JURNAL MILIKAN

PENENTUAN MUATAN ELEMENTER ELEKTRON DENGAN
PERCOBAAN TETES MINYAK MILIKAN
Siti Hardianti Retno Ambar Wati, Muliana, Herayanti, Dedi Riwanto
Laboratorium Fisika Modern Jurusan Fisika FMIPA
Universitas Negeri Makassar
Abstrak Telah dilakukan eksperimen Penentuan Muatan Elementer Elektron dengan Percobaan Tetes
Minyak Milikan. Eksperimen ini bertujuan menentukan besar muatan elementer partikel elektron. Penentuan
besar muatan elementer partikel elektron dilakukan dengan metode jatuh naik, yaitu menghitung waktu yang
dibutuhkan oleh tetesan minyak untuk bergerak ke atas akibat adanya gaya elektrostatik dan ke bawah akibat
gaya berat yang dimiliki tetesan. Berdasarkan hasil analisis data eksperimen diperoleh nilai muatan tetesan
|
|
|
|
|
yang diamati bervariasi yaitu sebesar
C;
C;
|
|
|

|
|
C;
C; dan
C. Berdasarkan plot tabel distribusi
|
frekuensi diperoleh nilai muatan elementer elektron (e) sebesar |
, yang menunjukkan
kesesuaiaan rentang dengan nilai muatan elementer elektron secara teori yaitu sebesar 1,6022 x 10-19 C
dengan kesalahan relatif sebesar 14.6% dan derajat kepercayaan sebesar 85.4%.
KATA KUNCI: Tetes Minyak Milikan, Muatan Tetesan, Muatan Elementer Elektron.
PENDAHULUAN
Pengukuran muatan elementer telah
diupayakan oleh J.J Thompson sejak berhasil
menemukan nilai e/m untuk elektron penentuan
muatan elementer elektron dengan Percobaan tetes
minyak Milikan dilakukan untuk mendapatkan
nilai muatan elementer elektron. Dalam
eksperimennya Thompson menggunakan “kamar
kabut”, tetapi Thompson gagal. Dia tidak dapat

menentukan jejak-jejak tetes air bermuatan seperti
yang diharapkan untuk dapat menentukan muatan
elementer. [2]
Metode Thompson kemudian diperbaiki
oleh H.A. Wilson dengan cara melakukan dua
jenis kecepatan yaitu kecepatan ke bawah akibat
berat tetesan, dan kecepatan ke atas akibat
pengaruh medan listrik. Dari kedua pengukuran
kecepatan ini, Wilson menetukan massa dan
muatan tetesan dengan cra mengamati puncak
kabut tetesan yang tajam. Wilson menemukan
bahwa dengan adanya medan listrik, terdapat dua
bahkan tiga puncak kabut yang bergerak dengan
kecepatan bervariasi. Ini berarti terdapat tetesan
yang mengandung satu, dua, dan lebih muatan
elementer. [6]

Pada tahun 1907 Robert Andrews Milikian
dan L. Begeman memulai penelitiannya pada topik
yang sama. Namun dengan sebuah baterai berdaya

tinggi. Pada tahun 1909 Milikan memublikasikan
hasil pengukuran muatan fundamental yang
didasarkan atas pengamatan tetesan air bermuatan.
Dari sinilah muncul ide untuk mengganti air
dengan minyak. Milikan selanjutnya bekerja
bersama Harvey Fletcher, yang lain, dalam
eksperimen tetesan minyak ini. Robert A. Milikan
melakukan percobaan dengan meneteskan minyak
melalui dua plat logam dengan beda potensial
yang dapatdiatur sehingga gaya elektrolistrik
mampu membuat tetes minyak berhenti. Dalam
eksperimen ini, kita menyemprotkan minyak
dalam bentuk hujan tetes-tetes minyak dari
atomizer. Pada eksperimen tersebut, jatuhan
minyak akan mengalami percepatan kebawah
yangdisebabkan oleh gaya gravitasi dan pada saat
yang sama gerak tetes minyak tersebut dihambat
oleh gaya stokes. Sehingga akan terjadi
keseimbangan gaya – gaya antara gaya gravitasi
dan gaya listrik diantara dua plat konduktor

tersebut. [4]
Pada tahun 1910 Millikan pertama kali
mempublikasikan
hasil
pengukuran
1

dilakukannya bersama Fletcher. Tetesan minyak
yang dihasilkan dengan atomizer, sebuah alat
yang dikenalkan oleh J.Y. Lee dua tahun
sebelumnya di Laboratorium Ryerson untuk
studi gerak Brownian. Dalam makalah itu,
Millikan menulis, "Tuan Harvey Fletcher dan
saya, yang telah bekerja bersama-sama dalam
eksperimen ini sejak Desember 1909 telah
mempelajari tetes minyak ini antara bulan
Desember dan Mei sebanyak satu hingga dua ribu
tetesan minyak yang memiliki muatan mula-mula
antara 1 dan 150, dan kami lakukan dengan
berbagai jenis zat, seperti minyak, raksa, dan

gliserin, dan dalam setiap kasus kami temukan
bahwa muatan dari sebuah tetesan sebenarnya
merupakan sebuah perkalian dari nilai muatan
terkecil dari yang kami ketahui muatan tersebut
berasal dari udara yang ditangkap oleh tetesan.”
[6].
Eksperimen
tetes
minyak
Milikan
merupakan eksperimen dalam menentukan muatan
satuan elektron (e) seperti yang tujuan yang
terdapat pada percobaan ini yaitu untuk
menentukan besar muatan partikel elementer
elektron. Pada tahun 1913, R.A. Milikan dengan
menggunakan eksperimen tetes minyak dapat
mendemonstrasikan dan mengukur secara tepat
muatan elektron yaitu e = 1,60217653 x 10-19.
Melalui percobaa ini akan didapatkan nilai muatan
listrik yang sama dengan penelitian R.A Millikan

dengan menggunakan alat eksperimen Millikan oil
drop. [4].
Untuk mengetahui lebih lanjut mengenai
cara menetukan nilai muatan elementer yan
terdapat dalam sebuah tetesan minyak, maka
dilakukan percobaan mengenai Penentuan Muatan
Elementer Elektron Dengan Percobaan Tetes
Minyak Millikan

menyeimbangkan gaya-gaya antara gayagravitasi
dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang
berada diantara dua buah pelat konduktor [2]
Robert Millikan melakukan percobaan
dengan menyeimbangkan gaya-gaya antara
gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes minyak
yang ada diantara dua buah pelat konduktor.
Ketika minyak jatuh diudara akan mengalami
percepatan ke bawah yang disebabkan oleh gaya
gravitasi dan pada saat yang sama gerak tetes
minyak tersebut dihambat oleh gaya penghambat

(gaya stokes). Menurut stokes, bila sebuah benda
dilepaskan tanpa kecepatan awal didalam fluida,
benda mula-mula akan mendapat kecepatan. [3]
Pada tahun 1910, R.A Milikan berhasil
menunjukkan kuantisasi jumlah terkecil muatan
listrik dengan menggunakan minyak yang dikenal
dengan metode tetesan. Dia mengamati tetesan
minyak yang dipengaruhi medan listrik pada pelat
vertikal kapasitor dengan jarak plat d, dan
menentukan muatan tetesan q dengan jari-jari
tetesan r dan medan listrik E = U/d. Dalam
eksperimennya, dia menemukan bahwa muatan q
sebagai kelipatan integral dari e muatan elementer,
yaitu q = n.e [6]
Diketahui sebuah tetesan minyak berjari-jari
r0 bergerak dengan kecepatan –v1 memenuhi
hukum stokes didalam medium yang memiliki
koefisien viskositas η. Gaya yang dibutuhkan oleh
tetesan minyak ketika bergerak ke atas,

TEORI

Resultan kedua gaya pada persamaan (1) dan
persamaan (2) sama dengan q0E yaitu,

Tetes minyak Millikan adalah merupakan
percobaan yang menunjukkan bahwa muatan
electron bersifat diskrit yaitu gaya ke bawah pada
tetes milikan(percepatan ke bawah) akan
terhambat oleh suatu gaya stokes (gaya
penghambat).“Percobaan ini dilakukan dengan

(1)

Tetesan minyak yang bergerak dalam pengaruh
medan listrik E, memenuhi hukum Stokes,
(2)

(3)
Atau

2

Untuk menentukan muatan q0 kita perlu
mengetahui besar jari-jari tetesan r0. Nilai ini
diperoleh dari resultan gaya gravitasi F = -V. Δ�.�
dengan gaya Stokes, dimana Δ� adalah perbedaan
antara kerapatan udara dengan minyak. Dengan
demikian,
��

Atau

√

(5)

METODOLOGI EKSPERIMEN
(6)

Untuk penentuan nilai muatan q yang
lebih akurat, harus diperhitungkan bahwa gesekan
Stokes mempunyai faktor koreksi untuk jari-jari r
yang sangat kecil. Persamaan terkoreksi untuk
gaya gesekan Stokes tergantung pada tekanan
udara P, yang dapat dituliskan sebagai
(7)
Dengan b = 80
Jika dimisalkan A = b/p, diperoleh,
√

tegangan U. Metode jatuh-naik menghasilkan nilai
pengukuran yang lebih tepat dibandingkan metode
ambang karena dalam metode jatuh-naik
kecepatan v2 benar-benar diukur.[6]
Dari percobaan Millikan menyimpulkan qe=
e merupakan kelipatan bilangan bulat dari nilai
tertentu yaitu 1,6 x10−19C dan tdak pernah
didapatkan nilaiqe= e kurang dari 1,6 x10−19C.
Selanjutnya nilai 1,6 x10−19C disebut muatan

elementar (muatan elektron). [3]

(8)

Sehingga diperoleh muatan q sebagai,
(9)
Muatan listrik q di dalam suatu ruang, akan
menyebabkan timbulnya medan listrik di ruang
tersebut, artinya setiap muatan lain q yang berada
di dalam ruang itu akan mengalami gaya
elekstrotatis” makin banyak q makin kuat gaya F
dan makin medan listrik yang ditimbulkan oleh q
tersebut.” Sehingga kuat medan listrik di dalam
ruang, ditentukan oleh banyaknya muatan q yang
menimbulkan medan listrik tersebut, serta
tergantung pada jaraknya dari muatan q [1].
Ada dua macam cara atau metode untuk
menentukan muatan q, yaitu metode ambang dan
metode jatuh naik. Metode ambang dilakukan
dengan cara mengatur medan listrik sehingga gaya
berat tetesan minyak tepat diimbangi oleh gaya
listrik sedangkan metode jatuh naik dilakukan
dengan mengukur v1 dan v2 dalam pengaruh

Pada
percobaan
penentuan
muatan
elementer elektron dengan percobaan tetes minyak
millikan, bertujuan untuk mengetahui nilai muatan
elektron. Metodenya yaitu dengan mengatomisasi
minyak dan menghitung besar muatannya. Muatan
yang terkandung dalam minyak diasumsikan
sebagai kelipatan dari muatan satu elektron.
Dengan mengambil dan membandingkan beberapa
muatan tetesan minyak yang berbeda, maka dapat
ditebak muatan per elektron dengan menentukan
terlebih dahulu jumlah elektron yang ada pada tiap
tetesan minyak.
Adapun alat dan bahan yang digunaan
dalam percobaan ini adalah satu set alat
eksperimen Milikan oil drop, Milikan supply unit,
Tiga pasang kabel penghubung, 50 cm, merah dan
biru, Satu pasang kabel penghubung, 50 cm,
hitam, Dua buah timer box.

Gambar 1. Rangkaian percobaan tetes minyak
milikan
Sebelum melakukan pengamatan pada
tetesan minyak, memastikan bahwa eyepiece pada
mikrometer berada pada posisi yang benar
3

sehingga skalanya dapat terlihat dengan jelas.
Selain itu, saklar U dan t berada dalam keadaan
off. Pengamatan diawali dengan cara menyemprot
atomizer hingga terlihat tetesan-tetesan minyak
yang bergerak turun akibat adanya gaya gravitasi.
Kemudian menyalakan saklar U agar tetesantetesan minyak tadi bergerak naik akibat adanya
gaya elektrostatis yang disebakan oleh pemberian
tegangan.Tegangan ini dibuat konstan pada 280
volt. Setelah itu, menandai satu skala sebagai titik
acuan (titik nol). Setelah tetesan minyak terletak
pada tanda skala yang dipilih, saklar U dimatikan
dan saklar t dinaikkan sehingga waktu pada timer
box akan berjalan dan mencatat waktu yang
dibutuhkan oleh tetesan minyak untuk bergerak
turun sebanyak 20 skala. Waktu ini dicatat sebagai
t1. Kemudian tetesan berada pada skala ke-20,
sklar U dinaikkan dan secara otomatis timer box
akan berjalan dan mencatat waktu yang
dibutuhkan oleh tetesan untuk beregerak naik.
Waktu ini dicatat sebagai t2. Pengamatan ini
dilakukan sampai 4 kali perhitungan waktu naik
dan jatuh. Kemudian, mengulangi pengamatan
untuk tetesan minyak yang lain dengan langkah
yang sama.
Dari metode yang dilakukan tersebut, data
awal yang digunakan dalam analisis percobaan ini
adalah data waktu tempuh tetesan minyak ketika
jatuh t1 dan waktu tempuh ketika naik t2 akibat
sumber tengangan U yang diberikan kepada plat
yang masing-masing tetesan dilakukan 5 kali
pengukuran.
Pengukuran
berulang
ini
dimaksudkan untuk memperoleh rata-rata waktu
tempuh jatuh dan naiknya tetesan minyak dengan
memperhitungkan kesalahan relatif (Tabel 1 pada
lampiran).
Analisis kecepatan gerak turun dan
naiknnya tetes minyak dapat dihitung dengan
perumusan :

v

s
t

)

dengan, s = jarak tempuh tetes minyak
t = waktu tempuh tetes minyak
analisis ketidakpastian hasil perhitungan kecepatan
menggunakan persamaan rambat ralat sebagai
berikut:
|

|

|

|

|

|

|

|

|

|
|

|

|

|

Dengan nilai nilai t terdiri dari waktu
tembuh setiap tetes minyak ketika jatuh dan
naik.sehingga akan diperoleh 5 (lima) kecepatan
tetes minyak jatuh dan 5 (lima) kecepatan tetesan
minyak ketika naik.
Dibutuhkan beberapa konstanta tambahan
dalam analisis tetes minyak lebih jauh. Adapun
konstanta yang dimaksud adalah:
Perbedaan antara kerapatan udara dengan
minyak,
  874.01 kgm3

Kerapatan minyak
 oil  854.03 kgm3
Kerapatan udara
 L  1.29 kgm3
Koefisien viskositas
  1.856 x10 5 Nsm 2
Jarak plat
d  6 x 10 3 m
Percepatan gravitasi
g  9.8 ms 2
Nilai konstanta faktor koreksi

A

b 5.908 x 10 5

 7.7368 x 10 8
760
p

Persamaan lanjutan yang digunakan adalah

r

√

ηv
Δ g

√

ηv
Δ g

)

r0 tidak lain adalah persamaan yang
digunakan untuk menghitung jari-jari butiran
minyak.nilai ini diperoleh dari resultan gaya
gravitasi
dengan
gaya
stokes.
Analisis
ketidakpastiannya (rambat ralat) ditunjukkan oleh
persamaan:
(

|

|

)
4

| (
|

)

(

)

(

|

(

| (

)

Dengan b
μm·hPa konstan).
Jika dimisalkan A = b/p, diperoleh jari-jari tetesan
minyak dengan faktor koreksi,

)|

(

)


A2  A
r   r02 

4

 2

|

|

) |

(

|

(

)|

)|

r

|
|

πηr d v v
U
|

|

|

|

|

|

|
|

|{

|

|

|

|

|

|

|

[|

|

|

|

|

}

|
|

|
|

|

|

|
|

|

|

|
|

(

(

(

)

(

)

|

|

|]

)

)

|
|
|
|
|

|
|

|
|

|

)
|

)

|

Akibat persamaan jari-jari tetesan minyak
, maka dapat dihitung muatan tetesan minyak
melalui persamaan:

q

(

|

(14)

Sehingga diperoleh muatan q sebagai,

q

q0

(15)

1,5

 A
1  
r


Untuk penentuan nilai muatan q yang lebih
akurat, harus diperhitungkan bahwa gesekan
Stokes mempunyai faktor koreksi untuk jari-jari r
yang sangat kecil. Persamaan terkoreksi untuk
gaya gesekan Stokes tergantung pada tekanan
udara P, yang dapat dituliskan sebagai,

F

6π.η.r.v
b
1
r.p

(4)
5



q  q 0 1  Ar 1

1,5

HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISA DATA
Hasil Pengamatan

q
q
r
q 0 
q 
r
q 0



 1  Ar 1



1,5 q0




2,5
3q 0 1  Ar 1
. Ar 2
2





r

1,5
q
1  Ar 1
q0

q
q 1  Ar 1
0
2,5
3q0 1  Ar 1
. Ar 2
r

1,5

1
2q0 1  Ar

3r. Ar 2 
 q0

q  

q
2

1
q
2
1

r
Ar


 0

q
KR 
x 100%
q
Metode jatuh-naik menghasilkan nilai
pengukuran yang lebih tepat dibandingkan metode
ambang karena dalam metode jatuh-naik
kecepatan v2 benar-benar diukur. Melalui
percobaan yang berkali-kali, Robert Milikan
menemukan bahwa nilai-nilai yang terukur selalu
kelipatan dari suatu bilangan yang sama. Ia selalu
menginterpretasikan bahwa bilangan ini adalah
muatan dari satu elektron yang nilainya 1,6022 ×
10-19 Coulomb.
Melalui percobaan tetes minyak milikan ini,
tidak hanya elektron yang digunakan sebagai
acuan di dalam dasar teori, akan tetapi analisa
fluida juga memiliki peranan di dalam percobaan.
Aliran fluida merupakan garis lurus didalam
medan aliran yang dibuat pada saat waktu
tertentu[5].










| Volt
 Tegangan = |
 Jarak tempuh dalam medan
|
=|
 Jarak tempuh tanpa medan
|
=|

listrik

Tabel 1: Pengukuran Waktu Tempuh Tetesan
Minyak
TETESAN
MINYAK

Waktu tempuh tetesan
minyak (s)
Tanpa medan
listrik
(jatuh bebas)
t1,s





listrik

1

Rata-rata

|11,67 ±
0,01|
|11,59 ±
0,01|
|11,79 ±
0,01|
|11,64 ±
0,01|
|11,90 ±
0,01|
|11,72 ±
0,01|

Dalam
Medan
Listrik Ke
Atas, t2 (s)
|11,72 ±
0,01|
|11,50 ±
0,01|
|11,57 ±
0,01|
|11,30 ±
0,01|
|11,63 ±
0,01|
|11,54 ±
0,01|

2

Rata-rata

|19,95 ±
0,01|

|30,50 ±
0,01|

|18,79 ±
0,01|

|32,86 ±
0,01|

|19,74 ±
0,01|

|31,40 ±
0,01|

|19,74 ±

|29,62 ±

6

0,01|

3

Rata-rata

4

Rata-rata

5

Rata-rata

0,01|
|11,27 ±
0,01|

0,01|

|19,74 ±
0,01|

|31,21 ±
0,01|

|19,59 ±
0,01|

|31,12 ±
0,01|

Daftar Konstanta
 �


|10,65 ±
0,01|

|19,74 ±
0,01|

|11,01 ±
0,01|

|20,46 ±
0,01|

|10,92 ±
0,01|

|20,01 ±
0,01|

Keterangan:

|11,46 ±
0,01|

|19,61 ±
0,01|

minyak

|11,15 ±
0,01|

|22,84 ±
0,01|

d = Jarak Plat

|11,04 ±
0,01|

|20,53 ±
0,01|

|16,78 ±
0,01|
|16,89 ±
0,01|
|16,11 ±
0,01|
|17,24 ±
0,01|
|16,31 ±
0,01|
|16,67 ±
0,01|

|19,04 ±
0,01|
|18,53 ±
0,01|
|19,13 ±
0,01|
|19,18 ±
0,01|
|18,87 ±
0,01|
|18,95 ±
0,01|

|11,20 ±
0,01|
|11,51 ±
0,01|
|11,13 ±
0,01|
|11,13 ±
0,01|
|11,40 ±

|21,47 ±
0,01|
|21,78 ±
0,01|
|21,06 ±
0,01|
|21,57 ±
0,01|
|21,02 ±

0,01|
|21,38 ±
0,01|

�


 �



�

= Perbedaan kecepatan antara udara dan

= Koefisien viskositas

g = Percepatan gravitasi
A = Nilai konstanta
Analisis Data
a. Kecepatan Tanpa Medan Listrik (v1)
Analisis Perhitungan

Analisis Kesalahan
|

|

|

|

|

|

|

|

|
|

|

|

|

|

|
|

DK = 100%-KR
PF = |

|

1) Tetes Minyak 1
Analisis perhitungan
7

3) Tetes Minyak 3
Analisis Perhitungan
⁄

⁄
Analisis ketidakpastian
|
|

|

Analisis ketidakpastian
⁄

|
|

|

⁄

⁄

⁄

⁄

⁄

DK = 91.20%
|

|

4) Tetes Minyak 4
Analisis Perhitungan
⁄

Analisis ketidakpastian
⁄
DK = 91.58%
|

|

5) Tetes Minyak 5
Analisis Perhitungan
|

|

|

⁄

|

Analisis ketidakpastian

Dengan menggunakan perhitungan yang sama
seperti diatas, maka akan diperoleh nilai
untuk
setiap data sebagai berikut:
2) Tetes Minyak 2
Analisis Perhitungan

⁄
DK = 92.87%
|

⁄

Analisis ketidakpastian
⁄

|

b. Kecepatan Dalam Medan Listrik (v2)
Analisis Perhitungan

Analisis Kesalahan
DK = 90.92%
|

|

|

|

|

|
8

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

2) Tetes Minyak 2
Analisis perhitungan

|

⁄

|

Analisis ketidakpastian
⁄
DK = 89.41%

DK = 100%-KR
PF = |

|

|

|

3) Tetes Minyak 3
Analisis perhitungan

1) Tetes Minyak 1
Analisis perhitungan

⁄

Analisis ketidakpastian
⁄

⁄
Analisis ketidakpastian
|

|

|

DK = 83.75%

|

|

|
⁄

⁄

⁄

⁄
⁄
DK = 100% - KR
DK = 100% DK = 92.92
|

|

Dengan menggunakan perhitungan yang sama
seperti di atas, maka akan diperoleh nilai
untuk
setiap data sebagai berikut:

|

|

4) Tetes Minyak 4
Analisis perhitungan
⁄

Analisis ketidakpastian
⁄
DK = 92.78%
|

|

5) Tetes Minyak 5
Analisis perhitungan
⁄

Analisis ketidakpastian
⁄
9

DK = 93.13%
|

√

|

Analisis ketidakpastian

√

|


��

|

Analisis Kesalahan

ro

 9v1 

 
 2g 

ro 


1

ro
v1
v1
1  9v1 


2  2g 

1

2

9
. v1
2g

 .9
1  9v1
2
2g 
2g

. v1
1/ 2
 9v1


2g 

ro
9  9v1 

.

4g  2g 
ro

ro 
KR 

1

. v1

9  2g 
 . v1
.
4g  9v1 

r0
x 100 %
ro

Dengan menggunakan perhitungan yang sama
seperti diatas, maka akan diperoleh nilai
untuk
setiap data sebagai berikut:
2) Tetes Minyak 2
Analisis perhitungan
= 6.98
Analisis ketidakpastian

DK= 96.00%

1) Tetes Minyak 1
Analisis perhitungan

√

|

0.28

DK= 100%-KR
|
PF = |

√

|

DK= 100%-KR
DK= 100%DK= 96.67%
|

1  v1 
 . ro

2  v1 

√

⁄
|
⁄

2

1 / 2



|

|

c. Jari-jari Tanpa Faktor Koreksi (r0)
Analisis Perhitungan



|

|

3) Tetes Minyak 3
Analisis perhitungan
= 9.36

��

Analisis ketidakpastian
�

0.42

DK= 95.56%
10

|

|

|
|

4) Tetes Minyak 4
Analisis perhitungan
Analisis ketidakpastian

|
|

0.32

DK = 95.83%
|

5) Tetes Minyak 5
Analisis perhitungan

|

(

(

(

)

(

)

)

|
|

)

|
|

DK= 100%-KR
|
PF = |
1) Tetes Minyak 1
Analisis perhitungan

Analisis ketidakpastian
0.31

DK = 96.67%
|

|

d. Jari-jari Dengan Faktor Koreksi (r)
Analisis Perhitungan

√

√

Analisis ketidakpastian

Analisis Kesalahan
|
|
|

(

|

)

|
|

|
|

|

|
|

|
|

|

(

|

(

(

(

)
)

)

|
|
)

|
|

|

11

|

|

5) Tetes Minyak 5
Analisis perhitungan
DK= 100%DK=96.69%
|

|

Analisis ketidakpastian

Dengan menggunakan perhitungan yang sama
seperti diatas, maka akan diperoleh nilai untuk
setiap data sebagai berikut:
DK = 96.69%
|

2) Tetes Minyak 2
Analisis perhitungan

Analisis ketidakpastian

|

e. Muatan Tanpa Faktor Koreksi (q0)
Analisis Perhitungan



DK = 96.00%
|

|

3) Tetes Minyak 3
Analisis perhitungan
Analisis Kesalahan
Analisis ketidakpastian

6 ro d v1  v2 
U

qo 

qo
q
q
ro  o v1  o v2
ro
v1
v1



DK = 95.52%
|

q0 

|

q
U
U

4) Tetes Minyak 4
Analisis perhitungan

Analisis ketidakpastian

DK = 95.83%
12



6 d v1  v2 
6 ro d
ro 
v1
U
U


|

C

Dengan menggunakan perhitungan yang sama
seperti diatas, maka akan diperoleh nilai
untuk
setiap datanya sebagai berikut:

6 ro d
v2
U

  6 ro d v1  v2 .U  2 U

2) Tetes Minyak 2
Analisis perhitungan

qo ro
v1
v2
U




qo
ro
v1  v2 v1  v2
U


v1
v2
U 
 r
qo   o 


 . qo
v1  v2 v1  v2
U 

 ro

qo
KR 
x100 %
qo

Analisis ketidakpastian

DK= 100%-KR
|
PF = |

DK = 87.26%

1) Tetes Minyak 1
Analisis perhitungan

|



|

C

3) Tetes Minyak 3
Analisis perhitungan

)

(

|

Analisis ketidakpastian

Analisis ketidakpastian

{|

{|

|

|

|

|

|

|

|

|}

q
KR  o x 100 %
qo

|

|

|

|

|}

DK = 84.13%
|

|

|

C

4) Tetes Minyak 4
Analisis perhitungan

Analisis ketidakpastian
0.76

DK = 87.64%

DK = 100%-KR
DK = 100%-10.31%

|

|

C

5) Tetes Minyak 5
Analisis perhitungan

DK = 89.69%
13


A.r
 q
q   0  2
r  Ar

 q0

Analisis ketidakpastian
0.93
(2 AB)
DK= 90.29%
|

|

C

|}

C

KR 

f. Muatan Dengan Faktor Koreksi (q)
Analisis Perhitungan
q0
q 
1, 5
A


1


r

Analisis Kesalahan

)

(

{|

q
q



. q


C

x100 %

DK= 100%-KR
DK= 100%-

q



 q0 1  Ar 1



1, 5

DK= 88.21%

q
q
r
q0 
r
q0

q 



 1  Ar 1







1, 5

q0  q0 1  Ar 1



1, 5

q
1  Ar 1

q
q0 1  Ar 1





1.5

q0 

 q
r. Ar
 0 
1  Ar 1
 q0

q0 1  Ar 1




q



A.r
 q0
q  
 2
r 1 A
 q0
r



q


2





 q
A.r
q   0  2
r  Ar
 q0
q
KR 
x 100%
q
DK  100%  KR








. q




 2,5



q0 1  Ar

2 , 5

. Ar  2 r

. Ar  2



1 1, 5

|

|

C

2) Tetes Minyak 2
Analisis perhitungan
C

r

Analisis ketidakpastian

(2AB)
DK= 85.11%
|

|

3) Tetes Minyak 3
Analissi perhitungan

q  q  q

1) Tetes Minyak 1
Analisis perhitungan
q0
q 
1, 5
A

1  
r


q



C
Analisis ketidakpastian

C

C
Analisis ketidakpastian

DK= 82.00%
|

|

C

14

4) Tetes Minyak 4
Analisis perhitungan

No
1
2
3
4
5
Jumlah

C
Analisis ketidakpastian

(2AB)

elektron pada tetes minyak yakni

|

C

e 

5) Tetes Minyak 5
Analisis perhitungan
C

̅

Analisis ketidakpastian

̅̅̅

DK= 88.71%
|

C

TABEL 2. Tabel Analisis Penentuan Muatan
Elementer Partikel Elektron
Muatan

v1

v2

r0

r

q0

q

1
2
3
4
5

9.0
5.0
9.0
6.0
9.0

9.0
3.0
5.0
5.0
5.0

9.36
6.98
9.36
7.65
9.36

9.36
6.98
9.36
7.65
9.36

12
4.1
9.6
6.2
9.6

11
3.5
8.5
5.3
8.5

Nilai rata-rata muatan elementer dapat
ditentukan dengan memperkirakan jumlah
elektron yang terdapat didalam setiap tetesan
minyak yang diamati. Dengan menggunakan
nilai e =1,6022 × 10-19 C kedalam distribusi
frekuensi q = n.e, diperkirakan jumlah muatan
n sebagai bilangan bulat terdekat dari n=q/e
disajikan dalam tabel berikut.
TABEL 3.Tabel Jumlah Besar Muatan Elementer
Partikel Elektron Setiap Tetes Minyak

q
n

̅

e 

|

n
7
2
5
3
5
22

Diperoleh besar muatan elementer partikel

DK= 85.55%
|

q (10-19 C)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

 q e
q
̅̅̅
̅

Maka diperoleh hasil perhitungan akhir nilai
muatan
elementer
partikel
elektron
berdasarkan hasil praktikum yakni sebesar
|
|

Persentase perbedaan
praktikum yakni
|
|

(

hasil

)

teori

dan

|
|
15

Pembahasan

untuk
menentukan besar muatan elementer partikel
elektron. Hasil eksperimen terdahulu yang
Eksperimen

ini

bertujuan

dilakukan oleh Robert A Milikan menemukan
bahwa nilai muatan elementer elektron ( e ) yang
diperoleh ialah sebesar 1,6022 x 10-19 C, dan nilai
ini ditetapkan sebagai nilai muatan partikel
terkecil.
Pada eksperimen ini, penentuan nilai
muatan elementer elektron dilakukan dengan
menggunakan metode jatuh naik, yaitu dengan
cara mengukur waktu yang dibutuhkan oleh
tetesan minyak untuk bergerak naik dan turun.
Pergerakan tetesan minyak ke atas dipengaruhi
oleh gaya elektrostatis, sedangkan pergerakan
tetesan minyak ke bawah dipengaruhi oleh gaya
gravitasi dan gaya Stokes.
Dari hasil eksperimen diperoleh nilai
muatan masing-masing
|
|
|
|
|

|

C;
|
|
|
|

C;
C;
C; dan
C

Jika nilai muatan elemnter elektron sebesar 1,6022
x 10-19C maka dengan melihat muatan setiap
tetesan dapat diperkirakan bahwa jumlaah elektron
yang terdapat dalam setaiap tetesan adalah:
Tetesan pertama sebanyak 7 elektron
Tetesan kedua sebanyak 2 elektron
Tetesan ketiga sebanyak 5 elektron
Tetesan keempat sebanyak 3 elektron
Tetesan kelima sebanyak 5elektron
Dengan perkiraan ini diperoleh nilai ratarata muatan elementer elektron sebesar

e  1.7  0.2 10

19

C, ini menunjukkan rentang

nilai e diperoleh dari hasil eksperimen yaitu 1,5
10-19C sampai 1,9
10-19C. Rentang nilai ini
mencakup nilai referensi muatan elementer
elektron (1,6022 10-19C), namun demikian
rentang yang diperoleh terlalu besar sehingga
kesalahan relatif yang diperoleh juga besar yaitu

14.6% dan derajat kepercayaan yang hanya 85.4%.
Kesalahan relatif ini mengindikaskan keakuratan
eksperimen yang dilakukan.
Kesalahan relatif yang cukup besar pada
variabel-variabel yang
dihitung menujukkan
keakuratan yang rendah. Hal ini disebabkan oleh
berbagai hal diantaranya adalah nilai tegangan
yang tertera berfluktuasi sehingga nilai tegangan
yang dianggap konstan pada percobaan ini
sebenarnya tidak konstan namun hanya
diupayakan agar bisa konstan di nilai 287 volt.
Lintasan tetesan yang terkadang membelok akibat
fluktuasi nilai tegangan ini juga menyebabkan
ketidaktepatan pengukuran jarak dan waktu
tempuh tetesan dalam bergerak naik maupun
bergerak turun.
Secara umum eksperimen ini berhasil
membuktikan bahwa nilai muatan elementer
elektron adalah sebesar 1,6022 10-19C.
SIMPULAN

Berdasarkan hasil percobaan yang
telah dilakukan diperoleh rentang nilai muatan
partikel elektron adalah 1,5 × 10-19C sampai
dengan 1,9 × 10-19C dan mencakup besar nilai
muatan partikel elektron secara teori.
REFERENSI
[1] Alonso M Finn. 1992. Dasar – Dasar Fisika
Universitas Edisi ke-2. Jakarta: Erlangga.
[2] Kenneth Krane, 1992. Fisika Modern.
Terjemahan H. J. Wospakrik. Jakarta: Universitas
Indonesia (UI-Press).
[3] Pitts, Donald R. 1987. Perpindahan kalor.
Jakarta : Erlangga
[4] Rosana, Dadan, dkk. 2003. Konsep Dasar
Fisika Modern. Yogyakarta: Jurusan Fisika
FMIPA Universitas Negeri Malang.
[5] Silaban, Pantur 1986. Fisika Modern Edisi
ketiga. Jakarta: Erlangga.
[6] Subaer, dkk. 2014. Penuntun Praktikum
Eksperimen Fisika I .Unit Laboratorium Fisika
Modern Jurusan Fisika FMIPA UNM.
16