percobaan tetes milikan, fisika modern 2012, fisika FMIPA ITS 2012

1. JURNAL PRAKTIKUM FISIKA MODERN- PercobaanTetes Minyak Milikan
Abstrak- judul dari percobaan ini yakni tetes
minya milikan yang bertujuan untuk menentukan besar
jari-jari tetesan minyak serta menetukan nilai muatan
butiran minyak. Percobaan ini dilakukan dengan cara
minyak parafin di semprotkan ke dalam alat tets milikan
setelah tiu diamati dengan mikroskop yang telah diatur
pencahayaannya , sehingga diamatai satu butiran yang
diukur t naik = t turun sebenarnya, t turun = t anik
sebenarnya karena tidak ada lensa pembalik mikroskop,
dan di ulang 5 kali untuk variasi tegangan (200,300,400
volt). Setelah itu dicari nilai v kecepatan guna pencarian
nilai r (jari-jari), dan muatan q. Dan hasil dari percobaan
ni dihasilkan yakni Kesimpulan dari percobaan tets
milikan ini yakni dihasilkan nilai r rata-rata = 5,7 10-7 m,
lalu mauatan muatan q 200 v = 0,92 10-19 C, q 300 v = 1,02
10-19 C, q 400 v = 0,95 10-19 C
Kata kunci – butiran minyak, t naik, t turun, jari-jari,
muatan
I. PENDAHULUAN
Elektron merupakan suatu partikel yang bermuatan
negatif.semua konsep fisika yang berhubungan dengan
hal yang bersifat mikroskopis maka akan disinggung sifat
elektron diantaranya komponen nilai muatannya.
Sehinnga perann nilai muatan elektron sangat penting
misal daalam aspek kelistrikan misal tentang arus listrik
yang dinyatak sebagai muatan per waktu. Namun hal
yang paling penting yakni nilai muatan elektron tersebut
diperoleh dari proses apakah dan ternyata proses
penentuan mustsn elektron teersebut diperoleh dari
percobaan tetes minyak milikan , sehingga akan
dilakukan percobaan tets milikan untuk mengetahui
komponen jari-jari butiran minyak serta muatannya.
Robert milikan melakukan percobaan tetes minyak
milikan dengan penggunaan beberapa konsep dasar
diantaranaya viskositas. Viskositas terjadi pada fludia
ketika fluida mengalir dengan kecepatan yang berbeda
misal pada pipa. Perbedaan kecepatan terjadi dimana
kecepatan di dekat permukaan yang bergerak lebih cepat
dari pada dengan jauh. Viskositas diperngaruhi oleh
koefisien viskositas suatu zat (η), luas permukaan
bergerak (A)serta panjang tempuh bergerak (x)[1].
Setelah itu terdapat konsep hukum stokes yakni
ketika benda yang sangat kecil melewati alirann fluida
maka akan mengalami gaya hambat sebesar
rvFr 6 (1)
Selain gaya stokes , terdapat pula gaya gravitas
(Fg), gaya archimedes (Fa) seperti teori viskositas bola
jatuh bebas yakni seperti gambar berikut.
Gambar 1. Viskositas bola jatuh
sehingga ketika butiran jatuh bebas per
samaannya menjadi
gmFg oil . (2)
gmF La . (3)
maka
(4)
jika
maka (5)
dan jika
maka
(6)
sehingga
(7)
Maka nilai jari-jari butiran minyak sebesar
(8)
[2].
Dan ketika butiran minyak pada plat potensial
dipengaruhi medan listrik . Medan listrik disini
berpengaruh sebagai penimbul gaya lorentz yang dapat
menggerakkan muatan karena ada gaya tersebut
sehinnga F = qE dan juga E=U/d maka
Percobaan Tetes Minyak Milikan
Aris Widodo, Adhi yudha P,Devi eka,depta M, M. zainuri
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail: aris.prof@yahoo.co.id

2. JURNAL PRAKTIKUM FISIKA MODERN- PercobaanTetes Minyak Milikan
(10)
Atau (11)
Ketika butiran minyak dalam kondisi seimbang maka
(12)
Maka muatan ketika benda hanya terdpat v turun = v1
maka
(13)
namun ketika butiran minyak proses du arah dimana v
turun =v1 dan v naik = v2 maka
(14)
Dengan penambahan (-koreksi Chunningham) qc maka
(15)
[3].
II. METODE
Jenis praktikum tetes milikan ini yakni kauntitatif . hal
ini dikarenakan output data yang dihasilkan berupa nilai
waktu tetes minyak naik turun akibat pengaruh medan
listrik yang didasari variasi tegangan sehingga nantinya
digunakan untuk mencari nilai-jari-jari butiran minya
serta muatannya.
Pada percobaan ini yang diukur adalah waktu tempuh
butiran untuk naik dari posisi tengah sebagi titik acuan
sampai batas atas serta waktu tempuh untuk turun dari
posisi batas atas kembali keposisi semula. Sehingga
nantinya akan didapatkan kecepatan sehinnga nanti nilai
jari-jari butiran minyak serta muatannya dapat ddicari
Percobaan ini dilakukan dengan cara disiapkan alat
dan bahan diantaranya mikroskop,sprayer, minyak
parafin,sumber cahaya(lampu), stop watch, seperangkat
peralatan milikan lalu dirangkai sebagai berikut.
Gambar 2.Rangkaian alat percobaan
Lalu digunakan sprayer yang telah diisi minyak
parafin disemprotkan melalui lubang pada alat tetes
milikan sehingga terbentuk butiran minyak di antara 2
plat potensial, lalu diatur sumber cahaya dan fokus
mikroskop agar butiran minyak dapat diamati dengan
jelas lalu di amati satu butiran minyak yang dianggap
kecepatannya konstan, dikarenakan mikroskop tanpa
lensa pembalik maka gerakan turun dianggap sebagai
gerakan naik, di catat waktu untuk naik satu s= 0,5 mm,
lalu di ditekan swtich pembalik maka butiran minyak
akan jatuh = naik sebenarnya, diukur waktu jatuh untuk
s=0,5 mm,
untuk validasi data maka percobaan dilakukan 5
kali pengulangan untuk setiap variasi tegangan plat (200
volt,300volt, 400 volt)
untuk pengolahan data dilakukan dengan cara
sebagai berikut. Dicari kecepatan butiran naik dan turun
dengan rumus
turunnaikt
s
V
/
 (16)
Lalu dicari nilai jari –jari butiran minya dengan
rumusan seperti persamaan (8) dengan η = 1,81 . 10
-5
N/m
2
s, ρoil = 875,3 kgm
-3
, ρL = 1,29 kgm
-3
Dan nilai v1= vnaik =turun sebenarnya, setelah
itu di cari nilai konstanta K yakni dengan rumusan

3. JURNAL PRAKTIKUM FISIKA MODERN- PercobaanTetes Minyak Milikan
E
r
K
6
 (17)
Dengan r = jari-jari rata-rata, dan E= V/d, d=
5mm, V = variasi tegangan, sehingga nanti dihasilkan
nilai k untuk tiap tegangan, setelah itu dihitung muatan
denagn rumus
)( turunnaik vvkq  (18)
Lalu nilai q dirata-rata, lalu dihitung banyak butiran
dengan rumus
e
q
N  (19)
Dengan e = 1,6 x10-19
C, lalu N dirata-rata.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari percobaan di atas dihasilkan data watu
sebagai berikut.
Tabel 1. Waktu t naik atau t turun
t waktu
200 v 300 v 400 v
t naik t turun t naik t turun t naik t turun
16,8 2,1 16,4 2,3 9,6 1,6
16,6 1,8 11,6 3,3 11,4 1,5
18,1 3,3 12,7 1,8 14,4 1,8
20,5 3,5 15,5 2,5 12,5 1,4
19,4 4,1 15,5 0,9 11,5 1,8
18,2 2,7 14,1 1,8 11,7 1,6
Data di atas t naik = t turun sebenarnya, dan t
turun = t naik sebenarnya. Lalu di hitung nilai kecepatan
tiap tiap komponen naik dan turun dengan persamaan
(16) dihasilkan
Tabel 2. V tiap v naik atau v turun
t waktu
200 v 300 v 400 v
v naik v turun v naik v turun v naik v turun
3,0E-05 2,4E-04 3,0E-05 1,8E-05 5,2E-05 1,8E-05
3,0E-05 2,8E-04 4,3E-05 1,8E-05 4,4E-05 1,8E-05
2,8E-05 1,5E-04 3,9E-05 1,8E-05 3,5E-05 1,8E-05
2,4E-05 1,4E-04 3,2E-05 1,8E-05 4,0E-05 1,8E-05
2,6E-05 1,2E-04 3,2E-05 1,8E-05 4,4E-05 1,8E-05
2,8E-05 1,9E-04 3,6E-05 1,8E-05 4,3E-05 1,8E-05
Lalu dihitung nilai jari-jari butiran minyak
dengan menggunakan v naik = v gravitasi dengan
persamaan (13), dihasilkan
Tabel 3. Nilai r
r
200 v 300 v 400 v
5,26E-07 5,33E-07 6,96E-07
5,29E-07 6,35E-07 6,40E-07
5,08E-07 6,05E-07 5,68E-07
4,77E-07 5,49E-07 6,10E-07
4,90E-07 5,49E-07 6,38E-07
5,07E-07 5,75E-07 6,32E-07
Lalu nilai r di rata-rata untuk mencari nilai
konstanta K , dicari dengan persamaan (17),
dihasilkan data sebagai berikut
Tabel 4. Nilai k
V (volt) d (m) E Π η r rata k
200 0,0005 400000 3,14
1,81
E-05
5,06
E-07
4,32
E-16
300 0,0005 600000 3,14
1,81
E-05
5,74
E-07
3,26
E-16
400 0,0005 800000 3,14
1,81
E-05
6,31
E-07
2,69
E-16
Setelah itu dengan persamaan (18) dicari
nilai muatan sehingga dihasilkan data sebagai
berikut, tapi sebelumnya v naik dan v turun bukan
sebenarnya di rata-rata, sehingga dihasilkan data
berikut. q naik = q turun,
Tabel 5. Nilai q
V K v naik v turun q
200 4,31E-16 2,75E-05 0,000186 9,2033E-20
300 3,264E-16 3,55E-05 0,000279 1,0266E-19
400 2,69E-16 4,28E-05 0,000311 9,5177E-20
rata-rata 9,6623E-20
Lalu dicari nilai N dengan persamann (19)
sehingga didapatkan nilai sebagai berikut

4. JURNAL PRAKTIKUM FISIKA MODERN- PercobaanTetes Minyak Milikan
Tabel 6. Nilai N
V k v naik v turun Q N
200 4,3E-16 2,75E-05 0,000186 9,2E-20 5,7
300 3,2E-16 3,55E-05 0,000279 1,02E-19 6,4
400 2,6E-16 4,28E-05 0,000311 9,5E-20 5,9
rata-rata 9,6E-20 6
Pada percobaan tets milikan ini stelah minya
k disemprotkan maka akan terjadi butiran minyak
yang ternya ketika diamati dengan mikroskop
memiliki ukuran yang berbeda –beda hal ini
dikarenakan minyak tersebut tidak hanya tunggal
namun ada juga yang berkoalisi atau menggumpal
sehinnga pada penentuan butiran yang laminer
terjadi penentuan yang sulit karena antara butiran
yang non koalisi dan koalisi memiliki kecepatan
laminer yang berbeda, sehinnga dipilih sampel acak,
setelah itu diukur waktu tempuhnya. Namun pada
kenyataannya setiap butiran tidak menempuh rute
secar vertikal ad ayang melenceng sebesar sudut dari
sumbu vertikal sehingga nilai t yang dihasilkan pun
berbeda. Setelah t gravitasi di catat maka di gunaka
switch pembalik maka butiran tadi naik , pada
percobaan ini juga terdapat fenomena dimana koalisi
yang besar memilki waktu yang cepat hal ini
dikarenak bila secara analogi butiran minyak itu
adalah besi yang semakin besar maka semakin
mudah ketarik oleh magnet dan semkain cepat
sehingga nilai t medan yang dihasilkan berbeda-
beda pada setiap variasi tegangan plat 200,300,400
volt.
Dari data pada tabel (1) yakni untuk t naik =
t garavitasi, t turun = t pengaruh medan listrik, dapat
di analisa bahwa t gravitasi lebih lambat dari pada t
medan hal ini dikarenakan pada t gravitasi hanya di
pengaruhi oleh percepatan gravitasi saja yang
nilainya kecil 9,8 m/s. Sehingga gaya gravitasi
nilainya kecil. Namun t medan listrik lebih besar
karena nilai tegangan yang besar 200,300, 400 volt
maka medan listrik besar karena E ~ V dan
sehingga gaya akibat pengaruh medan listrik lebih
besar karena F ~ E sehingga waktu yang ditempuh
lebih cepat dari pada pengaruh gaya gravitasi.
Dari hasil data perhitungan yang dihasilkan
bahwa r dari setiap variasi tegangan bila dirata-rata
akan memiliki nilai yang sama hal ini dikarenakan
besar nilai jari-jari hanya bergantung pada besar
lubang sprayer yang digunakan bila pada kondisi
awal sebelum terjadi penggumapalan namu ketika
terjadi penggumapan maka nilainya bisa jadi 2r, atau
3r namun nilai jari-jari asli ditentukan dari dari rata-
rata dari nilai tabel 3. Dan untuk nilai muatan
dihasilkan pada muatan akhir perhitungan sebesar q
rata-rata = 0,96 10-19
C bila dibandingkan dengan
nilai muatan tetes milikan yang besarnya 1,6 10-19
C
lumayan terlampau jauh yakni selisih sebesar 0,64
10-19
C, hal ini terjadi dikarenakn terdapat faktor
yang mempengaruhi yakni pertam pemilihan butiran
minyak yang memiliki kecepatan laminer ada yang
bergerak v laminer lebih cepat ada yang v laminer
lebih lambat, dan pula tetes minyak tadi tidak
bergerak secara lurus vertikal namun ada yang
miring sebesar sudut tertentu dari sumbu vertikal
sehingga mempengaruhi nilai kecepatan karena s
tempuh lebih besar karena miring sebesar sudut
tertentu, karena dari nilai dasar t yang berbeda dan
berpenbgaruh pada nilai v maka nilai muatan yang
dihasilkan nanti juga akan berbeda.
IV. KESIMPULAN
Kesimpulan dari percobaan tets milikan ini
yakni dihasilkan nilai r rata-rata = 5,7 10-7
m, lalu
mauatan q 200 v = 0,92 10-19
C, q 300 v = 1,02 10-19
C, q 400 v = 0,95 10-19
C
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada asisten
laboratorium Fisika Modern untuk percobaan Tetes
Minyak Milikan Adhi Yudha Perkasa, Depta Mahardika,
Devi Eka yang telah bersedia membantu baik pada saat
sebelum,sedang dan setelah dilaksanakannya percobaan.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada rekan satu
kelompok atas kerja samanya dalam melaksanakan
praktikum.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Tipler,Fisika untuk Sains dan Teknik.Jakarta:Erlangga,2011.
[2] Serway, Modern Physics.USA:Brooks cole,2005.
[3] Diah,septia,Jurnal ilmiah praktikum radiasi_4(tetes minyak
milikan),2002.