EFEK HALL UNTUK MENENTUKAN TETAPAN HALL (Rh) DAN KONSENTRASI ELEKTRON (n) DALAM LOGAM Cu

Transkripsi

1 1 EFEK HALL UNTUK MENENTUKAN TETAPAN HALL (Rh) DAN KONSENTRASI ELEKTRON (n) DALAM LOGAM Cu Muhammad Heriyanto Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Sebelas Maret, Surakarta ABSTRAK Pada percobaan efek hall ini bertujuan untuk untuk menentukan tetapan hall pada logam Cu, dan menentukan konsentrasi elektron dalam logam (n) untuk logam Cu. Alat dan bahan yang digunakan adalah : microvoltmeter, ammeter, tesla meter, amplifier, power supply, kumparan, lempeng logam (Cu), dan Statif. Pada percobaan ini dilakukan dengan memperoleh data Vh(tegangan hall) dengan memvariasi arus listrik (I) yang mengalir pada plat konduktor (Cu) yaitu dari 0-10 ampere dengan kenaikan 0,25 ampere, dan menggunakan medan magnet (B) konstan yaitu 0,25 Tesla. Sserta ketebalan konduktor (d) = 1,8 x 10-7 m. Dari data yang diperoleh dibuat grafik hubungan Vh VS I, untuk menentukan Rh (tetapan hall) dan n (konsentrasi elektron dalam logam). Pada percobaan ini menggunakan metode regresi linier dengan menggunakan microsoft excel dan grafik menggunakan milimeterblok. Menggunakan microsoft excel diperoleh Rh= -7, ± 5, dengan ketelitian 92,1% dan n= 8,67 x Sedangkan menggunakan milimeter blok diperoleh Rh= -7, ± 2, dengan ketelitian 97% dan n= 8,26 x Kata kunci : efek hall, tetapan hall(rh), tegangan hall(vh), dan konsentrasi elektron dalam logam (n). A. PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Gejala Efek Hall bisa dilihat apabila arus dialirkan pada suatu penghantar dalam medan magnet secara tegak lurus, kemudian terjadi defleksi elektron karena adanya medan magnet tersebut. Bersamaan dengan sekaligus menempatkannya hal tersebut muncul pula

2 2 tegangan hall. Tegangan hall terjadi karena adanya gaya Lorentz pada pembawa muatan yang sedang bergerak dalam medan magnet. Dari adanya efek hall tersebut dapat diketahui besarnya konstanta hall (Rh) dan besarnya konsentrasi pembawa muatan dari suatu penghantar atau konduktor (n) dengan menggunakan perhitungan regresi linier. 2. Tujuan I. Menentukan tetapan hall (Rh) pada logam Cu. II. Menentukan konsentrasi elektron dalam logam (n) untuk logam Cu. 3. Dasar teori Efek hall pertama kali dibuktikan oleh Edwin H.Hall pada tahun Efek Hall yaitu suatu peristiwa berbeloknya aliran listrik (elektron) dalam pelat konduktor karena adanya pengaruh medan magnet. Ketika ada arus listrik yang mengalir pada divais efek Hall yang ditempatkan dalam medan magnet yang arahnya tegak lurus arus listrik, pergerakan pembawa muatan akan berbelok ke salah satu sisi dan menghasilkan medan listrik. Medan listrik terus membesar hingga gaya Lorentz yang bekerja pada partikel menjadi nol. Perbedaan potensial antara kedua sisi divais tersebut disebut potensial Hall. (Rudi.S. 2009) Tegangan Hall atau potensial hall (Vh) terjadi

3 3 karena adanya gaya lorentz pada pembawa muatan yang sedang bergerak dalam Gambar 1. Peristiwa efek hall pada konduktor. (Serway.J. 2010) medan magnet (B), FL = q.v.b...(1) FL = gaya lorentz (Drs. Sumedi, 1996) q = pembawa muatan Gaya lorentz cenderung menekan pembawa muatan kearah salah satu sisi v = kecepatan muatan konduktor. Pemisahan B = medan magnet. Tegangan hall akan pembawa muatan diantara ujung-ujung konduktor akan menyebabkan medan hall memberikan gaya (Eh), sehingga gaya coulomb yang ditimbulkan. Fc = q. Eh...(2) Eh= medan listrik hall elektrostatis yang sebanding dengan gaya lorentz yang bekerja pada pembawa muatan. Beda pembawa muatan yang mengumpulkan pada sisi-sisi konduktor tersebut yang menghasilkan tegangan hall (Vh). Pada keadaan setimbang antara gaya coulomb (Fc) dengan gaya lorentz (FL).

4 4 FL = Fc...(3) q.v.b= q. Eh...(4) J=I/A...(5) v=i/nqa I=vnqA J=vnqA/A J=vnq v=j/nq...(6) persamaan (6) masuk ke persamaan (4) q.(j/nq).b=eh.q...(7) Eh= J.B/n.q...(8) Persamaan (5) masuk ke persamaan (8) Eh= I.B/n.q.A...(9) Eh= Vh/r...(10) Persamaan (10) masuk ke persamaan (9) Vh/r=I.B/n.q.A...(11) Dimana A= d.r maka persamaan 11 menjadi Vh=I.B/n.q.d...(12) Sedangkan q=-e, maka persamaan 12 menjadi Vh= - (I.B)/(n.e.d)...(13) Dan Rh= - 1/n.e, seehingga Vh menjadi Vh= I.B.Rh / d... (14) Keterangan: Vh= Tegangan hall (Volt) B= Medan magnet (tesla) I= arus listrik (Ampere) d= tebal konduktor (meter) n = rapat muatan / jumlah pembawa muatan e = muatan elektron (1,602 x C) Rh = konstanta hall (Serway.J. 2010) Konstanta Hall pada setiap bahan akan berbeda termasuk pada perak dan wolfram, konstanta hallnya pun juga berbeda. Dan adapun yang menyebabkan harga

5 5 konstanta hall berbeda adalah karena jenis pembawa muatannya yang berrbeda. Jika perak jenis pembawa muatannya adalah positif (hole) sedangkan wolfram jenis pembawa muatannya negatif (elektron). (Anma, 2010)