e-journal PENELITIAN PENDIDIKAN IPA

Transkripsi

1 1 -Journal Pnlitan Pndidian IPA -JOUNAL PENELITIAN PENDIDIKAN IPA -ISSN : X ol 1, No, 1 Januari 015 PENGUKUAN / ltron MENGGUNAKAN TABUNG TELEISI (T) DAN KUMPAAN HELMHOLTZ Elyai N. S. Patty 1, Endiyas Waluyo, Lifson Jacobus Progra Studi Fisia Faultas Fisia Koputr Univrsitas Kristn Ianul 1 lyai_nsp@yahoo.co.id Ky Words / of lctrons, tlvision tubs and Hlholtz coils Abstract Th purpos of this rsarch is to dtrin th coparison valu btwn / of lctrons in th us of CO tlvision tub and us to xain th quality of th xprintal thod that was is by coparing th xprintal thod fro J. J. Thoson. This rsarch rgardd as an xprintal thod, conductd by asuring th diffrnt of light points on th scrn tlvision tub to gt th radius of lctron otion. Th data intrprtd into a graph to a quatr radius of currnt on th coil agntic fild Hlohltz I (aprs). This graph is usd to find / valu of lctron and th rsult is: 1, C ± % Kg Kata Kunci / ltron, tabung tlvisi dan uparan Hlholtz Abstra Tujuan pnlitian ini untu nntuan nilai prbandingan antara / ltron dngan pnggunaan tabung CO T dan nguji ualitas toda sprin yang digunaan dngan bandingan toda sprian yang dilauan olh J.J Thoson. Pnlitian ini trasu jnis pnlitian sprin, dilauan dngan cara nguur prubahan jara titi-tit pada layar tabung T shingga diprolh jari-jari dari graan lctron. Data trsbut udian diintrprtasian dala grafi hubungan trhadap spr jari-jari 1/r (1/tr) trhadap arus pada uparan dan agnt Hlohltz I (apr). Dan dari grafi trsbut digunaan untu ncari nilai / ltron dngan hasil ahir 1, C ± %. Kg

2 Jurnal Pnlitian Pndidian IPA (JPPIPA), Januari 015 ISSN X ol 1, No 1 (015) PENDAHULUAN Naa ltron diusulan olh G. J. Stony. Pnuan ltron diulai dari sprin yang dilauan olh J. J. Thoson (1897) dngan tabung sinar atoda (Lili Hidayat S, 004). Brdasaan sprin trsbut, prbandingan antara uatan listri dngan asa sinar atoda dapat ditntuan. Sinar atoda ini rupaan pancaran ltron. Dan hasil sprinnya sbsar: 1,76 X10 C Kg (1) Masih banya lagi fisiawan yang tlah lauan sprin trsbut. Jadi buanlah hal yang baru untu lauan sprin ini. Naun sprin yang dilaauan rlatif ahal dan susah trjangau bagi para siswa atau ahasiswa untu lauan sprin fisia odrn hususnya untu nghitung nilai / lctron. Olh arna itu Pnulis lauan sprin nntuan / lctron dngan nggunaan tabung tlvisi (T) hita-putih 10inci dan uparan Hlholtz. Pnliti nggunaan tabung tlvisi sbagai tabung vau arna tabung trsbut banya didapatan di pasaran, bahan tgangan prcpat (a) dan panas filan yang digunaan tlah trsdia didala tlvisi trsbut, shingga plasanaan sprin aan dapat dilauan, dngan bahan-bahan yang udah di prolh dan biaya lbih rlatif trjangau. Tori prhitungan / lctron sbagai briut: / lctron Gabar 1: cara rja plpasan ltron dari atoda anoda Filan panas aan lpasan ltron-ltron atoda, dan tia dibrian bda potnsial aa ltron-ltron brgra diprcpat nuju anoda. Eltron dngan asa dan uatan, stlah diprcpat dngan bda potnsial a aan brgra dngan cpatan sbsar shingga nrgi potnsial diubah njadi nrgi intic sbsar: 148

3 Jurnal Pnlitian Pndidian IPA (JPPIPA), Januari 015 ISSN X ol 1, No 1 (015) 1 ν ν a a () v ltron Fb v v v Gabar : ltron brgra dala dan agnt B Bila ltron brgra dngan cpatan v brada di dala dan agnt B, aa ltron trsbut aan ngalai gaya Lorntz (sprti tapa pada gabar ) sbsar: F L Bv Gaya Lorntz ini nybaban ltron brgra lingar, dngan gaya sntriptal yang brja padanya, shingga: atau jia prsaaan tadi digabungan njadi: ν r B ν () (4) v B r (5) a (6) B r Mdan agnt yang dibangitan olh uparan Hlholtz (Dbyana S, 008), bsarnya brgantung arus (i) yang lwatinya, nurut prsaaan: B i (7) Dngan rupaan suatu onstanta yang nilainya trgantung pada uparan yang digunaan N 8 µ 0 5 b 5. (8) Esprin Tori / Yang Dilauan Josph John Thoson Sprti yang yang tlah dijabaran diatas. Eltron rupaan partil dasar pnyusun ato yang prtaa ali dituan. Eltron dituan olh Josph John 149

4 Jurnal Pnlitian Pndidian IPA (JPPIPA), Januari 015 ISSN X ol 1, No 1 (015) Thopson pada tahun 1897 (Edi Santoso, 00). Eltron dituan dngan nggunaan tabung aca yang brtanan sangat rndah yang trsusun olh: Plat loga sbagai ltroda pada bagian ujung tabung Katoda, ltroda dngan utub ngatip dan anoda, ltrod dngan utub positif. Listri brtanan tinggi yang dialiran lalui plat loga ngaibatan adanya sinar yang ngalir dari atoda nuju anoda yang disbut sinar atoda. Tabung aca brtanan rndah ini slanjutnya disbut tabung sinar atoda. Adanya sinar atoda buat tabung njadi glap. Sinar atoda tida trlihat olh ata aan ttapi bradaannya trdtsi lalui glas tabung yang brpndar aibat adanya bnturan sinar atoda dngan glas tabung aca. Josph John Thoson slanjutnya lauan pnlitian untu nntuan prbandingan harga uatan ltron dan assanya (/). Hasil pnlitian nunjuan bahwa sinar atoda dapat dibloan olh dan listri dn dan agnt. Pbloan unginan pnguuran jari-jari lngungan scara tpat shingga prbandingan nilai uatan ltron dan assanya dapat ditntuan sbsar: 8 1, 76 X 10 C. g Gabar : Tabung Sinar Katoda Gabar 4: Pralatan Thoson untu nntuan harga / 150

5 Jurnal Pnlitian Pndidian ISSN X IPA (JPPIPA), Januari 015 ol 1, No 1 (015) Graan Eltron Pada Tabung T Dala prcobaan ini nggunaan tabung sinar atoda yang brasal dari tabung tlvisi (T), yang tlah disdiaan tgangan panas filan dan tgangan prcpat a Di bagian tlvisi Dflsi you (DY) dan rit tlah dilpasan. Saat tgangan dibrian pada filan pada or tabung tlvisi, atoda aan lpasan ltron- anoda, ltron- ltron, sdangan ltron-ltron trsbut aan brgra nujuu ltron yang brgra nuju anoda hanya ltron-ltron yang ilii tnaga yang bsar saja. Olh arna itu dipruat dngan tgangan prcpat a shingga ltron-ltron trsbut nyntuh pada lapisan posfor di tabung tlvis (Daryanto, 006). Tapa dari tabung tlvisi hanyalah sbuah sbras titi cahaya, hal ini diarnaan ltron-ltron yang nubu ato-ato dala tabung T aan nybaban ato trsbut trsitasi disusul dsitasi dngan ancaran cahaya tapa. Gabar 5: sbras titi cahaya tapa pada tabung tlvisi Bsar pindahannya sbras cahaya tadi trgantung pada arus (i) yang ngalir pada dan agnt hlholtz, prpindahan titi-titi ini untu nntuan jari-jari pada prhitungan / yang disbaban adanya gaya Lorntz ini (gabar 5) nybaban ltron brgra lingar, dan gaya sntriptal yang brja padanya ngiuti prsaaan briut: ν r B ν (9) 151

6 Jurnal Pnlitian Pndidian IPA (JPPIPA), Januari 015 ISSN X ol 1, No 1 (015) Ttapi dala graan ltron yang lingar pada sprin ini tidalah pnuh yang disbaban dan agnt hanya ada dala hlholtz tida sapai di luar, tapa pada gabar 6. Sblu ncari jari-jari (r) pada graan ltron, trlbih dahulu tntuan nilai Y (dngan anggapan sudut sangat cil shingga brbntu sgitiga) Y Y ' (10) l l ' Y Y l ' ' () l Gabar 6: graan ltron y l l l jara dari pusat ltron sapai dan agnt hlholtz hilang Gabar 7: gaya lorntz nybaban ltron brgra lingar Dala graan ltron yang lingar yang disbaban adanya gaya Lorntz ini ita dapat nghitung jari-jari (r) sabagai briut: 15

7 Jurnal Pnlitian Pndidian IPA (JPPIPA), Januari 015 ISSN X ol 1, No 1 (015) r l' + ( r y' ) r l' + r ry' + y' r r l' ry' + y' ry l' y' r l' + y' (1) y' Graan ltron-ltron yang brgra lurus tadi aan dibloan dngan dan agnt hlholtz. Sbras titi cahaya yang tapa pada layar tadi aan brpindah tpat Gabar 8: prpindahan titi yang diaibatan adanya dan agnt Hlholtz. METODE Dsain Pnlitian Dala pnlitian ini rangai atau ndsain alat-alat yang dijadian sbagai pnlitian sprti yang trlihat dibawah ini: 1. Tapa dari atas Tabung T r K t : r J ar i - jar K u pa ra n H l hot z r Fila n Fla y ba c A A r us K o n s t an Gabar 9: angaian tabung dngan uparan Hlholtz. 15

8 Jurnal Pnlitian Pndidian IPA (JPPIPA), Januari 015 ISSN X ol 1, No 1 (015). angaian pbagi tgangan prcpat Gabar 10.: angaian untu nguur dan variasian tgangan (1 bagi atau variasian tgangan dan dan rangaian untu nguur tgangan) Untu nghitung tgangan prcpat pada flaybac: CT ( // v ) X CT + ( // ) v ( // v ) ( // ) + X (1) v Prinsip Krja Alat Prcobaan Prinsip rja pada prcobaan ini adalah dngan nggantian Dflsi You (DY) pada tabung tlvisi (T) dngan uparan Hlholtz sbagai pngganti dan agnt. Pada prin ini, uparan hloltz distiap prcobaan aan divariasian julah lilitannya (N) yaitu 100, 150, 00, 50 dan 00. Esprin yang Dilauan Esprin yang dilauan olh pnulis adalah: 1. Prhitungan / Prhitungan / yang digunaan dngan prsaaan (6) a B r. Prhitungan jari-jari (r) dari graan ltron lingar yang disbaban gaya Lorntz dari prsaaan (1) 154

9 Jurnal Pnlitian Pndidian IPA (JPPIPA), Januari 015 ISSN X ol 1, No 1 (015) l' + y' r y' Dala prhitungan / nggunaan prsaaan linir olltas ( a ) yang onstan dan dngan arus (i) yang divariasi y ax + b, njadi: r r a B r a a 1 B 1 i 1 r a i (14) y a x. Prhitungan / dngan prsaaan (14) dilauan brali-ali dngan dan agnt 8µ yang brbda-bda, yang divariasian adalah N dari 0 i B h N 5b 5 TEKNIK ANALISA DATA Analisa data pada sprin ini digunaan prhitungan scara grafi dan prinsip rgrsi linir dngan ralat-ralat yang digunaan dngan tori prabatan ralat Hasil Esprin Data prcobaan 1 dngan N100 lilitan dan l 0,15 Tabl 1: data prcobaan 1 dngan N100 lilitan 155

10 Jurnal Pnlitian Pndidian IPA (JPPIPA), Januari 015 ISSN X ol 1, No 1 (015) I(A) Y(c) Y'Y*L'/L r l'^ + y'^ / * y' r r/100 () 1/r (1/) ,0 0,1 0,0 7,515,7515 0, ,04 0, 0,06 168,78 1,6878 0, ,06 0, 0,09,545 1,1545 0, ,08 0,4 0,1 84,45 0,8445 1, ,1 0,5 0,15 67,575 0, , ,1 0,6 0,18 56,4 0,564 1, ,14 0,7 0,1 48, , , ,16 0,8 0,4 4,075 0,4075, ,18 0,9 0,7 7,65 0,765, , 1 0,,9 0,9, , 1,1 0, 0, , , ,4 1, 0,6 8,05 0,805, ,6 1,5 0,405 5,05 0,505, ,8 1,45 0,45, ,4961 4, , 1,55 0,465, , , , 1,7 0,51 0, , , ,4 1,8 0,54 19,0 0,190 5, ,6 1,9 0,57 18, , , ,8 0,6 17,175 0, , ,4,1 0,6 16, , , ,4, 0,66 15, , , ,44,5 0,705 14, , , ,46,45 0,75 14, , , ,48,6 0,78 1, , , ,5,7 0,81 1,905 0,1905 7, ,5,8 0,84 1, , , Gabar : grafi trhadap spr jari-jari 1/r (1/tr) trhadap arus pada uparan dan agnt hlohltz I (apr) dngan julah 100 lilitan Prhitungan / dari prsaaan 14 dngan nggunaan grafi 1 r a i y a x dngan gradin yang didapatan dari grafi adalah a 15.. Shingga / biasa didapatan: a a a a 156

11 Jurnal Pnlitian Pndidian IPA (JPPIPA), Januari 015 ISSN X ol 1, No 1 (015) a a (15) Diana b jari-jari dari lingaran hlholtz b 0, 045, dan a 5,6 volt didapatan dari prsaaan 1 diana 10MΩ ± 5% pada volttr 10,4 shingga:, 0,1MΩ ± 5%, 1 MΩ ± 5% dan CT diana CT CT + ( // v ) ( // ) pararl dngan ,091 X ,091 5,6 v X v 0,091 Dan ostanta pada dan Hlholtz (Dbyana S 008) adalah: N 100 lilitan b 0,045 8 µ 0 N 5b π , , Wb / A. (16) Jadi : a a 15,. 5,6 7 (19981, Wb / A.) 1,56.10 C / Kg Data prcobaan dngan N150 lilitan dan l 0,145 Tabl.: data prcobaan 1 dngan N150 lilitan 157

12 Jurnal Pnlitian Pndidian IPA (JPPIPA), Januari 015 ISSN X ol 1, No 1 (015) I (A) y (c) Y'Y*L'/L r l'^+ y'^ / * y' r r/100 () 1/r (1/) ,0104 0,1 0, ,65517, , ,0 0, 0, , , , ,0 0, 0, , , , ,04 0,4 0, , , ,54 0,05 0,5 0, , , , ,060 0,6 0, , , , ,07 0,7 0, , , , ,0807 0,8 0, , , , ,09 0,85 0, , , , ,1 1 0,104488, ,780174, , 1,1 0, , , ,5545 0,106 0, 0, , ,597878, ,14 1, 0, , , , ,15 1,4 0, ,75 0,75 4, ,16 1,45 0,45 1, , , ,17 1,55 0, , , , ,1806 1,65 0, , , , ,1908 1,75 0, , , , , 1,8 0, , , , , 1,9 0, , , , ,,1 0, , , , ,4, 0, , , , ,5, 0, , , , Gabar 1.: grafi trhadap spr jari-jari 1/r (1/tr) trhadap arus pada uparan dan agnt hlohltz I (apr) dngan julah 150 lilitan Prhitungan / dari prsaaan (14) dngan nggunaan grafi dan gradin yang didapatan dari grafi adalah a 9, 07. Shingga / didapatan dari prsaaan (15). Diana b jari-jari dari lingaran hlholtz b 0, 045, dan didapatan dari prsaaan (1) diana 10MΩ ± 5% a 887, volt dan a 160,791 volt 0,1MΩ ± 5%, 1 MΩ ± 5% dan Hlholtz adalah:, dan pada volttr 8. Shingga ostanta pada 158

13 Jurnal Pnlitian Pndidian IPA (JPPIPA), Januari 015 ISSN X ol 1, No 1 (015) N b 150 l 0, , Wb / A. Jadi : a a 9, , 7 (997, Wb / A..) 1, C / Kg Data prcobaan dngan N00 lilitan dan l 0,145 Tabl : data prcobaan dngan N 00 lilitan I (A) Y (c) Y'Y*L'/L r l'^ + y'^ / * y r r/100 () 1/r (1/)

14 Jurnal Pnlitian Pndidian IPA (JPPIPA), Januari 015 ISSN X ol 1, No 1 (015) Gabar1: grafi trhadap spr jari-jari 1/r (1/tr) trhadap arus pada uparan dan agnt hlohltz I (apr) dngan julah 00 lilitan Prhitungan / dari prsaaan (14) dngan nggunaan grafi dan gradin yang didapatan dari grafi adalah a 9, 86. Shingga / dari prsaaan (15). Diana b jarijari dari lingaran hlholtz b 0, 045, dan a 10,681 volt dan a 1,76 volt didapatan dari prsaaan (1) diana 10MΩ ± 5%, 0,1MΩ ± 5%, 1 MΩ ± 5% volttr 1. Shingga ostanta pada dan Hlholtz adalah: N 00l b 0, , Wb/ A. dan pada Jadi : a a 9,86. 10,681 7 (996, Wb/ A..) 1,48.10 C/ Kg Data prcobaan 4 dngan N50 l dan l 0,15 Tabl 4: Tabl data prcobaan 4 dngan N 50 lilitan 160

15 Jurnal Pnlitian Pndidian IPA (JPPIPA), Januari 015 ISSN X ol 1, No 1 (015) I (A) Y (c) Y'Y*L'/L r l'^ + y'^ / * y' r r/100 () 1/r (1/) Gabar 14: grafi trhadap spr jari-jari 1/r (1/tr) trhadap arus pada uparan dan agnt hlohltz I (apr) dngan julah 50 lilitan Prhitungan / dari prsaaan (14) dngan nggunaan grafi dan gradin yang didapatan dari grafi adalah a, 197. Shingga / dari prsaaan (15). Diana b jarijari dari lingaran hlholtz b 0, 045, dan a 1885,681 volt dan a 0,566 volt didapatan dari prsaaan (16) diana 10MΩ ± 5%, 0,1MΩ ± 5%, 1 MΩ ± 5% volttr 17. Shingga ostanta pada dan Hlholtz adalah: N 50 l dan pada b 0, , Wb / A. Jadi : 161

16 Jurnal Pnlitian Pndidian IPA (JPPIPA), Januari 015 ISSN X ol 1, No 1 (015) a a (49954, Wb / A..) 1, C / Kg Data prcobaan 5 dngan N00 l dan l 0,145 Tabl 5: Tabl data prcobaan 5 dngan N 00 lilitan I (A) Y () Y'Y*L'/L r l'^ + y'^ / * y' r r/100 () 1/r (1/) Gabar 15: grafi trhadap spr jari-jari 1/r (1/tr) trhadap arus pada uparan dan agnt hlohltz I (apr) dngan julah 00 lilitan Prhitungan / dari prsaaan (14) dngan nggunaan grafi dan gradin yang didapatan dari grafi adalah a 44, 167. Shingga / dari prsaaan (15). Diana b jari- 16

17 Jurnal Pnlitian Pndidian IPA (JPPIPA), Januari 015 ISSN X ol 1, No 1 (015) jari dari lingaran hlholtz b 0, 045, dan a 1885,681 volt dan a 0,566 volt didapatan dari prsaaan (16) diana 10MΩ ± 5%, 0,1MΩ ± 5%, 1 MΩ ± 5% volttr 17. Shingga ostanta pada dan Hlholtz adalah: N 00 l dan pada b 0, , Wb / A. Jadi : a a 44, ,681 7 (59954, Wb / A..)., C / Kg KESIMPULAN Pada pnguuran ini didapatan suatu nilai ttapan prbandingan antara ltron dngan asa ltron / yang stiap alat (N pada hlholtz) brbda nunjuan nilai yang bbda pula. Yang nunjuan ftifan suatu alat untu dipaai sbagai acuan untu nguur suatu ttapan trtntu, ttapan / yang diabil dari prcobaan yang dilauan olh J.J. Thoson (1897) dngan tabung sinar atoda yaitu sbsar: 1,76 X10 C Kg Shingga dapat ita bandingan dngan nilai-nilai ttapan yang didapatan: 1,56.10 C / Kg ; dngan N 100 lilitan 1, C / Kg 1,48.10 C / Kg ; dngan N 1, C / Kg ; dngan N, C / Kg ; dngan N ; dngan N 150 lilitan 00 lilitan 50 lilitan 00 lilitan 16

18 Jurnal Pnlitian Pndidian IPA (JPPIPA), Januari 015 ISSN X Dari 5 hasil data, didapatan, rata-rata 1, C Kg ol 1, No 1 (015) dan dngan nggunaan ralat asial didapatan ralat 0, C Kg shingga 1, C ± 4.747% Kg nyataan bahwa dala sprin ini sudah hapir ndati hasil dngan nilai onstanta / pada prcobaan J.J. Thoson sbsar: 1,76 X10 dngan 6,76%. C Kg Brdasaran uraian di atas dapat disipulan bahwa Prhitungan / ngunaan tabung tllvisi dngan uparan hlholtz sudah cuup bai dan tida trlalu ruit, iranya dapat branfaat untu brpiir ritis dan analitis, srta latih trapilan dan cratan dala xprintasi di saping untu nanaan tod iliah. DAFTA PUSTAKA Daryanto. Pngtahuan Pratis Tlvisi. Jaarta: Bui Asara. 006 Dbyana S., Mnntuan Mdan Magnt Bui Dngan Mnggunaan Kuparan Hlholtz Dan Solnoida. Sripsi: UKIM. 008 Hidayat S., Lili. Kaus Fisia Brgabar. Bandung: Paar aya. 004 Santosa, Ign, Edi. Ptunju Pratiu Fisia Modrn. Yogyaarta: USD