanya kesalahan ini mungkin disebabkan dari alat itu sendiri. Dengan menganalisis grafik dapat diketahui nilai fungsi kerja untuk orde satu dan orde dua. Untuk orde 1, nilai W = 2,28 x 10-19 J dan untuk orde dua nilai W = 2,67 x 10-19 J. Hasil analisis ini menunjukkan kegagalan dari teori klasik yang menyatakan bahwa W bergantung dari intensitas cahaya.

BAB V

PENUTUP

A. KESIMPULAN

Dari hasil pembahasan, maka kesimpulan dalam eksperimen ini adalah sebagai berikut

1. Potensial penghenti (Vo) untuk bahan anoda tertentu tidak bergantung dari intensitas cahaya yang menyinari bahan (kegagalan teori klasik).

2. Potensial penghenti (Vo) bergantung pada frekuensi ( f) dari cahaya yang menyinari anoda sehingga dapat disimpulkan bahwa energi kinetik cahaya tidak bergantung pada intensitas cahaya (teori kuantum).

3. Nilai konstanta Planck yang diperoleh dari percobaan ini adalah : Untuk orde pertama, h = 5,486 x 10-34 Js Untuk orde kedua, h = 5,20 x 10-34 Js

B. SARAN

Kerja sama yang baik antar sesama praktikan serta asisten sangat dibutuhkan agar praktikum dapat berjalan sesuai dengan apa yang diharapkan bersama.

C. DAFTAR PUSTAKA

1. Beiser, Arthur.1983. Konsep Fisika Modern. Jakarta. Erlangga

2. Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid 2 edisi kelima (Terjemahan).Jakarta. Erlangga.

3. Halliday dan Resnik.1991. Fisika Jilid 2 (Terjemahan). Jakarta Erlangga

4. Sears dan Zemansky.1987. Fisika Untuk Universitas 3 Optika dan Fisika Modern (terjemahan). Jakarta. Binacipta.

5. Sears dan Zemansky. 1962. Fisika untuk universitas 2 listrik, magnet (terjemahan).Jakarta: Binacipta

6. Sears dan Zemansky, Fisika Untuk Universitas 3 “Optika dan Fisika Modern”. Jakarta, Binacipta 1987.

7. Sunardi dan Indra, Etsa. 2006. Fisika Bilingual Untuk SMA/MA kelas XII semester 1 dan 2. Bandung. Yrama Widya

8. Surya, Yohanes. 2001. Fisika itu Mudah edisi kedua SMU kelas 3. Tangerang. PT. Bina Sumber Daya MIPA.

9. Sutopo, 2000. Pengantar Fisika Kuantum. Malang. Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Malang.

10. Tim Eksperimen Fisika Modern. 2009. Penuntun Eksperimen Fisika Modern Program S2. Makassar. Laboratorium Fisika Unit Fisika Modern FMIPA UNM.

Bahan Ajar Semikonduktor

2009-11-15T04:13:00.000-08:00

Klik tulisan dibawah ini untuk download filenya'''
Zat Padat 1
Kuliah Zat Padat 2

Basic Concepts of Electronics

2009-09-29T05:03:00.000-07:00

Direct current (DC) circuit analysis deals with constant currents and voltages, while alternating current (AC) circuit analysis deals with time-varying voltage and current signals whose time average values are zero. Circuits with time-average values of non-zero are also important and will be mentioned briefly in the section on filters. The DC circuit components considered in this course are the constant voltage source, constant current source, and resistor.

Electronics also deals with charge Q, electric and magnetic fields, as well as, potential V. We will not be concerned with a detailed description of these quantities but will use approximation methods when dealing with them. Hence electronics can be considered as a more practical approach to these subjects. For the details look at your classical physics and quantum mechanics courses.

Utuk Download Filenya silahkan klik tulisan di bawah ini...
Klik tulisan dibawah ini untuk download filenya'''
Basic Concepts of Electronics

Kuliah Medan Listrik

2009-09-28T19:01:00.001-07:00

Klik tulisan dibawah ini untuk download filenya'''
Kuliah 2 Medan Listrik I.doc
Kuliah 2 Medan Listrik II.doc

Kuliah Hukum Gauss

2009-09-28T18:54:00.001-07:00

Klik tulisan dibawah ini untuk download filenya'''
Hukum Gauss.doc

Kuliah Potensial Listrik

2009-09-28T18:52:00.001-07:00

Klik tulisan dibawah ini untuk download filenya'''
Potensial Listrik 2.doc
Potensial Listrik 3.doc

Bahan Kuliah Kapasitor Dielektrik

2009-09-28T18:42:00.000-07:00

Klik tulisan dibawah ini untuk download filenya'''
Kapasitor Dielektrik 1.doc
Kapasitor Dielektrik 2.doc
Kapasitor Dielektrik 3.doc

Kuliah Muatan Listrik

2009-09-28T18:31:00.001-07:00

Klik tulisan dibawah ini untuk download filenya'''
Kuliah 2 Muatan Listrik I.doc
Kuliah 2 Muatan Listrik II.doc

Kumpulan 300 Soal

2009-09-15T06:58:00.000-07:00

Koefisien gesekan statik antara sebuah benda bermasa 2 kg dengan lantai kasar suatu bak truk sebesar 0,5. Jika g=10 m/s2, maka percepatan maksimum yang masih boleh dimiliki truk agar benda tetap tak bergerak terhadap bak truk adalah …

a. Nol c. 2,5 m/s2 e. 10 m/s2
b. 0,5 m/s2 d. 5 m/s2

Untuk download lengkap silahkan klik tulisan di bawah ini
Kumpulan 300 Soal.doc

Soal Zat dan Kalor

2009-09-13T10:13:00.000-07:00

Kalor jenis suatu benda tergantung dari :

         a. banyaknya kalor yang diserap benda
         b. massa benda
         c. kenaikkan suhu benda
         d. jenis benda
         e. suhu benda mula-mula

Untuk download lengkap silahkan klik tulisan di bawah ini
Soal zat dan kalor.doc

Soal Optik

2009-09-13T09:56:00.000-07:00

Sebuah benda nyata yang berada di depan cermin cekung, memiliki bayangan yang bersifat :

          1. tidak selalu maya
          2. tidak selalu diperkecil
          3. tidak selalu sama tegak
          4. letaknya bergantung pada jarak benda cermin
Untuk download lengkap silahkan klik tulisan di bawah ini
Soal Optik.doc

Gelombang dan Bunyi

2009-09-13T09:36:00.000-07:00

Batu dijatuhkan kedalam air sehingga pada permu kaan air timbul lingkaran gelombang yang berjalan. Jika lingkaran pertama menempuh jarak 5 meter se lama 2 sekon dan sepanjang itu terdapat 20 gelombang, maka...

          (1) cepat rambat gelombang 2,5 m/s
          (2) frekuensi gelombang 10 Hz
          (3) periode gelombang 0,1 sekon
          (4) panjang gelombang 0,25 m
Gelombang transversal merambat dari A dan B dengan cepat rambat 12 m/s pada frekuensi 4 Hz

Untuk download selengkapnya silahkan klik tulisan di bawah ini
Gelombang dan Bunyi.doc

Fisika Modern

2009-09-13T09:22:00.000-07:00

Hipotesa Maxwel tetang terjadinya gelombang elektromagnetik adalah ……

          A. Arus listrik menimbulkan medan magnet
          B. Perubahan medan magnet bisa menimbulkan medan listrik
          C. Muatan medan listrik menimbulkan medan listrik
          D. Perubahan medan listrik menimbulkan medan magnet
          E. Laju gelombang elektromagnetik di ruang hampa = 3 x 108 m/s
Untuk download lengkap silahkan klik tulisan di bawah ini
Soal Fisika Modern.doc

Bahan Ajar Zat Padat

2009-07-19T02:15:00.001-07:00

Mengapa Fisika Zat Padat?

It is our everyday experience that materials in the solid, liquid, and gas phases are equally present in the world around us. Nevertheless it is the physics of solids that has acquired a privileged status in the vast field of research into the physical properties of macroscopic bodies. Untuk Download filenya login ke sini.... Lecture 2.ppt

Kuantum Gravitasi

2009-07-19T02:11:00.001-07:00

Teori gravitasi kuantum (quantum gravity) adalah sebuah nama untuk teori yang sampai sekarang belum terwujud, yang seyogyanya mengawinkan teori kuantum dengan teori relativitas (yaitu teori tentang ruang-waktu dan gravitasi) dalam satu framework : one unified theory, atau theory of everything, atau terserah anda sebut apa namanya. Kedua teori ini adalah pilar utama fisika modern, dan keduanya berhasil dalam domainnya masing-masing dan telah teruji dengan berbagi eksperimen : fisika kuantum berhasil dalam menjelaskan atom, partikel elementer, dan fenomena mikro lainnya; sedangkan fisika relativitas berhasil menjelaskan gravitasi, kosmologi, dan fenomena makro lainnya.

Keduanya membawa sudut pandang yang revolusioner mengenai realita: teori relativitas merubah pandangan mengenai ruang dan waktu, sedangkan teori kuantum merubah pandangan mengenai pengamat dan yang diamati. Tak heran jika banyak orang yang memberikan timeline bahwa fisika modern adalah fisika setelah ditemukannya teori relativitas dan kuantum, dan fisika klasik adalah fisika sebelumnya. Namun keduanya cukup berbeda dan usaha untuk menyatukannya belum berhasil sampai saat ini. Bisa dikatakan bahwa teori kuantum gravitasi adalah "holy grail" dari fisika teori.

Untuk memahami sedikit dari kedua teori tersebut, ada baiknya kita membandingkan fisika relativitas dan kuantum dengan fisika klasik (fisika Newton).

Pertama, kita tinjau fisika relativitas. Dalam fisika klasik, kita menganggap ruang dan waktu sebagai latar yang tetap (fixed background), yaitu seperti panggung atau arena, di mana partikel-partikel menari di atasnya. Dengan sudut pandang itu, kita bisa membuat model geometri yang tetap untuk ruang dan waktu, lalu setelahnya kita bisa merumuskan persamaan untuk mengambarkan dinamika dari partikel-partikel, dan ruang-waktu bersifat absolut, tidak terpengaruh oleh gerakan partikel-partikel. Mungkin gambaran seperti ini yang sekilas bisa kita terima berdasarkan intuisi dan pengalaman sehari-hari. Namun teori relativitas membuktikan bahwa sudut pandang itu adalah salah, dan teori relativitas telah diuji melalui eksperimen. Menurut teori relativitas, ruang-waktu adalah dinamis. Geometri ruang-waktu tidaklah statis, tetapi bergantung pada distribusi materi dan energi. Jadi sudut pandang teori relativitas adalah bahwa ruang-waktu adalah relasional, bukan absolut. Dalam fisika klasik, seandainya semua materi dihilangkan dari alam semesta, akan tertingal sebuah ruang-waktu yang absolut. Tetapi dalam fisika relativitas, jika semua materi dihilangkan, tidak ada yang tersisa - tidak ada ruang-waktu jika tidak ada materi. Ruang-waktu tidaklah eksis dengan sendirinya, tapi ruang-waktu adalah network dari hubungan dan perubahan. Jadi pelajaran utama dari teori relativitas adalah bahwa teori fisika haruslah bebas latar (background independent), yaitu bahwa teori fisika tidak didefinisikan dalam latar ruang-waktu yang statis seperti dalam fisika klasik.

Sekarang, kita tinjau fisika kuantum. Dalam fisika klasik, deskripsi sebuah partikel atau sebuah sistem dapat diberikan dengan pasti, dan pengukuran besaran yang diamati (observable) dapat dilakukan secara pasti, dan secara prinsip keadaan sistem tidak terpengaruh oleh proses pengukuran. Namun dalam fisika kuantum, keadaan sistem dan pengamatan tidaklah demikian, karena ada dua prinsip utama dalam fisika kuantum yang terasa asing bila ditinjau dari kacamata fisika klasik. Misalkan kita ingin mengambarkan sebuah sistem dalam keadan kuantum. Misalkan sistemnya adalah gas dalam kotak, maka keadaannya terdiri dari posisi dan kecepatan masing-masing molekul gas. Namun, ada kendala tertentu dalam mengambarkan sebuah sistem kuantum, yaitu prinsip ketidakpastian Heisenberg, yang mengatakan bahwa terdapat pasangan observables yang tidak bisa diamati keduanya secara akurat : jika salah satu akurasinya bertambah, maka yang lainnya akurasinya berkurang. Misalnya posisi dan kecepatan adalah pasangan observables demikian. Jadi misalnya state kita hanya bisa mengandung posisi eksak atau kecepatan eksak, tetapi tidak keduanya.
Satu hal lagi yang cukup membingungkan dalam teori kuantum, adalah prinsip superposisi. Misalkan sistem kita dapat berada dalam dua keadan yang berbeda : keadaan A dan keadaan B. Prinsip superposisi menyatakan bahwa sistem itu dapat juga berada dalam kombinasi antara A dan B. Jadi keadaan kuantum kita adalah superposisi dari A dan B : a x A + b x B, di mana a dan b adalah bilangan. Keadaan superposisi a x A + b x B jelas memiliki sifat-sifat yang berbeda dengan keadan A dan B. Dan jika kita melakukan pengukuran, jelas kita tidak akan mengamati keadan superposisi tadi - yang kita amati adalah entah A atau B : kita akan mengamati A dengan peluang a^2, dan B dengan peluang b^2. Dalam fisika klasik kita selalu mengambarkan keadaan sistem dalam keadaan pasti, dan melakukan pengukuran juga besaran yang pasti. Namun dalam fisika kuantum, apa yang kita amati berbeda dengan apa yang sebenarnya. Realita kuantum seperti inilah yang agak sulit untuk dicerna, sehingga sampai sekarang pun belum ada satu interpretasi kuantum yang bisa diterima oleh semua orang. Mungkin sebuah contoh yang paling populer adalah sebuah eksperimen pikiran (bukan eksperimen sebenarnya loh senyum ) : paradoks kucing Schrodinger ( lihat misalnya http://en.wikipedia.org/wiki/Schrodingers_cat ).

Jadi teori relativitas memberikan sudut pandang baru mengenai ruang-waktu, namun sayangnya teori relativitas masih mengikuti fisika klasik dalam memandang realita dan pengamatan.
Begitu juga teori kuantum memberikan sudut pandang baru mengenai pengamat dan yang diamati, namun sayangnya teori kuantum masih mengunakan latar ruang-waktu statis seperti fisika klasik.

Mungkin anda mengusulkan : bagaimana kalau teori relativitas kita modifikasi sehingga memasukkan konsep kuantum mengenai pengamatan, atau bagaimana kalau teori kuantum kita modifikasi sehingga memasukkan konsep bebas-latar dari teori relativitas?
Secara tradisional, memang ada dua jalan utama dalam riset mewujudkan teori kuantum gravitasi. Yang pertama berakar dari teori relativitas, yaitu loop quantum gravity atau canonical quantum gravity. Yang kedua berakar dari teori kuantum (atau teori medan kuantum), yaitu string theory (atu M-theory). Kedua jalan ini pendekatannya memang berbeda, walaupun keduanya setuju bahwa dalam skala kecil (sangat sangat kecil, yaitu sekitar 10^-33cm) ruang-waktu tidak lagi mulus seperti yang kita amati pada skala besar. Tentunya ada juga jalan lain yang tidak mengikuti jalan-jalan tradisional tadi, misalnya twistor theory, non-commutative geometry, topos theory, dan lain sebagainya.

Tentunya sebaik apa puh teori, dia tidak akan beridir dengan kokoh tanpa didukung oleh eksperimen. Sampai sekarang belum ada eksperimen yang bisa membenarkan atau menyalahkan teori-teori gravitasi kuantum, walaupun ada beberapa proposal yang kelihatannya cukup mungkin untuk dilaksanakan.

ELektronika Digital

2009-07-19T02:10:00.001-07:00

Gerbang logika merupakan dasar pembentukan sistem digital. Gerbang logika beroperasi dengan bilangan biner, sehingga disebut juga gerbang logika biner. Tegangan yang digunakan dalam gerbang logika adalah TINGGI atau RENDAH. Tegangan tinggi berarti 1, sedangkan tegangan rendah berarti 0.
1. Gerbang AND
Gerbang AND digunakan untuk menghasilkan logika 1 jika semua masukan mempunyai logika 1, jika tidak maka akan dihasilkan logika 0.Untuk selengkapnya silakan klik pada gambar untuk download.......

dan file lainnya silakan klik pada gambar untuk download.......

Fenomena Gelombang

2009-07-19T02:06:00.000-07:00

Features of Waves
Oscillation at each space point.
Something (“medium”) is moving back and force.
Air, water, earth, electromagnetic field, people…
Propagation of oscillation.
Motion of one point causes the next point to move.
How does oscillation propagate over distance?
What determines the propagation speed?
untuk download file silahkan klik pada gambar dibawah ini...

Michelson Morley Experiment

2009-07-19T01:26:00.001-07:00

I. PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Hingga sekitar pertengahan abad ke-17 fisikawan pada umumnya menganggap bahwa cahaya terdiri atas arus korpuskul dalam jumlah yang sangat besar. Korpuskul-korpuskul ini dikatakan terpancarkan oleh suatu sumber cahaya yang kemudian merambat ke arah luar. Cahaya dapat menembus bahan yang bening tetapi akan memantul dari permukaan yang tidak bening. Jika korpuskul ini memasuki mata, maka indera penglihatan akan terangsang.

         Di sekitar tahun 1678 fisikawan Christian Huygens melakukan eksperimen yang menunjukkan bahwa hukum pemantulan dan hukum pembiasan cahaya dapat dijelaskan dengan menggunakan dasar teori gelombang. Meskipun eksperimen ini memperlihatkan dengan cukup jelas bahwa cahaya merupakan sebuah gelombang, sejumlah fisikawan masih tetap menganggap bahwa cahaya terdiri atas korpuskul. Beberapa abad kemudian, tepatnya pada perempat pertama abad ke-19, penelitian Thomas Young dan Augustin Fresnel mengenai interferensi, dan eksperimen pengukuran kecepatan cahaya di dalam zat cair oleh Leon Foucault memperlihatkan secara meyakinkan bahwa terdapat sejumlah fenomena optik yang penjelasannya berdasarkan teori korpuskul tidak memadai.
           Peristiwa interferensi dalam eksperimen Young, dan fenomena difraksi hanya dapat dijelaskan dengan memuaskan jika cahaya merupakan sebuah gelombang. Bahkan dalam eksperimennya, Young dapat mengukur panjang gelombang cahaya, dan Fresnel membuktikan bahwa cahaya merambat dalam garis lurus. Efek difraksi yang diamati oleh Grimaldi dan beberapa ahli optik lainnya hanya dapat diterangkan berdasarkan sifat-sifat sebuah gelombang.
          Kemajuan penting selanjutnya dalam teori cahaya sebagai gelombang adalah hasil yang diperoleh fisikawan James Clerk Maxwell pada tahun 1873 yang memperlihatkan bahwa rangkaian listrik yang berosilasi memancarkan gelombang elektromagnetik. Kecepatan gelombang ini sangat mendekati nilai kecepatan rambatan cahaya yang diperoleh melalui hasil pengukuran. Hasil ini semakin menegaskan bahwa cahaya tidak lain adalah sebuah bentuk gelombang. Karena gelombang dipahami pada masa itu membutuhkan sebuah medium untuk merambat, maka untuk gelombang cahaya dihipotesiskan merambat melalui sebuah medium yang disebut eter.
          Hipotesis tentang keberadaan eter ini menarik minat dua orang fisikawan yaitu A. A. Michelson dan Morley. Pada tahun 1887 dengan menggunakan sebuah interferometer yang disebut interferometer Michelson kedua fisikawan ini melakukan eksperimen untuk merumuskan hubungan antara gerak relatif bumi terhadap eter. Secara tidak terduga, eksperimen mereka justru menunjukkan bahwa eter sebagai medium perambatan gelombang cahaya tidak benar sama sekali. Dalam eksperimen ini, akan dipelajari tentang prinsip dasar interferometer Michelson. Sebuah alat optis yang telah membuktikan bahwa eter sebagai medium rambat cahaya ternyata tidak terdapat di alam ini. Alat ini juga dapat digunakan untuk menentukan panjang gelombang cahaya yang dihasilkan oleh sebuah sumber cahaya.

2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam makalah ini yaitu bagaimana prinsip dasar Interferometer Michelson dalam menentukan panjang gelombang sumber cahaya seperti sinar laser He-Ne?

3. Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai adalah untuk mengetahui prinsip dasar Interferometer Michelson dalam menentukan panjang gelombang sumber cahaya seperti sinar laser He-Ne.

II. KAJIAN PUSTAKA
         Fisika teori di akhir abad ke-19 menganggap eter sama seperti gelombang air harus memiliki media untuk memindahkan seluruh (air), dan suara ombak yang terdengar tentunya memerlukan media (seperti udara atau air), dengan demikian gelombang cahaya juga memerlukan media. Karena cahaya dapat melalui perjalanan kekosongan, ia diasumsikan bahwa kekosongan harus berisi media cahaya. Karena kecepatan cahaya yang sangat besar, merancang percobaan untuk mendeteksi keberadaan tidaklah mudah. Sejak Bumi diciptakan terdapat banyak gerakan yang relatif satu dengan yang lainnya. Aliran eter di seluruh berupa angin eter. Pada suatu titik pada permukaan bumi, besar dan arah angin akan berbeda-beda dengan waktu dan musim. Dengan analisa laboratorium kecepatan cahaya dalam arah yang berbeda pada berbagai waktu yang berbeda, dapat diperoleh dengan mengukur gerakan bumi relatif terhadap eter.
         Perbedaan yang diharapkan dalam mengukur kecepatan cahaya cukup kecil, mengingat kecepatan di bumi dalam orbit sekitar matahari itu, seratus dari satu persen dari kecepatan cahaya. Sejumlah fisikawan telah berusaha untuk melakukan pengukuran ini pada pertengahan 1800, namun hal tersebut menuntut keakuratan terlalu besar untuk pembuatan percobaan yang ada. Misalnya, Fizeau-Foucault menggunakan perangkat yang bisa mengukur kecepatan cahaya dengan kesalahan lima persen, hampir tidak cukup untuk melakukan pengukuran angin eter.
         Michelson memiliki solusi untuk mengukur dan memastikan keberadaan eter. Michelson membangun sebuah perangkat cukup akurat untuk mendeteksi angin eter. Perangkat yang dirancang, kemudian dikenal sebagai interferometer, dikirim satu sumber cahaya putih melalui setengah silvered cermin yang digunakan untuk membagi cahaya datang menjadi dua berkas. Setelah keluar dari beams splitter Cahaya akan diteruskan dan dipantulkan sebesar 45 derajat kemasing-masing cermin. Hasil pantulan kedua cermin ini akan berinterfensi satu sama lain sehingga akan membentuk pola interferensi berbentuk cincin pada layar. Jika bumi bergerak melalui media eter, maka akan ada keterlambatan salah satu pantulan cahaya di salah satu permukaan beams splitter. Akibat keterlambatan ini akan menghasilkan pola yang cacat pada layar. Sedikit perubahan dalam waktu tempuh akan menghasilkan pergeseran posisi (gangguan frinji). Jika eter telah berubah relatif terhadap matahari, maka bumi akan menghasilkan sebuah gerakan putaran seragam 4% ukuran satu lintasan.
          Dalam beberapa kali versi dari percobaan Michelson-Morley telah menjadi biasa. Lasers dan masers memperkuat cahaya oleh terpental itu berulang kali bolak-balik di dalam hati-hati sesuai rongga, sehingga inducing tinggi energi atom dalam rongga untuk melepaskan lebih ringan. Hasilnya adalah jalur yang efektif panjang kilometer. Lebih baik lagi, terang emitted dalam satu rongga dapat digunakan untuk memulai sama lain dalam mengatur jeram di sudut kanan, sehingga membuat interferometer dari akurasi ekstrim.
          Interferometer Michelson dibuat pertama kali oleh seorang fisikawan Amerika A. A. Michelson. Secara umum alat ini berfungsi memecah sebuah berkas cahaya menjadi dua bagian kemudian menggabungkan kembali kedua berkas tersebut untuk membentuk sebuah pola interferensi. Alat ini dapat digunakan untuk mengukur panjang gelombang sebuah gelombang. Diagram skematis interferometer Michelson ditunjukkan seperti pada gambar 1 di bawah ini.
          Sebuah berkas cahaya yang berasal dari sumber cahaya monokromatik dipecah menjadi dua buah berkas oleh cermin pemecah berkas M, yang membentuk sudut 45o terhadap arah berkas cahaya. Satu bagian pecahan berkas ditransmisikan secara horizontal ke arah cermin M2, dan satu bagian pecahan berkas yang lainnya dipantulkan secara tegak lurus ke arah cermin M1. Dengan demikian, kedua berkas ini menempuh lintasan yang berbeda L1 dan L2. Setelah masing-masing berkas ini dipantulkan dari M1 dan M2, kedua berkas ini selanjutnya digabungkan kembali di M untuk menghasilkan sebuah pola interferensi, yang dapat diamati oleh teleskop atau dijatuhkan pada sebuah layar.
Kaca pelat P, yang memiliki ketebalan yang sama dengan M, diletakkan pada jalur lintasan berkas cahaya horizontal untuk memastikan bahwa kedua berkas cahaya pantulan melewati kaca dengan ketebalan yang sama. Syarat terjadinya interferensi untuk kedua berkas cahaya ini ditentukan oleh selisih panjang lintasannya.

Berdasarkan gambar di atas, bayangan dari M2 dihasilkan oleh cermin M di M2’, yang hampir paralel dengan M1. Karena M1 dan M2 tidak tepat paralel satu sama lain, bayangan M2’ membentuk sudut terhadap M1. Dengan demikian, ruang antara M2’ dan M1 ekuivalen dengan sebuah lapisan udara yang berbentuk baji. Ketebalan efektif lapisan udara ini dapat diubah-ubah dengan menggerakkan cermin M1. Karena berkas cahaya bergerak antara M1 dengan pemecah berkas dua kali, maka menggerakkan M1 sejauh ¼ panjang gelombang menuju pemecah berkas akan mengurangi lintasan optik sebesar ½ kali panjang gelombang. Pada kondisi ini, pola interferensi yang terbentuk sebelumnya akan berubah, jari-jari maksimum menurun dan akan menempati posisi minimal sebelumnya. Dengan menggerakkan cermin perlahan-lahan sejauh dm dan menghitung N, yaitu banyaknya pola interferensi yang kembali ke kondisi awal, maka panjang gelombang cahaya dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut
Panjang gelombang sianr laser He-Ne yaitu 632,8 nm.

III. METODE EKSPERIMEN

a. Alat dan Bahan
Dengan menggunakan perangkat percobaan interferometer Michelson, maka panjang gelombang sumber cahaya yang digunkan dapat diketahui. Perangkat yang digunakan adalah sebagai berikut

Basic interferometer
Laser He-Ne
Laser alignment bench
Perangkat pendukung interferometer, dudukan komponen-komponen, polarisator terkalibrasi.

Pengambilan data dilakukan dengan mengukur besar pergeseran lintasan dari setiap frinji yang terbentuk. Dengan mengetahui nilai pergeseran (dm) maka panjang gelombang cahaya yang digunakan dapat di ketahui.

b. Prosedur Kerja

Prosedur dalam pengambilan data adalah sebagai berikut:

Mengatur posisi laser dan interferometer untuk modus Michelson. Susunan yang benar seperti pada gambar 2.
Mengatur tombol micrometer pada penunjukan menengah (misalnya 50 mikrometer).
Memutar tombol micrometer satu putaran berlawanan arah jarum jam hingga titik nol pada micrometer sejajar dengan tanda indeks. Mencatat penunjukan micrometer pada posisi tersebut.
Mengatur posisi viewing screen sehingga salah satu tanda pada skala millimeter segaris dengan frinji pola interferensi.
Memutar tombol micrometer searah jarum jam. Menghitung jumlah frinji yang melewati tanda referensi yang telah dibuat (20 frinji).
Mencatat dm. Setiap divisi kecil pada micrometer sebanding dengan 10-6 meter pada jarak gerakan cermin.
Mencatat N, jumlah transmisi frinji.
Mengulangi langkah (3) sampai dengan (7) minimal 15 kali.

c. Defenisi Operasional Variabel

Secara operasional variable yang digunakan didefenisikan sebagai berikut

Lebar terang pusat frinji adalah lebar daerah terang yang terletak pada pusat frinji yang terlihat pada viewing screen.
Posisi terang pusat pada frinji interferensi adalah posisi daerah terang yang terletak pada pusat frinji yang terlihat pada garis-garis grid di viewing screen.
Jarak pemecah berkas ke cermin M1 (cermin yang dapat digeser) adalah jarak antara pemecah berkas terhadap cermin M1. Cermin M1 adalah cermin yang dapat digeser pada perangkat interferometer Michelson.
Perubahan frinji adalah pergeseran garis prinji yang terletak di luar daerah terang pusat ke arah dalam menggantikan terang pusatnya.

IV. HASIL EKSPERIMEN

a. Hasil Pengamatan

Hasil pengamatan dari eksperimen yang dilakukan ditampilkan dalam tabel 4.1 di bawah ini.

Dengan jumlah frinji (N) sebanyak 20.

b. Analisa Data

Berdasarkan hasil eksperimen pada tabel 4.1 di atas, maka dengan menggunakan persamaan

akan diperoleh panjang gelombang sumber cahaya yang digunakan.

Hasil perhitungannya dapat dilihat dalam tabel 4.2 di bawah ini.

Ketidakpastian mutlak hasil perhitungan panjang gelombang dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

Dimana,

dan n = 15, dengan menggunakan nilai dalam tabel 4. 2 dan n = 15, diperoleh

dengan demikian akan diperoleh

dan kesalahan relatif sebesar,

Sehingga hasil perhitungan besar panjang gelombang sumber yang digunakan dapat dilaporkan sebesar,

c. Pembahasan

Dari hasil pengamatan yang dilakukan, sumber laser He-Ne memancarkan cahaya ke arah lensa pembagi berkas (BS) yang menyebabkan sinar akan terbagi dua, yakni sebagian menuju cermin M₁ dan sebagian menuju cermin M₂. Pantulan cahaya masing dari cermin M₁ dan M₂, akan bersatu kembali pada lensa pembagi berkas (BS), dan diteruskan ke layar pengamatan (LP) dengan menghasilkan pola gelap-terang, berbentuk cincing yang disebut Frinji.

Proses interferensi yang terjadi akibat adanya beda lintasan pada saat pantulan cahaya masing-masing dari cermin M₁ dan M₂ dan bersatu kembali pada lensa (BS), akan menghasilkan pola intensitas yang baru. Jika terjadi proses interferensi yang saling menguatkan maka akan terbentuk pola terang, dan sebaliknya jika terjadi interferensi yang saling melemahkan, maka akan terbentuk pola gelap pada layar pengamatan (LP). Dengan demikian akan menghasilkan pola intensitas baru berupa pola gelap-terang (Frinji).

Karena berkas cahaya interferensi bersumber dari berkas yang sama maka pada dasarnya memiliki fase yang sama (sefase). Perbedaan fase relatif pada saat bertemu bergantung pada panjang lintasan optiknya. Panjang lintasan optik berkas cahaya pantul dapat diubah dengan menggerakkan M₁. Jika cermin M₁ digerakkan mendekati lensa pembagi berkas sejauh seperempat panjang gelombang maka akan mengurangi panjang lintasan optik sebesar seperdua panjang gelombang.

Besar perpindahan dari cermin M₁ dapat diukur dengan menggunakan mikrometer yaitu dengan mencatat nilai X₀ dan X_i. X₀ merupakanposisi awal yaitu penunjukan untuk tampilan frinji ke nol, sedangkan X_i yaitu nilai penunjukan pada mikrometer untuk frinji ke-i. Dalam kegiatan ini jumlah frinji yang diambil yaitu 20 frinji. Selisish antara X₀ dan X_i merupakan besar pergeseran dari cermin M₁. Hasil frinji yang terbentuk pada layar pengamatan dapat dilihat pada Gambar 4.1 di bawah ini.

Dari hasil analisa data diperoleh panjang gelombang laser He-Ne yaitu

Yang berarti bahwa panjang gelombang laser He-Ne yang dilaporkan diterima pada rentang 557 nm sampai dengan 669 nm, dengan kesalahan sebesar 1,03 persen. Harga referensi dari panjang gelombang He-Ne yaitu 632,8 nm yang berarti nilai ini berbeda dengan rata-rata yang diperoleh dari hasil eksperimen. Akan tetapi nilai referensi ini masih berada dalam rentang yang dapat diterima. Sehingga pada dasarnya eksperimen yang dilakukan sudah sesuai namun masih perlu ditingkatkan ketelitiannya sehingga kesalahannya lebih kecil lagi.

V. KESIMPULAN DANSARAN

a. Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan pada Bab IV, maka hasil dari ekperimen yang dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut:

Prinsip kerja dari Interferometer Michelson yaitu laser He-Ne memancarkan cahaya ke arah lensa pembagi berkas (BS) yang menyebabkan sinar akan terbagi dua, yakni sebagian menuju cermin M1 dan sebagian menuju cermin M2. Pantulan cahaya masing dari cermin M1 dan M2, akan bersatu kembali pada lensa pembagi berkas (BS), dan diteruskan ke layar pengamatan (LP) dengan menghasilkan pola gelap-terang berbentuk cincing yang disebut Frinji
Perangkat Interferometer Michelson dapat digunakan untuk menentukan panjang gelombang dari laser He-Ne ataupun sumber yang lain
Dari hasil analisa data diperoleh panjang gelombang laser He-Ne yaitu

b. Saran
Untuk memperoleh nilai yang lebih akurat, disarankan agar pada saat pengambilan data hendaknya semua dalam kondisi diam (tidak bersuara) karena interferensi yang terbentik sangat terpengaruh oleh suara (bunyi). Untuk bahan penelitian selanjutnya, mahasiswa dapat mengikaji bagimana pengaruh frekuensi bunyi terhadap pola gelap terang (frinji). Ini dapat dipikirkan dengan menggunakan perangkat yang dapat mengatur frekuensi yang dapat dikeluarkan melalui speaker.

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid 2 edisi kelima (Terjemahan). Jakarta. Erlangga.
Halliday dan Resnik.1991. Fisika Jilid 2 (Terjemahan). Jakarta Erlangga.
Sears dan Zemansky.1987. Fisika Untuk Universitas 3 Optika dan Fisika Modern (terjemahan). Jakarta. Binacipta.
Sunardi dan Indra, Etsa. 2006. Fisika Bilingual Untuk SMA/MA kelas XII semester 1 dan 2. Bandung. Yrama Widya
Surya, Yohanes. 2006. Fisika itu Mudah, SMU kelas XII. Tangerang. PT. Kandel.
Tim Eksperimen Fisika Modern. 2009. Penuntun Eksperimen Fisika Modern Program S2. Makassar. Laboratorium Fisika Unit Fisika Modern FMIPA UNM.
Tipler, Paul A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1 Edisi 2 (Terjemahan). Jakarta : Erlangga.
Young, Hugh D., dan Roger A. Freedman. 1999. Fisika Universitas Jilid 2 Edisi Kesepuluh (Terjemahan). Jakarta : Erlangga.

Semoga tulisan ini dapat bermanfaat...

Ditulis Dirumah Kopi, 21 November 2009

Spektrum Atom Hidrogen

2009-07-19T01:25:00.000-07:00

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Jika sebuah gas diletakkan di dalam tabung kemudian arus listrik dialirkan ke dalam tabung, gas akan memancarkan cahaya. Cahaya yang dipancarkan oleh setiap gas berbeda-beda dan merupakan karakteristik gas tersebut. Cahaya dipancarkan dalam bentuk spektrum garis dan bukan spektrum yang kontinu. Kenyataan bahwa gas memancarkan cahaya dalam bentuk spektrum garis diyakini berkaitan erat dengan struktur atom. Dengan demikian, spektrum garis atomik dapat digunakan untuk menguji kebenaran dari sebuah model atom.

Istilah atom pertama kali diperkenalkan oleh seorang ahli filsafat Yunani bernama Democritus (460-370 SM). Setiap zat dapat dibagi atas bagian-bagian yang lebih kecil, sampai mencapai bagian yang paling kecil yang tidak dapat dibagi lagi. Bagian yang tak dapat dibagi itu oleh Demokritus disebut atom ,dari kata Yunani ”atomos” yang artinya tak dapat dibagi.

Selanjutnya, para filsuf yang muncul kemudian, seperti Plato dan Aristoteles merumuskan sebuah pemikiran bahwa bisa jadi tidak ada partikel yang tidak dapat dibagi.
Berarti, menurut dugaan mereka atom pun masih dapat dibagi lagi. Bersamaan dengan itu, pandangan mengenai atom berdasarkan pemikiran Demokritus mulai tersingkir.
Sejak ditemukannya partikel-partikel dasar atom, teori atom banyak mengalami perubahan. hal ini menggoyahkan teori atom Dalton yang menyatakan bahwa atom tidak dapat dibagi-bagi. Diantara yang menggoyahkan teori atom ini ialah hasil percobaan yang dilakukan oleh Thomson pada tahun 1897.
Atom dalam suatu unsur dapat menghasilkkan spektrum emisi (spektrum diskret) dengan menggunakan alat spectrometer, sebagai contoh spectrum hidrogen. Atom hidrogen memiliki struktur paling sederhana. Spektrum yang dihasilkan adalah atom hidrogen yang merupakan spektum yang paling sedehana. Spektrum garis atom hydrogen berhasil dijelaskan oleh Niels Bohr pada tahun 1913.

Gambar 1. Spektrum garis berbagai gas

Spektrum garis membentuk suatu deretan warna cahaya dengan panjang gelombang berbeda. Untuk gas hidrogen yang merupakan atom yang paling sederhana, deret panjang gelombang ini ternyata mempunyai pola tertentu yang dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan matematis. Seorang guru matematika Swiss bernama Balmer menyatakan deret untuk gas hidrogen sebagai persamaan berikut ini. Selanjutnya, deret ini disebut deret Balmer.

(1)

Dimana panjang gelombang dinyatakan dalam satuan nanometer (nm).

B. RUMUSAN MASALAH
Dari latar belakang di atas maka, rumusan masalah yang akan diteliti dalam percobaan ini adalah :
1. Bagaimana adanya spektrum diskret atom hidrogen
2. Bagaimana menggunakan rumus Balmer untuk menentukan konstanta- Rydberg
3. Bagaimana menentukan konstanta Plansk dari spektrum atom hidrogen
C. TUJUAN
Tujuan dari percobaan ini adalah :
1. Untuk menunjukkan adanya spektrum diskret atom hidrogen
2. Untuk menggunakan rumus Balmer dalam menentukan konstanta- Rydberg
3. Untuk menentukan konstanta Plansk dari spektrum atom hidrogen
BAB II
KAJIAN TEORI

Konsep atom mula-mula dikemukakan oleh Democritus, seorang filosof Yunani yang hidup pada abad ke-3 sebelum masehi (460-370 SM). Pada saat itu berdasarkan pemikirannya tanpa disertai dengan eksperimen, Democritus menyatakan bahwa atom adalah bagian terkecil dari suatu zat atau materi yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Berdasarkan eksperimen yang lebih rinci, teori tentang atom mulai dikembangkan pada abad-abad berikutnya. Barulah pada awal abad ke-19, teori atom berhasil dirumuskan. Berdasarkan eksperimen yang dilakukannya, Dalton merumuskan teori tentang atom yang dikenal dengan teori atom Dalton. Teori atom Dalton menjadi dasar dalam perkembangan ilmu kimia, ilmu tentang unsur dan perubahannya.
Melalui percobaan tetes minyak, Robert Millikan dapat menentukan besar muatan listrik fundamental (yang paling kecil) dari zat. Diyakini bahwa muatan total dari zat merupakan kelipatan bulat dari nilai muatan fundamental ini. Di kemudian hari muatan fundamental ini ditetapkan sebagai muatan listrik dari sebuah elektron.
Thomson mencoba melihat lebih detail struktur atom dengan menyatakan bahwa atom terdiri atas materi bermuatan positif yang mengandung elektron di dalamnya. Ini dapat dibayangkan seperti kue cookies yang ditaburi kismis. Model ini didasarkan pada hasil eksperimen tetes minyak Millikan dan percobaan Thomson yang menemukan fakta bahwa terdapat elektron yang bermuatan negatif yang mengisi bagian dari atom.

Model atom Thomson
Melalui percobaan hamburan partikel alfa, Rutherford melangkah maju dalam usaha untuk memahami struktur atom. Dalam percobaan hamburan partikel alfa, partikel alfa yang ditembakkan ke lempeng emas sebagian besar menembus lempeng tersebut dan sedikit saja yang dibelokkan, namun yang mengejutkan adalah ada juga partikel alfa yang dipantulkan kembali ke arah semula.
Hasil eksperimen dimana ada sebagian partikel alfa yang dipantulkan kembali ditafsirkan oleh Rutherford dengan menyatakan bahwa terdapat bagian yang sangat masif di dalam atom yang mengandung sebagian besar massa atom tersebut. Bagian ini disebut inti atom yang memiliki massa 99% dari massa atom.
Berdasarkan hasil percobaan hamburan partikel alfa, Rutherford mengemukakan gagasannya tentang struktur atom. Model atom Rutherford menyatakan bahwa atom terdiri atas inti atom dengan elektron yang berputar mengelilinginya dalam lintasan atau orbit. Ini dapat dibayangkan seperti tatasurya dimana inti atom sebagai matahari dengan elektron-elektron sebagai planet yang berputar mengelilinginya.
Atom hidrogen memiliki struktur paling sederhana dan spektrum yang dihasilkan oleh atom hidrogen merupakan spektrum paling sederhana. Oleh karena itu, spektrum hidrogen dijadikan prototipe untuk mempelajari spektrum atom yang lebih rumit. Untuk menghasilkan spektrum atom hidrogen digunakan gas hidrogen yang disimpan dalam tabung dengan tekanan yang sangat rendah. Beda potensial diberikan kepada ujung-ujung tabung tersebut. Molekul-molekul gas hidrogen terurai menjadi atom-atom hidrogen dan memancarkan energi foton atau cahaya. Cahaya tersebut dilewatkan ke dalam celah sempit dan diteruskan melewati prisma, cahaya yang keluar dari prisma ditangkap oleh layar. Dilayar akan tampak spektrum cahaya atom hidrogen tersebut.

Perkembangan teori selanjutnya tentang atom hidrogen dikemukakan oleh Niels Bohr, dan dikenal sebagai teori atom Bohr. Niels Bohr menyusun model atom hydrogen seperti model atom Rutherford tetapi dengan memasukkan teori kuantum untuk menyempurnakan kelemahan teori atom Rutherford. Teori atom Bohr berdasarkan dua postulat yaitu,
Postulat 1.
Elektron-elektron yang mengelilingi inti mempunyai lintasan tertentu yang disebut lintasan stasioner dan tidak memancarkan energi. Dalam gerakannya elektron mempunyai momentum angular sebesar,

Postulat 2.
• Dalam tiap lintasannya elektron mempunyai tingkat energi tertentu (makin dekat dengan inti tingkat energinya makin kecil dan tingkat energi paling kecil n = 1)
• Bila elektron pindah dari kulit luar ke dalam maka akan memancarkan energi berupa foton. Sebaliknya bila pindah dari kulit dalam ke luar akan menyerap energi. Atau

Namun demikian model atom Bohr masih mempunyai beberapa kelemahan, yaitu
1) Model atom Bohr hanya dapat menjelaskan atom hydrogen,sedangkan untuk atom berelektron banyak tidak dapat dijelaskan
2) Lintasan elektron sebenarnya tidak sesederhana seperti yang diajukan Bohr (lintasan lingkaran), tetapi juga ellips (menurut Sommerfeld)
3) Tidak dapat menerangkan garis-garis halus pada spektrum yang semula diketahui hanya satu garis saja
4) Teori atom Bohr tidak dapat menjelaskan kejadian-kejadian dalam ikatan kimia dan tidak dapat menjelaskan pengaruh medan magnet terhadap spektrum atom.
Model atom Bohr untuk atom hidrogen diperlihatkan seperti gambar di bawah ini

Jari-jari orbit elektron adalah r, dan massanya m bergerak dengan laju singgung tetap v. Gaya tarik Coulomb berperan memberikan percepatan sentripetal, sehingga,

Sehingga besar energi kinetik T adalah:

Besar energi potensial antara elektron dan inti yang merupakan energi potensial Coulomb adalah

Sehingga energi total sistem diberikan oleh

Menurut teori Bohr, besar momentum anguler elektron sebanding dengan kelipatan bulat dari ħ, sehingga

Dengan mensubtitusi persamaan (8) ke persamaan (4), maka diperoleh,

Maka kita akan peroleh beberapa nilai r yang tergantung pada n yaitu

Sehingga diperoleh besar jari-jari Bohr untuk n =1, dan dapat dituliskan dalam bentuk
(10)
Dengan mensubtitusi nilai r pada persamaan (9) ke persamaan (7) akan diperoleh:

Bohr menjelaskan bahwa jika elektron melompat dari tingkat energi yang lebih besar dengan jari-jari orbit rB ke lintasan lebih dalam rA, maka energinya akan berkurang berupa radiasi foton,

Sehingga menghasilkan,

Atau

Dengan R adalah konstanta Rydberg yaitu,

Pengukuran panjang gelombang dapat dilakukan dengan menggunakan kisi difraksi yang diletakkan pada meja spektrometer. Saat cahaya melewati kisi, terjadi peristiwa difraksi,
d sin = n atau =
dengan : d = jarak antara celah kisi (m)
n = orde spektrum (n = 1,2,3,....)
BAB III
METODE EKSPERIMEN

A. ALAT DAN BAHAN
Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah :
1. Kisi Difraksi 100 garis/mm
2. Power Supply 3 – 5 KVolt
3. Tabung H2
4. Spektrometer Optik
5. Senter

B. CARA KERJA
1. Pengaturan Spektrometer Optik
a. Mempelajari dengan seksama cara menggunakan dan cara membaca skala spektrometer optik yang akan digunakan.
b. Menyalakan High Voltage Power Supply tabung Hydrogen dan naikkan tegangannya perlahan-lahan hingga tabung tampak menyala dengan terang.
c. Mengatur spektrometer optik sedemikian rupa sehingga celah pada ujung kolimator tepat berhadapan dengan tabung pada jarak + 1cm .

Gambar 3-1
d. Tanpa kisi difraksi, meluruskan posisi kolimator dan teleskop spektrometer optik seperti pada gambar 3-1.
e. Melihatlah ke arah teleskop, dan seharusnya melihat sebuah garis cahaya vertikal. Mengimpitkan garis cahaya tersebut dengan benang vertikal pada teleskop.
f. Jika garis cahaya tersebut terlalu tebal atau terlalu tipis, aturlah lebar celah kolimator dengan memutar bolak-balik sekrup pada ujungnya. Jika garis cahaya tersebut kurang jelas dan tegas, mengatur fokus teleskop.
g. Pada posisi tersebut, putarlah piringan Skala Nonius spektrometer dengan perlahan hingga titik nol skala nonius tepat berimpit dengan titik nol skala utama pada sisi kanan dan titik nol skala nonius dengan titik 180o pada sisi kiri . Masing-masing nilai ini disebut sudut acuan ( ). Spektrometer siap digunakan.
2. Pengumpulan Data
a. Menyusun perangkat eksperimen spektrum atom hidrogen seperti pada gambar berikut.

b. Menentukan terlebih dahulu jarak antar celah ( d ) kisi difraksi yang akan digunakan.
c. Menempatkan kisi sedemikian rupa di antara teleskop dan kolimator dan kunci.
d. Mengamati dari arah teleskop, jika berkas garis cahaya terlalu ke bewah atau ke atas, mengatur meja spektrometer.
e. Memulai dengan memutar teleskop dengan sangat perlahan ke arah kanan dan mengamati spektrum/garis warna yang nampak. Seharusnya akan terlihat serangkaian garis-garis warna mulai dari ungu , nila, biru, hijau, kuning, jingga dan merah. Deretan warna ini terlihat berulang jika teleskop terus diputar ke arah kanan. Rangkaian garis-garis warna pertama yang terlihat disebut orde 1 ( n=1 ), rangkaian garis—garis warna kedua disebut orde 2 ( n=2) .
f. Mengembalikan teleskop ke posisi normal. Selanjutnya memutar teleskop ke arah kanan secara perlahan hingga mengamati garis warna pertama ( warna ungu ) pada orde 1 ( n = 1 ). Mengimpitkan tanda benang vertikal pada teleskop dengan garis warna ungu dan membaca penunjukan skala spektrometer sebagai kanan.
g. memutar teleskop ke arah kiri hingga mengamati garis warna pertama (warna ungu ) pada orde 1 ( n=1). Membaca sebagai kiri.
h. mengulangi kegiatan (e) dan (f) untuk garis-garis warna berikutnya pada orde yang sama.
i. mengulangi kegiatan (e) dan (f) untuk garis-garis warna pada orde berikutnya.
Tabel Hasil Pengamatan
Jarak antar celah kisi difraksi = m
Orde Spektrum (n) Warna Spektrum kanan(o)
kiri(o)
rata-rata(o)

1 Ungu
Nila
Biru
Hijau
Kuning
Jingga
Merah

Orde Spektrum (n) Warna Spektrum kanan (o)
kiri. (o)
rata-rata(o)

2 Ungu
Nila
Biru
Hijau
Kuning
Jingga
Merah
C. IDENTIFIKASI VARIABEL
a. Variabel manipulasi : orde (n)
b. Variabel respon : kanan (o) dan kiri (o)
c. Variabel kontrol : Jarak antar celah (d)
D. DEFINISI OPERASIONAL VARIABEL
a. Orde (n) adalah rangkaian garis-garis warna yang terlihat ( misal orde 1 atau n=1 )
b. kanan (o) dan kiri (o) adalah bacaan yang ditunjukkan pada skala spektrometer yang jika teleskop diputar ke arah kanan maka pembacaan skala sebagai kanan (o) dan sebaliknya.
c. Jarak antar celah (d) adalah jarak antar celah kisi difraksi.
BAB IV
HASIL EKSPERIMEN
A. HASIL PENGAMATAN
Hasil pengamatan dalam kegiatan ini di tunjukkan dalam tabel IV.1 di bawah ini.
Jarak antara celah kisi difraksi ( d ) = mm = m
Nilai skala terkecil alat =
Orde (n) Warna Spektrum  kanan (o)  kiri (o)  rata-rata (o)
1 Ungu 2,55 2,52 2,54
Nila 2,75 2,62 2,69
Biru 3,03 2,83 2,93
Hijau 3,42 3,03 3,23
Kuning 3,57 3,46 3,52
Jingga 3,70 3,70 3,70
Merah 4,03 3,93 3,98

Orde (n) Warna Spektrum  kanan (o)  kiri (o)  rata-rata (o)
2 Ungu 5,20 4,97 5,09
Nila 5,52 5,45 5,49
Biru 5,72 5,88 5,80
Hijau 6,35 6,38 6,36
Kuning 6,58 6,53 6,56
Jingga 7,65 7,03 7,34
Merah 7,72 7,82 7,77

Tabel IV. 1. Tabel Hasil Pengamatan untuk orde satu dan dua dengan beberapa warna spektrum.
B. ANALISIS DATA
Berdasarkan data-data yang diperoleh dari praktikum, maka akan dihitung beberapa besaran yang berkaitan dengan percobaan spektrum atom hidrogen, yaitu:
1) Menentukan panjang gelombang berbagai spektrum warna pada atom hidrogen
2) Menghitung konstanta Rydberg (R)
3) Menentukan konstanta Planck (h)

1. Panjang gelombang berbagai spektrum warna
Untuk menghitung panjang gelombang spektrum warna digunakan persamaan
=
jika,
d = 10-5 m
 = sudut rata-rata (o)
n = orde ke 1, 2, ...
maka panjang gelombang masing-masing warna diperlihatkan dalam tabel IV.2 di bawah ini.
Orde (n) Warna Spektrum  rata-rata (o)  (m)
1 Ungu 2,54

Nila 2,69

Biru 2,93

Hijau 3,23

Kuning 3,52

Jingga 3,70

Merah 3,98

Orde (n) Warna Spektrum rata-rata (o)  (m)
2 Ungu 5,09 4,44

Nila 5,49 4.79

Biru 5,80 5.05

Hijau 6,36 5.54

Kuning 6,56 5.71

Jingga 7,34 6.39

Merah 7,77 6.76

Tabel IV. 2. Hasil Analisis panjang gelombang pada setiap warna untuk Orde satu dan dua dengan beberapa warna spektrum.

Dari persamaan,
=
Untuk setiap orde, nilai d dan n dapat dipandang sebagai suatu kostanta. Oleh karena itu yang mempengaruhi kesalahan penentuan panjang gelombang setiap warna hanyalah besar sudut. Besarnya sudut yang digunakan adalah rata-rata besar sudut yang diukur disebelah kiri dan sebelah kanan. Sehinga persamaan ralatnya adalah

karena nilai dari = ,maka

dengan,
= = = 2,91. rad
Besar kesalahan dapat dilihat dalam tabel IV.3 dibawah ini
Orde (n) Warna Spektrum  (m) (m)

1 Ungu
2,91

Nila
2,91

Biru
2,91

Hijau
2,91

Kuning
2,92

Jingga
2,92

Merah
2,92

Orde (n) Warna Spektrum  (m) (m)

2 Ungu 4,44
2,90

Nila 4.79
2,90

Biru 5.05
2,90

Hijau 5.54
2,89

Kuning 5.71
2,89

Jingga 6.39
2,89

Merah 6.76
2,88

Tabel IV. 3. Hasil Analisis kesalahan dalam pengukuran panjang gelombang pada setiap warna untuk Orde satu dan dua dengan beberapa warna spektrum.

2. Menghitung konstanta Rydberg (R)
Penentuan Konstanta Rydberg dihitung dengan menggunakan persamaan di bawah ini
= R

Dimana:
 = panjang gelombang setiap warna.
nA = 2
nB = 3 (merah), 4 (jingga), 5 (kuning), 6 (hijau), 7 (biru), 8 (nila), dan 9 (ungu)
Setelah nilai-nilai tersebut dimasukkan ke dalam persamaan yang diolah dengan bantuan komputer, maka hasil yang diperoleh seperti dalam tabel IV.4 di bawah ini.
Orde (n) Warna Spektrum  (m) nB R(m-1)
1 Ungu
9 9,491

Nila
8 9,087

Biru
7 8,518

Hijau
6 7,983

Kuning
5 7,753

Jingga
4 8,261

Merah
3 10,369

Orde (n) Warna Spektrum  (m) nB R(m-1)
2 Ungu 4,44
9 9,482

Nila 4.79
8 8,916

Biru 5.05
7 8,617

Hijau 5.54
6 8,121

Kuning 5.71
5 8,333

Jingga 6.39
4 8,346

Merah 6.76
3 10,647

Tabel IV. 4. Hasil Analisis konstanta Rydberg pada setiap warna untuk Orde satu dan dua dengan beberapa warna spektrum.

Perhitungan kesalahan mutlak, kesalahan relatif, dan derajat kepercayaan.

Dengan demikian besar kesalahan pada penentuan konstanta Rydberg (R) sama dengan kesalahan pada penentuan panjang gelombangnya.
Secara teori nilai dari konstanta Rydberg (R) yaitu 10,9737 m-1. Persentase perbedaan (kesalahan) dapat diperoleh dengan persamaan

Persentase perbedaan antara hasil analisis dengan teori diperlihatkan dalam tabel IV.5 dibawah ini.
Orde (n) Warna Spektrum Konstanta Rydberg
(m-1) Persentase kesalahan
(%)
1 Ungu 9,491
13.51
Nila 9,087
17.19
Biru 8,518
22.38
Hijau 7,983
27.25
Kuning 7,753
29.35
Jingga 8,261
24.72
Merah 10,369
5.51
Rata-rata 8.780
19.99

Orde (n) Warna Spektrum Konstanta Rydberg
(m-1) Persentase kesalahan
(%)
2 Ungu 9,482
13.60
Nila 8,916
18.75
Biru 8,617
21.48
Hijau 8,121
25.99
Kuning 8,333
24.06
Jingga 8,346
23.95
Merah 10,647
2.98
Rata-rata 8.923
18.69
Tabel IV. 5. Tabel persentase kesalahan analisis konstanta Rydberg pada setiap warna untuk Orde satu dan dua dengan beberapa warna spektrum.

3. Menentukan konstanta Planck (h)
Menentukan konstanta Planck dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
atau
dimana :
= 3,14 e = 1,602.
k = 9. N c = 3. m/s
m= 9,11. kg
Setelah nilai-nilai tersebut dimasukkan ke dalam persamaan yang diolah dengan bantuan komputer, maka hasil yang diperoleh seperti dalam tabel berikut ini.

Orde (n) Warna Spektrum R(m-1) h(J.s)
1 Ungu 9,491
6.96

Nila 9,087
7.06

Biru 8,518
7.22

Hijau 7,983
7.37

Kuning 7,753
7.45

Jingga 8,261
7.29

Merah 10,369
6.76

Rata-rata 8.78
7.159E-34

Orde (n) Warna Spektrum R(m-1) h(J.s)
2 Ungu 9,482
6.96

Nila 8,916
7.11

Biru 8,617
7.19
Hijau 8,121
7.33
Kuning 8,333
7.27
Jingga 8,346
7.27

Merah 10,647
6.70

Rata-rata 8.923
7.12
Tabel IV. 6. Tabel hasil Analisis konstanta Planck pada setiap warna untuk Orde satu dan dua dengan beberapa warna spektrum.

Kesalahan mutlak hasil percobaan dihitung dengan persamaan

Karena nilai konstan maka ralat dari persamaan ini adalah

Jika diketahui nilai h secara teori adalah 6,625 x 10-34 J.s. Hasil perhitungan kesalahan, dapat dilihat dalam tabel IV. 7 di bawah ini,

Orde (n) Warna Spektrum h(J.s) Persentase kesalahan
%
1 Ungu 6.96
5,07
Nila 7.06
6,60
Biru 7.22
8,93
Hijau 7.37
1,13
Kuning 7.45
1,24
Jingga 7.29
1,00
Merah 6.76
2,01
Rata-rata 7.16

Orde (n) Warna Spektrum h(J.s) Persentase kesalahan
%
2 Ungu 6.96
5,10
Nila 7.11
7,28
Biru 7.19 8,51
Hijau 7.33 1,07
Kuning 7.27 9,73
Jingga 7.27
9,67
Merah 6.70
1,12
Rata-rata 7.12
Tabel IV. 7. Tabel hasil Analisis kesalahan dalam penentuan konstanta Planck pada setiap warna untuk Orde satu dan dua dengan beberapa warna spektrum.

C. PEMBAHASAN
Pada tabel hasil analisis data diperoleh panjang gelombang untuk setiap spektrum warna. Panjang gelombang terkecil adalah warna ungu yaitu 4,43x10-7 m untuk orde 1 dan 4,18x10-7 m untuk orde 2. Kemudian warna nila, biru, hijau, kuning, jingga, dan terbesar adalah warna merah yaitu 6,52x10-7 m untuk orde 1 dan orde 2 6,60x10-7 m.
Hasil perhitungan konstanta Rydberg (R) diperoleh rata-rata 8.78 m-1 untuk orde 1 dan 8.923 m-1 untuk orde 2. Hasil ini berbeda dengan nilai R yaitu 1,097x . Hal ini disebabkan oleh kesalahan yang terjadi pada saat pengambilan data, terutama dalam hal penempatan tanda + dalam spektrometer yang tidak pas dengan warna yang di kehendaki. Hal ini juga disebabkan warna spektrum yang di hasilkan susah dibedakan untuk beberapa spektrum warna.
Sedangkan hasil perhitungan konstanta Planck (h) secara rata-rata diperoleh 7.16 J.s untuk orde 1 dan 7.12 J.s untuk orde 2. Hasil ini juga berbeda dengan nilai h yaitu 6,625 x10-34 J.s. Perbedaan yang ada disebabkan oleh kesalahan yang terjadi pada saat pengambilan data, terutama dalam hal penempatan tanda + dalam spektrometer yang tidak pas dengan warna yang di kehendaki. Hal ini juga disebabkan warna spektrum yang di hasilkan susah dibedakan untuk beberapa spektrum warna
Adanya perbedaan hasil praktikum dengan teori disebabkan oleh beberapa kesalahan saat mengambil data, yaitu kurang ketelitian saat membaca skala dan ketepatan posisi spektrum warna pada garis vertikal saat dilihat di teleskop.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN
Dari hasil analisis dan pembahasan maka dapat disimpulkan bahwa :
1. Konstanta Rydberg (R) untuk orde 1 rata-rata = 8.780 dan orde 2 rata-rata = 8.923
2. Konstanta Planck (h) untuk orde 1 rata-rata = 7.16 Js dan orde 2 rata-rata = 7.12 Js
4. Terdapat spektrum diskrit atom hidrogen yaitu spektrum warna-warnanya dapat dibedakan

B. SARAN
Hendaknya pembacaan skala diberi lampu yang terang, agar skala yang terlihar lebih terang dan jelas.

C. DAFTAR PUSTAKA
1. Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid 2 edisi kelima (Terjemahan).Jakarta: Penerbit Erlangga.
2. Halliday dan Resnik.1991. Fisika Jilid 2 (Terjemahan). Jakarta: Penerbit Erlangga
3. Sears dan Zemansky. 1962. Fisika untuk universitas 2 listrik, magnet (terjemahan).Jakarta: Binacipta
4. Sunardi dan Indra, Etsa. 2006. Fisika Bilingual Untuk SMA/MA kelas XII semester 1 dan 2. Bandung: Penerbit Yrama Widya
5. Surya, Yohanes. 2001. Fisika itu Mudah edisi kedua SMU catur wulan kedua kelas 3. Tangerang: Penerbit PT. Bina Sumber Daya MIPA.
6. Tim Eksperimen Fisika Modern. 2009. Penuntun Eksperimen Fisika Modern Program S2. Makassar. Laboratorium Fisika Unit Fisika Modern FMIPA UNM.

Efek Hall

2009-07-19T01:22:00.000-07:00

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Adanya gaya pada muatan bergerak dalam sebuah konduktor yang berada dalam medan magnet di peragakan oleh efek hall. Kawat berarus listrik yang terletak dalam medan magnet dengan arah tegak lurus dengan arah arus maka kawat akan mengalami gaya magnetik sehingga menyebabkan kawat akan melengkung. Namun bagaimana dengan sebuah plat konduktor (lempengan) yang berarus listrik berada dalam medan magnet, apakah plat tersebut akan mengalami gaya?

Sebuah pelat yang dialiri arus listrik dengan kerapatan arus J, yang geraknya tegak lurus terhadap medan magnet B, dan medan elektrostatik ataaupun medan nonelektrostatik E dengan arah yang tegak lurus terhadap B dan J. Jika nilai-nilai ini dapat diukur, maka beberapa variable yang sangat penting dalam proses konduksi dapat diketahui. Variable tersebut diantaranya adalah kerapatan pembawa muatan dalam bahan yang digunakan, konduktivitas bahan, konstanta hall bahan, dan jenis pembawa muatan dalam bahan yang digunakan.
Karena di laboratorium fisika UNM telah ada perangkat yang dapat mengukur variable-variabel tersebut, maka akan dilakukan kegiatan eksperimen dengan judul Efek Hall.

B. RUMUSAN MASALAH
Dari latar belakang di atas maka rumusan masalah yang akan dijawab dalam kegiatan ini adalah:
1. Berapa besar kerapatan pembawa muatan dari bahan tungsten?
2. Apa jenis pembawa muatan dalam bahan tungsten?
3. Berapa besar konstanta Hall pada bahan tungsten?
4. Berapa besar konduktivitas bahan tungsten?
C. TUJUAN PERCOBAAN
Tujuan yang akan dicapai dalam kegiatan yang dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Untuk menentukan besar kerapatan pembawa muatan dari bahan tungsten?
2. Untuk menentukan jenis pembawa muatan dalam bahan tungsten?
3. Untuk menentukan besar konstanta Hall pada bahan tungsten?
4. Untuk menentukan besar konduktivitas bahan tungsten?

BAB II
LANDASAN TEORI

Adanya gaya pada muatan bergerak dalam sebuah konduktor yang berada dalam medan magnet diperagakan dalam Efek Hall. Efek Hall berkaitan dengan suatu cara pengukuran eksperimental sifat listrik yang dilaporkan oleh E.H. Hall pada tahun 1879. Apabila model elektron bebas terkuantisasi dianut, dan efek ini ingin ditelusuri secara teoritik dengan baik, maka perlu dilakukan telaah seperti yang dilakukan Hall. Dalam telaah Efek Hall disini akan ditempuh pendekatan sederhana, menurut elektron bebas klasik.
Efek Hall adalah pemisahan muatan dalam kawat. Gambar II.1 di bawah ini menunjukkan dua lempengan yang mengalirkan arus yang salah satunya menyalurkan arus (I) ke kanan karena sisi kiri lempengan itu dihubungkan dengan terminal positif baterai dan sisi kanan dihubungkan ke terminal negatif baterai.

Gambar II.1. Efek Hall dengan pembawa muatan positif
Lempengan ini berada dalam medan magnet yang diarahkan ke bidang buku ini. Untuk saat ini kita asumsikan bahwa arus tersebut terdiri atas muatan positif yang bergerak ke kanan seperti yang ditunjukkan pada gambar II.1. Gaya magnetik pada partikel ini adalah qvd x B (dengan v¬d merupakan kerapatan pembawa muatan). Gaya ini mengarah ke atas partikel positif bergerak ke atas lempengan, yang membuat bagian bawah lempengan itu mengandung muatan negatif yang berlebihan. Pemisahan muatan ini menghasilkan medan magnetik pada pembawa muatan.
Apabila medan elektrostatik dan medan magnetic setimbang, maka pembawa muatan tidak lagi bergerak keatas dalam keadaan setimbang, bagian atas lempengan tadi bermuatan lebih positif, sehingga berada pada potensial yang lebih tinggi dari bagian bawah yang bermuatan negatif. Jika arus itu terdiri atas partikel bermuatan negatif, seperti yang ditunjukkan pada gambar II.2 di bawah ini, pembawa muatan harus bergerak ke kiri (karena arusnya masih tetap ke kanan). Gaya magnetik qvd x B dalam hal ini ke atas karena tanda q muatan vd¬ telah diubah. Sekali lagi, pembawa muatan dipaksa ke bagian atas lempengan, tetapi bagian atas lempengan itu sekarang mengalirkan muatan negatif (karena pembawa muatannya negatif) dan bagian bawah menyalurkan muatan positif.

Gambar II.2. Efek Hall dengan dengan pembawa muatan negatif

Pengukuran tanda beda potensial antara bagian atas dan bagian bawah lempengan itu akan memberi tahu kita tanda pembawa muatannya. Untuk konduktor logam biasa, kita temukan bahwa bagian atas lempengan pada gambar II.1 berada pada potensial yang lebih renda dari pada bagian bawahnya yang berarti bahwa bagian atas itu haruslah menyalurkan muatan negatif. Jenis percobaan inilah yang mengarah kepenemuan bahwa pembawa pembawa muatan dalam konduktor ialah muatan negatif.
Dengan demikian gambar II.1 merupakan penggambaran arus yang benar pada konduktor biasa. Jika kita hubungkan bagian atas dan bawah lempengan itu dengan kawat yang bertahanan R, elektron negatif akan mengalir dari bagian atas lempengan melalui kawat kebagian bawahnya. Begitu electron meninggalkan bagian atas lempengan dan memasuki bagian bagian bawahnya, besar pemisahan muatan pada lempengan itu untuk sesaat berkurang. Akibatnya adalah gaya elektrostatik pada electron dalam lempengan itu sesaat akan melelh sehingga gaya ini tidak lagi mengimbangi gaya magnetik yang terjadi padanya.
Gaya magnetik itu akan menggerakkan lebih banyak electron melintasi lempengan tersebut yang kemudian akan menjadi sumber ggl. Beda potensial antara bagian atas dan bagian bawah lempengan itu disebut tegangan Hall. Besar tegangan Hall tidak sulit untuk dihitung. Besar gaya magnetik pada pembawa muatan dalam lempengan itu adalah qvdB. Gaya magnetik ini diimbangi oleh gaya elektrostatik yang besarnya E, dengan E merupakan medan listrik akibat pemisahan muatan tersebut. Jadi kita memperoleh E = vd-B. Jika lebar lempengan w, beda potensialnya Ew, sehingga tegangan Hall sama dengan VH = Ew = VdBw.

Gambar II.3. Arah Arus dan Arah Medan Magnet

Dari gambar di atas dapat diketahui hubungan antara rapat arus J dengan kuat medan listrik E dan kuat medan magnet B dapat diturunkan berdasakan gambar diatas. Gaya magnetik yang dialami oleh elektron arahnya ke sumbu z positif dengan persamaan Fz = qvBy sedangkan gaya elektrostatik arahnya ke sumbu z negatif dengan persamaan F-zc = qEx karena kedua gaya ini akhirnya sama maka,
Ex = v By
Karena rapat arus dalam konduktor adalah
Jx=nqv
Dan bila v dieliminir, kita peroleh
nq =
Ex = .Jx.By
Karena = RH , J = , Ex = dimana A = d.l maka,

Adapun konduktivitas bahan dapat ditentukan dari hubungan :
Jx = σ.Ex
Karena Jx= dan Ex= maka :
σ =
Dengan :
RH = konstanta Hall Bahan
VH = tegangan (ggl) Hall
IH = arus Hall
A = luas penampang lempengan
d = tebal lempengan
σ = konduktivitas bahan
J = rapat arus
BAB III
METODE EKSPERIMEN

A. ALAT DAN BAHAN
Alat dan bahan yang digunakan dalam kegiatan ini adalah sebagai berikut:
1. Plat/pipa atau wolfram dengan dimensi 65 x 20 x 0,05 mm.
2. Teras berbentuk U dengan beban.
3. Kumparan 600 lilitan (2 buah).
4. Regulated Power Supply (catu daya) 12 V, 20 A.
5. Measuring Amplifier.
6. Magnetic Field Meter.

B. CARA KERJA
1. Menyusun alat seperti pada gambar di bawah ini

2 Menyalakan Measuring Amplifier dan kemudian mengatur multiplikasi pada posisi 500 µV
3 Mengatur penunjukan Measuring Amplifier agar dalam posisi tanpa medan penunjukan nol.
4 Menyalakan catu daya untuk medan magnet dan Tesla meter.
5 Menempatkan probe Tesla meter antara plat dengan kumparan.
6 Menaikkan besarnya medan magnet dengan mengatur daya output dan menetapkan pada satu nilai. Dan mencatat nilai konstan tersebut.
7 Pada posisi kuat medan magnet yang konstan, kuat arus sampel dinaikkan untuk berbagai harga, kemudian mencatat nilai kuat arus dan tegangan hall pada measuring amplifier.
8 Mengulangi langkah ke enam dan ke tujuh untuk nilai medan magnet yang berbeda sebanyaktiga kali.

C. IDENTIFIKASI VARIABEL
Variabel manipulasi : Kuat arus Hall (I)
Variabel Kontrol : Kerapatan Fluks Magnetik (B), dan tebal plat (d)
Variabel respon : Tagangan Hall (V)

D. DEFINISI OPERASIONAL VARIABEL
1. Tegangan hall adalah tegangan yang timbul pada plat tungsten yang diukur pada penunjukan measuring amplifier.
2. Kuat arus hall adalah arus listrik yang mengalir pada plat tungsten yang diukur dengan menggunakan amperemeter digital
3. Kuat medan magnet adalah kuat medan magnet yang ditimbulkan sepasang kumparan 600 lilitan.
4. Tebal plat adalah tebal plat tungsten.
BAB IV
HASIL EKSPERIMEN

A. HASIL PENGAMATAN
Hasil pengamatan yang dilakukan diberikan dalam table IV.1 di bawah ini,
No. B = 20 mT B = 40 mT B = 60 mT
IH (A) VH (μV) IH (A) VH (μV) IH (A) VH (μV)
1 1.64 50 1.64 50 1.68 50
2 3.07 100 3.07 100 3.20 100
3 4.66 150 4.66 150 4.61 150
4 5.83 200 5.91 200 6.12 200
5 7.44 250 7.49 250 7.20 250
6 9.32 300 8.48 300 8.82 300
7 9.77 350 10.49 350 9.99 350
8 10.43 400 11.06 400 10.63 400
9 11.89 450 11.72 450 12.33 450
10 13.29 500 13.20 500 13.55 500
Tabel IV.1. Tabel hasil pengamatan kuat arus Hall (IH) dan tegangan Hall (VH) dengan Kerapatan fluks magnetik (B) konstan.

B. ANALISIS DATA/GRAFIK
1. Analisis data grafik untuk B = 30 mT
Dari data yang diperoleh pada tabel IV. 1 di atas, yaitu untuk kerapatan fluks magnetik (B) sebesar 30 mT, diperoleh grafik hubungan antara besarnya arus Hall (IH) terhadap tegangan Hall (VH). Grafik diberikan pada grafik IV. 1 di bawah ini.

Grafik IV.1. Hubungan antara arus Hall (IH) dan tegangan Hall (VH) dengan B = 30 mT
a. Penentuan Konstanta Hall (RH)
Diketahui:
B = 30 x 10-3 Tesla
d = 5 x 10-5 m
dari grafik IV.1, diperoleh persamaan garis lurus yang menyatakan hubungan antara arus Hall dan tegangan Hall yaitu,
Y = 3,8983 x 10-5 X - 2,6497 x 10-5
atau,
VH = 3,8983 x 10-5 IH - 2,6497 x 10-5
dimana IH dan VH dalam satuan Ampere dan Volt, dengan demikian nilai kemiringan garis (m) yang diperoleh merupakan niai perbandingan antara tegangan Hall dan arus Hall sehingga,
= 3,8983 x 10-5 V/A
Dari persamaan konstanta Hall,

diperoleh,

RH = 6,4972 x 10-8 m3/A.s
Besar kesalahan hasil pengukuran dapat ditentukan dari grafik. Jika merujuk pada persamaan konstanta Hall,

maka kesalahan hasil pengamatan dapat diperoleh melalui grafik hubungan antara IH x B terhadap VH x d (grafiknya tidak ditampilkan). Grafik ini memiliki kemiringan yang tidak lain adalah RH, dengan nilai 6,4972 x 10-8 m3/A.s. Nilai RH yang diperoleh sama dengan perhitungan di atas. Derajat kepercayaan grafiknya memiliki nilai yang sama dengan Derajat Kepercayaan pada grafik hubungan antara arus Hall (IH) dan Tegangan Hall (VH) yaitu 98,82 persen. Hal ini disebabkan karena nilai d dan B konstan pada grafik IV.1.
Dengan demikian, karena derajat kepercayaan grafik 98,82 persen maka kesalahan grafik sebesar 1,18 persen, kesalahan ini merupakan besar kesalahan dalam penentuan nilai konstanta Hall (RH).
b. Penentuan Kerapatan Pembawa Muatan (n)

n
n = 9,6076 x 1025 m-3
Besar kesalahan dalam penentuan nilai kerapatan pembawa muatan (n) juga 1,18 persen, karena nilai muatan q konstan.
c. Penentuan Konduktivitas Bahan ( )
Nilai dapat ditentukan dari grafik hubungan antara kuat medan listrik dan rapat arus. Dari data yang diperoleh nilai medan listrik dan rapat arus diberikan dalam tabel IV.2. di bawah ini,
IH (A) VH (V) RH (m3/A.s) Ey (V/m) Jx (A/m2)
1.64
3.07
4.66
5.83
7.44
9.32
9.77
10.43
11.89
13.29 5.0E-05
1.0E-04
1.5E-04
2.0E-04
2.5E-04
3.0E-04
3.5E-04
4.0E-04
4.5E-04
5.0E-04 5.0813E-08
5.4289E-08
5.3648E-08
5.7176E-08
5.6004E-08
5.3648E-08
5.9707E-08
6.3918E-08
6.3078E-08
6.2704E-08 2.50E-03
5.00E-03
7.50E-03
1.00E-02
1.25E-02
1.50E-02
1.75E-02
2.00E-02
2.25E-02
2.50E-02 1.64E+06
3.07E+06
4.66E+06
5.83E+06
7.44E+06
9.32E+06
9.77E+06
1.04E+07
1.19E+07
1.33E+07
Tabel IV.2. Tabel bantu untuk menggambarkan Hubungan antara kuat medan listrik dan rapat arus untuk B = 30 mT

Grafik IV.2. Hubungan antara kuat medan listrik dan rapat arus untuk B = 30 mT

dari grafik IV.2, diperoleh persamaan garis lurus yang menyatakan hubungan antara kuat medan listrik dan rapat arus yaitu,
Y = 5,0701 x 108 X + 7,6267 x 105
atau,
Jx = = 5,0701 x 108 Ey + 7,6267 x 105
dimana Jx dan Ey dalam satuan A/m2 dan V/m, dengan demikian nilai kemiringan garis (m) yang diperoleh merupakan niai perbandingan antara rapat arus Jx dan kuat medan listrik Ey sehingga,
= 5,0701 x 108
dari hukum ohm persamaan konduktivitas bahan adalah.

dengan demikian nilai konduktivitas bahan ( ) yang digunakan adalah 5,0701 x 108 .
Besar kesalahan hasil pengukuran dapat ditentukan dari grafik. Dari grafik IV.2 diperoleh derajat kepercayaan yaitu 98,82 persen, dengan demikian kesalahan dalam penentuan nilai konduktivitas bahan adalah 1,18 persen.

2. Analisis data grafik untuk B = 60 mT
Dari data yang diperoleh pada tabel IV. 1 di atas, yaitu untuk kerapatan fluks magnetik (B) sebesar 60 mT, diperoleh grafik hubungan antara besarnya arus Hall (IH) terhadap tegangan Hall (VH). Grafik diberikan pada grafik IV.3 di bawah ini.

Grafik IV.3. Hubungan antara arus Hall (IH) dan tegangan Hall (VH) dengan B = 60 mT

a. Penentuan Konstanta Hall (RH)
Diketahui:
B = 60 x 10-3 Tesla
d = 5 x 10-5 m
dari grafik IV.3, diperoleh persamaan garis lurus yang menyatakan hubungan antara arus Hall dan tegangan Hall yaitu,
Y = 3,8649 x 10-5 X - 2,5382 x 10-5
atau,
VH = 3,8649 x 10-5 IH - 2,5382 x 10-5
dimana IH dan VH dalam satuan Ampere dan Volt, dengan demikian nilai kemiringan garis (m) yang diperoleh merupakan niai perbandingan antara tegangan Hall dan arus Hall sehingga,
= 3,8649 x 10-5 V/A
Dari persamaan konstanta Hall,

diperoleh,

RH = 3,2208 x 10-8 m3/A.s

b. Penentuan Kerapatan Pembawa Muatan (n)

n
n = 1,9381 x 1026 m-3
c. Penentuan Konduktivitas Bahan ( )
Nilai dapat ditentukan dari grafik hubungan antara kuat medan listrik dan rapat arus. Dari data yang diperoleh nilai medan listrik dan rapat arus diberikan dalam tabel IV.3. di bawah ini ,
IH (A) VH (V) RH (m3/A.s) Ey (V/m) Jx (A/m2)
1.64
3.07
4.66
5.91
7.49
8.48
10.49
11.06
11.72
13.20 5.0E-05
1.0E-04
1.5E-04
2.0E-04
2.5E-04
3.0E-04
3.5E-04
4.0E-04
4.5E-04
5.0E-04 2.5407E-08
2.7144E-08
2.6824E-08
2.8201E-08
2.7815E-08
2.9481E-08
2.7804E-08
3.0139E-08
3.1997E-08
3.1566E-08 2.50E-03
5.00E-03
7.50E-03
1.00E-02
1.25E-02
1.50E-02
1.75E-02
2.00E-02
2.25E-02
2.50E-02 1.64E+06
3.07E+06
4.66E+06
5.91E+06
7.49E+06
8.48E+06
1.05E+07
1.11E+07
1.17E+07
1.32E+07
Tabel IV.3. Tabel bantu untuk menggambarkan Hubungan antara kuat medan listrik dan rapat arus untuk B = 60 mT

Grafik IV.4. Hubungan antara kuat medan listrik dan rapat arus untuk B = 60 mT

dari grafik IV.4, diperoleh persamaan garis lurus yang menyatakan hubungan antara kuat medan listrik dan rapat arus yaitu,
Y = 5,1229 x 108 X + 7,2800 x 105
atau,
Jx = = 5,1229 x 108 Ey + 7,2800 x 105
dimana Jx dan Ey dalam satuan A/m2 dan V/m, dengan demikian nilai kemiringan garis (m) yang diperoleh merupakan niai perbandingan antara rapat arus Jx dan kuat medan listrik Ey sehingga,
= 5,1229 x 108
dari hukum ohm persamaan konduktivitas bahan adalah.

dengan demikian nilai konduktivitas bahan ( ) yang digunakan adalah 5,1229 x 108 .
Dengan cara yang sama dengan analisis data grafik pada bagian 1 (analisis data grafik untuk B = 30 mT), maka penentuan kesalahan hasil pengamatan dapat diperoleh dari grafik. Dari grafik IV.3 dan IV.4, diperoleh derajat kepercayaan yang sama yaitu 98,99 persen. Dengan demikian besar kesalahan dalam penentuan Konstanta Hall, Kerapatan Pembawa Muatan, dan Konduktivitas Bahan untuk medan magnet (B) 60 mT adalah sama yaitu 1,01 persen.
Hal ini disebabkan karena sumber data yang digunakan pada bagian ini adalah sama.
3. Analisis data grafik untuk B = 90 mT
Dari data yang diperoleh pada tabel IV. 1 di atas, yaitu untuk kerapatan fluks magnetik (B) sebesar 90 mT, diperoleh grafik hubungan antara besarnya arus Hall (IH) terhadap tegangan Hall (VH). Grafik diberikan pada grafik IV.5. di bawah ini.

Grafik IV.5. Hubungan antara arus Hall (IH) dan tegangan Hall (VH) dengan B = 90 mT

a. Penentuan Konstanta Hall (RH)
Diketahui:
B = 90 x 10-3 Tesla
d = 5 x 10-5 m
dari grafik IV.5, diperoleh persamaan garis lurus yang menyatakan hubungan antara arus Hall dan tegangan Hall yaitu,
Y = 3,8391 x 10-5 X - 2,4951 x 10-5
atau,
VH = 3,8391 x 10-5 IH - 2,4951 x 10-5
dimana IH dan VH dalam satuan Ampere dan Volt, dengan demikian nilai kemiringan garis (m) yang diperoleh merupakan niai perbandingan antara tegangan Hall dan arus Hall sehingga,
= 3,8391 x 10-5 V/A
Dari persamaan konstanta Hall,

diperoleh,

RH = 2,1328 x 10-8 m3/A.s
b. Penentuan Kerapatan Pembawa Muatan (n)

n
n = 2,9267 x 1026 m-3
c. Penentuan Konduktivitas Bahan ( )
Nilai dapat ditentukan dari grafik hubungan antara kuat medan listrik dan rapat arus. Dari data yang diperoleh nilai medan listrik dan rapat arus diberikan dalam tabel IV.4. di bawah ini ,
IH (A) VH (V) RH (m3/A.s) Ey (V/m) Jx (A/m2)
1.68
3.20
4.61
6.12
7.20
8.82
9.99
10.63
12.33
13.55 5.0E-05
1.0E-04
1.5E-04
2.0E-04
2.5E-04
3.0E-04
3.5E-04
4.0E-04
4.5E-04
5.0E-04 1.6534E-08
1.7361E-08
1.8077E-08
1.8155E-08
1.9290E-08
1.8896E-08
1.9464E-08
2.0905E-08
2.0276E-08
2.0500E-08 2.50E-03
5.00E-03
7.50E-03
1.00E-02
1.25E-02
1.50E-02
1.75E-02
2.00E-02
2.25E-02
2.50E-02 1.68E+06
3.20E+06
4.61E+06
6.12E+06
7.20E+06
8.82E+06
9.99E+06
1.06E+07
1.23E+07
1.36E+07
Tabel IV.4. Tabel bantu untuk menggambarkan Hubungan antara kuat medan listrik dan rapat arus untuk B = 90 mT

Grafik IV.6. Hubungan antara kuat medan listrik dan rapat arus untuk B = 90 mT

dari grafik IV.6, diperoleh persamaan garis lurus yang menyatakan hubungan antara kuat medan listrik dan rapat arus yaitu,
Y = 5,1896 x 108 X + 6,7733 x 105
atau,
Jx = 5,1896 x 108 Ey + 6,7733 x 105
dimana Jx dan Ey dalam satuan A/m2 dan V/m, dengan demikian nilai kemiringan garis (m) yang diperoleh merupakan niai perbandingan antara rapat arus Jx dan kuat medan listrik Ey sehingga,
= 5,1896 x 108
dari hukum ohm persamaan konduktivitas bahan adalah.

dengan demikian nilai konduktivitas bahan ( ) yang digunakan adalah 5,1896 x 108 .
Dengan cara yang sama dengan analisis data grafik pada bagian 1 dan 2 (analisis data grafik untuk B = 30 mT, dan 60 mT), maka penentuan kesalahan hasil pengamatan dapat diperoleh dari grafik. Dari grafik IV.5 dan IV.6, diperoleh derajat kepercayaan yang sama yaitu 99,62 persen. Dengan demikian besar kesalahan dalam penentuan Konstanta Hall, Kerapatan Pembawa Muatan, dan Konduktivitas Bahan untuk medan magnet (B) 90 mT adalah sama yaitu 0,38 persen.
Hal ini disebabkan karena sumber data yang digunakan pada bagian ini adalah sama.

C. PEMBAHASAN
Dari hasil analisis grafik di atas diperoleh nilai-nilai seperti dalam tabel IV.5 di bawah ini.
Kerapatan Fluks magnetik (B) (mT) Konstanta Hall (RH) (m3/A.s) Kerapatan Pembawa Muatan (n) (m-3) Konduktivitas ( )
( )
Kesalahan
(%)
30 6,4972 x 10-8 0,9608 x 1026 5,0701 x 108 1,18
60 3,2208 x 10-8 1,9381 x 1026 5,1229 x 108 1,01
90 2,1328 x 10-8 2,9267 x 1026 5,1896 x 108 0,38
Rata-rata 3,9209 x 10-8 1,9419 x 1026 5,1275 x 108

Tabel IV.5. Tabel hasil analisis data untuk konstanta hall (RH), kerapatan pembawa muatan (n), konduktivitas bahan ( ), dan kesalahan atau ketidakpastian.

Dari tabel IV.5 di atas diperoleh nilai koduktivitas yang memiliki orde 10-8 , sehingga bahan yang digunakan merupakan bahan logam (nilainya bersesuaian dengan nilai konduktansi bahan logam (Zears Zemansky, 1962, Fisika untuk Universitas 2 Listrik dan Magnet. Hal. 655)). Dengan demikian, maka yang berfungsi sebagai pembawa muatan dalam logam adalah elektron negatif. Nilai-nilai yang diperoleh dalam tabel IV.5 di atas memberikan informasi bahwa nilai konstanta hall, kerapatan pembawa muatan hall, dan konduktivitas bahan bervariasi, akan tetapi masing-masing memiliki orde yang sama. Nilai rata-rata yang diperoleh yaitu, untuk konstanta hall bahan (RH) 3,9209 x 10-8 m3/A.s, kerapatan pembawa muatan (n) 1,9419 x 1026 m-3, dan konduktivitas bahan ( ) yaitu 5,1275 x 108 .
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan maka dapat disimpulkan bahwa:
1. Jenis pembawa muatan dalam bahan adalah elektron.
2. Nilai Kerapan pembawa muatan (n) rata-rata sebesar 1,9419 x 1026 m-3
3. Nilai Konstanta Hall (RH) rata-rata sebesar 3,9209 x 10-8 m3/A.s.
4. Nilai Konduktivitas ( ) rata-rata sebesar 5,1275 x 108
B. SARAN
Dalam pengambilan data hendaknya praktikan selanjutnya dapat lebih teliti.
C. DAFTAR PUSTAKA
1. Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid 2 edisi kelima (Terjemahan).Jakarta: Penerbit Erlangga.
2. Halliday dan Resnik.1991. Fisika Jilid 2 (Terjemahan). Jakarta: Penerbit Erlangga
3. Sears dan Zemansky. 1962. Fisika untuk universitas 2 listrik, magnet (terjemahan).Jakarta: Binacipta
4. Sunardi dan Indra, Etsa. 2006. Fisika Bilingual Untuk SMA/MA kelas XII semester 1 dan 2. Bandung: Penerbit Yrama Widya
5. Surya, Yohanes. 2001. Fisika itu Mudah edisi kedua SMU catur wulan kedua kelas 3. Tangerang: Penerbit PT. Bina Sumber Daya MIPA.
6. Tim Eksperimen Fisika Modern. 2009. Penuntun Eksperimen Fisika Modern Program S2. Makassar. Laboratorium Fisika Unit Fisika Modern FMIPA UNM.
7. Tipler, Paul A. 2001. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga

Nisbah e/m

2009-07-19T01:19:00.000-07:00

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Dalam tabung osiloskop sinar katoda, didalamnya terdapat ruang yang sangat vakum. Bagian katoda dibuat memiliki temperatur yang tinggi dengan alat pemanas, sehingga elektron-elektron akan menguap dari permukaanya (ketika sifat emisi electron belum dipahami betul, penguapan elektorn dinamakan sinar katoda). Berkas elektron yang yang terlepas akan melewati lubang kecil pada anaoda sehingga akan mengalami percepatan. Hal ini dijaga dengan membuat agar nilai tegangan pada anoda lebih tinggi dari pada katoda. Pada bagian antara katoda-anoda timbul medan listrik sehingga electron yang melewati lubang pada anoda bergerak dengan kecepatan konstan dari anoda menuju layar fluoresen.
Ketika elektron menuju layar fluoresen, elektron akan melewati daerah dengan medan magnet, yang diatur berarah tegak lurus terhadap arah gerak elektron. Medan magnet ini dihasilkan oleh dua pelat pendifleksi. Akibanya elktrin akan mengalami penyimpangan sehingga tidak tepat jatuh pada sumbu layar, tetapi akan jatuh pada jarak Y terhadap sumbu layar. Elektron yang diberikan potensial pemercepat (V) tentunya merupakan energi listrik dalam bentuk (eV), energi ini membuat elektron bergerak dengan kecepatan (v), sehingga dapat diberikan hubungan bahwa energi yang diberikan dalam bentuk eV akan diubah menjadi energi kinetik elektron.
Setelah melewati anoda berkas elektron akan melewati daerah dengan medan magnet (B) yang tegak lurus terhadapnya. Akibatnya elektron akan mengalami penyimpangan akibat dari medan magnet (B) tersebut. Tentunya hal tersebut terjadi karena gaya yang dimiliki elektron akan dibelokkan oleh gaya magnet. Jika dibuat sebuat perangkat alat yang dapat membuat berkas elektron yang melewati medan magnet tegak lurus mempunyai lintasan berbentuk lingkaran maka gaya yang diakibatkan oleh gaya magnet tidak lain adalah gaya sentrifugal. Desain alat yang seperti ini dapat dibuat dengan menggunakan sepasang kumparan helmholtz dengan jarak antara kedua kumparannnya sama dengan jari-jari kumparan.
Hubungan antara energi listrik yang diberikan (eV) dan energi kinetik elektron yang terpancar, gaya magnet dan gaya sentrifugal, dapat digunakan untuk mengukur perbandingan antara muatan elektron dan massa elektron (e/m). Percobaan ini pertama kali dilakukan oleh JJ. Thomson pada tahun 1897, percobaan ini mendasari dalam penentuan massa elektron, kerena muatan elektron telah ditemukan lebih dulu oleh Milikan.

B. RUMUSAN MASALAH
Rumusan masalah dalam kegiatan eksperimen yang dilakukan adalah
1. Bagaimana prinsip kerja dari perangkat percobaan JJ. Thomson dalam menentukan nilai e/m partikel elektron?
2. Berapa besar nilai perbandingan e/m untuk partikel elektron?

C. TUJUAN
Tujuan dari kegiatan eksperimen yang dilakukan adalah
1. Memahami prinsip percobaan JJ Thompson (1897) dalam menentukan nilai e/m partikel elektron.
2. Menentukan nilai perbandingan e/m untuk partikel elektron.
BAB II
KAJIAN TEORI

1. Skema dasar tabung sinar katoda J.J. Thomson

2. Komponen penyusun dan fungsi masing-masing komponen
a. Tabung Gelas, tabung gelas ini yang hampir hampa sebagai perangkat utama tabung sinar katoda JJ. Thomson.
b. Elektoda C ( Katoda), katoda ini tempat electron di pancarkan.
c. Elektroda A, A’ (Anoda), anoda ini yang potensialnya positif dan di jaga tetap tinggi dari pada katoda.
d. Pelat P dan P’, pelat P dan P’ ini sebagai pelat pendifleksian berkas electron baik akibat timbulnya medan listrik dan medan magnet antara pelat defleksi P dan P’.
e. Layar Fluoresen S, layar ini sebagai penampil berkas electron

3. Prinsip Kerja tabung sinar katoda J.J. Thomson
Prinsip kerja dari tabung sinar katoda gambar diatas akan diuraikan sebagai berikut. Tabung dari gelas yang hampir hampa udara di dalamnya dipasang elektroda C dan A, A’ (potensial pemercepat). Elektroda A dan A’ sebagai anoda, dan elektroda C sebagai katoda. Elektroda C adalah katode tempat electron terpancar sedangkan elektroda A adalah anoda yang potensialnya posiyif dan dijaga tetap tinggi. Elektron yang terpancar dari katoda akan membentur elektroda A, tetapi sebagian bergerak lurus melewati lubang kecil pada elektroda A, selanjutnya electron yang berhasil melewati elektroda A akan dihambat oleh elektroda A’ yang ditengahnya terdapat lubang kecil. Hasil electron yang melewati lubang elektroda A’ berupa berkas kecil electron yang akan bergerak terus kedaerah yang terletak antara pelat P dan P’. Setelah melewati pelat ini electron akan membentur ujung tabung yang menyebabkan fluoresen di S menjadi pijar.
Pelat defleksi P dan P’ dipisahkan oleh suatu jarak yang diketahui sehingga jiak diantara keduanya terdapat beda poteb=nsial mak medan listrik dan medan magnet dapat di hitung. Jika pelat P dibuat positif, medan listrik mendefleksikan electron-elektron ini bergerak melewati daerah bebas medan diluar pelat kearah layar dengan penyimpangan sebesar

Pada persamaan ini jika nilai YE, L, v2, D dapat diukur Maka e/m dapat diperoleh.
Jika diantara pelat P dan P’ terdapat medan magnet B yang tegak urus terhadap berkas electron, maka denganprinsip yang sama, berkas electron akan berbelok dengan penyimpangan YB diakibatkan oleh medan magnet yaitu

Nilai e/m dapat dihitung jika YB, D, B, L, v dapat diukur.
Jika digunakan kumparan (kumparan Helmholtz) digunakan sebagai pendefleksi maka prinsip kerja dari pengukuran ini adalah berkas electron dari katoda akibat potensial pemercepat akan melewati daerah medan magnet yang timbul akibat pemberian arus pada kumparan Helmholtz, sehingga berkas ini akan dipengaruhi oleh gaya magnetic yang menyebabkan electron berpijar membentuk lingkaran yang menimbulkan gaya sentrifugal sehingga dapat ditulis

Di mana: = Kecepatan
= Kuat medan magnet
= Jari-jari berkas
elektron yang terpancar dari katoda akibat potensial pemercepat V akan menyebabkan electron bergerak dengan kecepatan v, sehingga

Pada 2 kumparan Helmholtz dengan jari-jari a dan dialiri arus I maka pada sumbunya akan muncul medan magnet B, dan jarak antara kumparan L

Jika sudut yang dibentuk adalah θ maka untuk:

Jika alat diset agar a = L,maka

Sehingga:

Untuk medan magnet B dititik P, dari hukum Biot Savart,

Untuk R tegak lurus dL maka θ = 90o, sin θ = 1, maka

Untuk R tidak tegak lurus dL maka

Dimana L = keliling lingkaran

dengan a = jari-jari lingkaran (kumparan).
Karena ada dua kumparan maka pada titik P muncul medan magnet sebesar Bp, yang arahnya tegaklurus terhadap arah gerak electron, yang besarnya adalah,

Dengan arah dan besar arus sama, maka

Dengan Bp kuat medan total dititik P
Karena
,

sehingga diperoleh,

atau

dan karena

maka

Sehingga medan magnet pada Kumparan Helmholtz diberikan oleh persamaan

dengan a adalah Jari-jari kumparan.
Jika persamaan 2 dan 3 dimasukkan dalam persamaan 1 akan diperoleh

Dengan V = Potensial pemercepat (volt)
a = Jejari kumparan helmholtz (m)
N = Jumlah lilitan pada setiap kumparan helmholtz (130)
o = Konstanta permeabilitas = 4 x 10-7
I = Arus kumparan helmholtz (A)
r = Jejari berkas electron (m)

Cara yang lain untuk menentukan nilai e/m, jika kuat medan magnet diketahui adalah dengan mengmabil hubungan antara energi listrik dan energi kinetik, serta gaya magnet dan gaya sentrifugal. Dari hubungan gaya magnetik dan gaya sentrifugal

Hubungan antara energi listrik dan energi kinetik

Dari persamaan (1)
Di mana

Sehingga dengan mensubtitusikan pers. (6) ke (5)

Dengan V = Potensial pemercepat
= Kuat medan magnet
= Jari-jari berkas elektron

BAB III
METODE EKSPERIMEN

A. ALAT DAN BAHAN
Percobaan ini menggunakan “The e/m Apparatus” model SE-9638 seperti pada gambar berikut:
Alat ini terdiri dari:
1. The e/m tube 4. Cloth hood
2. The Helmholtz Coils 5. Mirrored Scale
3. The Controls
B. CARA KERJA
1. Meriksa dan membuat rangkaian listrik alat e/m seperti gambar berikut.
2. Memastikan bahwa kain penutup telah terpasang di atas alat e/m.
3. Mendorong Toggle switch ke atas untuk posisi pengukuran e/m.
4. Memutar tombol pengatur arus kumparan helmholtz keposisi OFF.
5. Menghubungkan power supply dan meter (Ammeter dan Voltmeter) di depan panel alat e/m, seperti pada gambar.
6. Mengatur power supply pada level berikut:
7. Mengatur tombol kumparan helmholtz dan memperhatikan Ammeter, agar arus tidak melampaui 2A.
8. Menunggu beberapa saat agar katoda cukup panas, sehinggga tampak berkas elektron keluar dari elektron gun yang akan melengkung akibat medan dari kumparan Helmholtz.
9. Mencatat arus kumparan helmholtz pada Ammeter dan tegangan pemercepat pada Voltmeter. Mencatat hasil pengamatan dalam tabel hasil pengamatan.
10. Mengukur Diameter berkas elektron, dengan menghimpitkan berkas tersebut terhadap skala yang tertera pada alat. Menentukan nilai skala bagian kanan dan kiri untuk memperoleh diameter berkas. Mengkonversi nilai diameter berkas menjadi jari-jari, mencatat hasilnya dalam tabel pengamatan.
11. Mengulangi langkah ke 9 dan 10, dengan menaikkan potensial pemercepat elektron.
12. Setelah pengukuran selesai, mengembalikkan semua tombol ke posisi semula.
13. Berdasarkan data yang anda peroleh, selanjutnya dihitung nilai e/m elektron.
C. IDENTIFIKASI VARIABEL
1. Variabel Manipulasi
Potensial Pemercepat (V).
2. Variabel Kontrol
Kuat medan magnet (B).
3. Variabel Respon
Arus Kumparan Helmholtz (I), dan Jari-jari berkas elektron (r)
D. DEFENISI OPERASIONAL VARIABEL
1. Variabel Manipulasi
Potensial Pemercepat (V) adalah besarnya tegangan pemercepat agar berkas elektron dapat terpancar, yang besarnya diukur dengan menggunakan voltmeter digital.
2. Variabel Kontrol
Kuat medan magnet (B) adalah besarnya rapat fluks magnetik yang arahnya tegak lurus terhadap arah elektron dengan nilai yang telah ditetapkan yaitu 7,8 x 10-4 Wb/m2
3. Variabel Respon
Jari-jari berkas elektron (r) adalah jari-jari berkas elektron yang diperoleh dari pengukuran diameter berkas dengan menggunakan skala yang tertera pada perangkat e/m (alat), dan Arus Kumparan Helmholtz (I) adalah kuat arus listrik yang mengalir menuju ke masing-masing kumparan helmholtz yang dikur dengan menggunakan ammeter.

BAB IV
HASIL EKSPERIMEN

A. HASIL PENGAMATAN
Dari hasil eksperimen yang dilakukan, diperoleh data yang ditunjukkan pada tabel IV.1 di bawah ini.
Diketahui: B = 7,80 x 10-4 Wb/m2
Harga referensi e/m = 1,7589 x 1011 C/kg

B. ANALISA DATA
Nilai e/m elektron berdasarkan data-data yang diperoleh dalam tabel IV.1. dapat di tentukan seperti dalam uraian berikut
1. Untuk V = 89 Volt, dan r = 3,75 x 10-2 m
Dengan menggunakan persamaan,

Dimana B = 7,8 x 10-4, diperoleh nilai,
(e/m)1= 2,0805 x 1011 C/kg
Persentase kesalahan terhadap harga referensi e/m (1,7589 x 1011 C/kg) adalah

Sehingga diperoleh persentase kesalahan sebesar 18,28 persen.

2. Untuk V = 95 Volt, dan r = 4,05 x 10-2 m
Dengan menggunakan persamaan,

Dimana B = 7,8 x 10-4, diperoleh nilai,
(e/m)2= 1,9039 x 1011 C/kg
Persentase kesalahan terhadap harga referensi e/m (1,7589 x 1011 C/kg) adalah

Sehingga diperoleh persentase kesalahan sebesar 8,25 persen
3. Untuk V = 104 Volt, dan r = 4,25 x 10-2 m
Dengan menggunakan persamaan,

Dimana B = 7,8 x 10-4, diperoleh nilai,
(e/m)3= 1,8928 x 1011 C/kg
Persentase kesalahan terhadap harga referensi e/m (1,7589 x 1011 C/kg) adalah

Sehingga diperoleh persentase kesalahan sebesar 7,61 persen
4. Untuk V = 117 Volt, dan r = 4,75 x 10-2 m
Dengan menggunakan persamaan,

Dimana B = 7,8 x 10-4, diperoleh nilai,
(e/m)4= 1,7047 x 1011 C/kg
Persentase kesalahan terhadap harga referensi e/m (1,7589 x 1011 C/kg) adalah

Sehingga diperoleh persentase kesalahan sebesar 3,08 persen
5. Untuk V = 125 Volt, dan r = 4,85 x 10-2 m
Dengan menggunakan persamaan,

Dimana B = 7,8 x 10-4, diperoleh nilai,
(e/m)5= 1,7469 x 1011 C/kg
Persentase kesalahan terhadap harga referensi e/m (1,7589 x 1011 C/kg) adalah

Sehingga diperoleh persentase kesalahan sebesar 0,68 persen
6. Untuk V = 134 Volt, dan r = 4,95 x 10-2 m
Dengan menggunakan persamaan,

Dimana B = 7,8 x 10-4, diperoleh nilai,
(e/m)6= 1,7978 x 1011 C/kg
Persentase kesalahan terhadap harga referensi e/m (1,7589 x 1011 C/kg) adalah
Sehingga diperoleh persentase kesalahan sebesar 2,21 persen.
Dari hasil analisis yang dilaukukan diperoleh nilai e/m rata-rata sebesar 1,8544 x1011 C/kg.

C. PEMBAHASAN
Hasil analisis yang dilakukan di atas dapat dilihat dalam tabel IV.2, di bawah ini,
dengan nilai e/m rata-rata sebesar 1,8544 x1011 C/kg.
Dari tabel IV.2, diperoleh nilai e/m yang sangat bervariasi. Secara teoritis Thomson mengukur e/m “korpuskul katoda“nya dan mendapatkan satu harga untuk besaran ini, yang tidak bergantung kepada bahan katoda dan sisa gas dalam tabung. Ketidakbergantungan ini menandakan bahwa korpuskul katoda itu merupakan unsur yang terdapat dalam semua zat dengan nilai e/m adalah (1,758897 ± 0,000032) x 10 11 C/kg.
Penentuan e/m dari eksperimen yang dilakukan sangat bagus untuk tegangan pemercepat sebesar 125 Volt. Hal ini ditunjukkan pada nilai ini persentase kesalahan terhadap nilai referensi teori hanya sebesar 0,68 persen. Sedangkan kesalahan (penyimpangan) terhadap nilai referensi terbesar terjadi untuk potensial pemercepat sebesar 89 Volt. Hal ini penting diketahui untuk membatasi nilai V yang diberikan sehingga akan diperoleh perbandingan e/m yang akurat.
Hasil analisis data yang diperoleh menunjukkan nilai e/m memang mencirikan nilai perbandingan antara muatan elektron dan massa elektron, hal ini dapat dilihat dari hasil perhitungan e/m yang mendekati nilai referensi yang ada. Adanya perbedaan nilai e/m dari hasil analisis dan nilai e/m secara teori, tentunya disebabkan oleh banyak faktor yang mana, praktikan telah berusaha untuk memperoleh data yang sebaik-baiknya.
Diantara faktor tersebut yang sangat rentan terjadi kesalahan yaitu dalam penentuan jari-jari berkas elektron. Berkas yang muncul dalam bentuk lingkaran yang tidak sempurna sehingga dapat saja nilai jari-jari yang diperoleh atau diameter yang diukur bukan diameter yang sebenarnya, jika cara pengukurannya tidak tepat. Berkas elektron yang muncul memiliki ketebalan (seperti garis tebal) sehingga dalam menentukan acuan penentuan titik pada skala acuan pengukuran diameter dapat saja terjadi kesalahan.
Nilai potensial pemercepat (V) elektron yang terkadang berfluktuasi sehingga kemungkinan selalu ada kesalahan. Hal lain yang sempat praktikan lakukan adalah dengan mengubah nilai arus maksimum (2A) untuk kumparan helmholtz. Batas pemberian arus yang digunakan akan sangat mempengaruhi jari-jari berkas elektron yang dihasilkan, sehingga lebih awal harus terlebih dahulu dikalibrasi sehingga kesalahan-kesalahan yang mungkin dapat diminimalkan. Faktor lain dapat saja diakibatkan oleh kondisi alat yang sudah tua (keterbatasan alat), sehingga potensial pemercepat nya hanya menghasilkan berkas elektron pada rentang tertentu (sangat terbatas).

BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN
Dari hasil analisis dan pembahasan dapat disimpulkan beberapa hal yaitu:
1. Nilai e/m yang diperoleh bervariasi, namun nilai yang diperoleh mencirikan nilai perbandingan muatan elektron dan massa elektron.
2. Dalam penentuan nilai e/m, pemberian potensial pemercepat (V) disekitar 125 Volt sangat baik (e/m = 1,7469 x 1011 C/kg), memiliki kesalahan yang sangat kecil yaitu 0,68 persen. Potensial pemercepat (V) disekitar 89 Volt kurang baik (e/m = 2,0805 x 1011 C/kg), memiliki kesalahan yang cukup besar yaitu 18,28 persen.
B. SARAN
1. Dalam pengambilan data hendaknya memperhatikan hal-hal berikut:
a. Pengukuran diameter berkas elektron, hendaknya seteliti mungkin. Terutama menentukan garis yang dipakai sebagai acuan penentuan skala penunjukan.
b. Nilai potensial pemercepat (V) yang dipilih adalah yang tidak fluktuatif lagi (menunggu beberapa saat untuk diperoleh V yang agak konstan)
2. Pihak laboratorium hendaknya mengusahakan untuk mengadakan perangkat yang dapat menampilkan berkas elektron yang lebih baik.

C. DAFTAR PUSTAKA
1. Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid 2 edisi kelima (Terjemahan).Jakarta: Penerbit Erlangga.
2. Halliday dan Resnik.1991. Fisika Jilid 2 (Terjemahan). Jakarta: Penerbit Erlangga
3. Sears dan Zemansky. 1962. Fisika untuk universitas 2 listrik, magnet (terjemahan).Jakarta: Binacipta
4. Sunardi dan Indra, Etsa. 2006. Fisika Bilingual Untuk SMA/MA kelas XII semester 1 dan 2. Bandung: Penerbit Yrama Widya
5. Surya, Yohanes. 2001. Fisika itu Mudah edisi kedua SMU catur wulan kedua kelas 3. Tangerang: Penerbit PT. Bina Sumber Daya MIPA.
6. Tim Eksperimen Fisika Modern. 2009. Penuntun Eksperimen Fisika Modern Program S2. Makassar. Laboratorium Fisika Unit Fisika Modern FMIPA UNM.