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?
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
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
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
Wah..kak mantap benar informasinya.. ^^ Ijin comot dikit ya...^^
BalasHapusBtw grafiknya gak muncul dan data tabelnya gak runut kak.. :D :D