EFEK HALL UNTUK MENENTUKAN TETAPAN HALL (Rh)

1
EFEK HALL UNTUK MENENTUKAN TETAPAN HALL (Rh)
DAN KONSENTRASI ELEKTRON (n) DALAM LOGAM Cu
Muhammad Heriyanto
Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Sebelas Maret, Surakarta
E-mail: [email protected]
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=
-7,20.10-8 ± 5,69.10-9 dengan ketelitian 92,1% dan n= 8,67 x 1025. Sedangkan
menggunakan milimeter blok diperoleh Rh= -7,56. 10-8± 2,27.10-9 dengan
ketelitian 97% dan n= 8,26 x 1025.
Kata kunci : efek hall, tetapan hall(Rh), tegangan hall(Vh), dan konsentrasi
elektron dalam logam (n).
dalam medan magnet secara
A. PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Gejala
defleksi
elektron
karena
dilihat apabila arus dialirkan
adanya
medan
magnet
pada
tersebut. Bersamaan dengan
sekaligus
Efek
tegak lurus, kemudian terjadi
suatu
Hall
bisa
penghantar
menempatkannya
hal
tersebut
muncul pula
2
tegangan hall. Tegangan hall
yaitu
suatu
terjadi karena adanya gaya
berbeloknya
Lorentz
pembawa
peristiwa
aliran
listrik
(elektron)
dalam
pelat
muatan yang sedang bergerak
konduktor
karena
adanya
dalam medan magnet.
pengaruh
pada
Dari
adanya
tersebut
dapat
magnet.
hall
Ketika ada arus listrik yang
diketahui
mengalir pada divais efek
besarnya konstanta hall (Rh)
Hall yang ditempatkan dalam
dan
medan magnet yang arahnya
besarnya
efek
medan
konsentrasi
pembawa muatan dari suatu
tegak
penghantar atau konduktor
pergerakan pembawa muatan
(n)
akan berbelok ke salah satu
dengan
menggunakan
perhitungan regresi linier.
2. Tujuan
I. Menentukan tetapan hall
(Rh) pada logam Cu.
II. Menentukan konsentrasi
lurus
arus
listrik,
sisi dan menghasilkan medan
listrik. Medan listrik terus
membesar
hingga
gaya
Lorentz yang bekerja pada
partikel
menjadi
nol.
elektron dalam logam (n)
Perbedaan potensial antara
untuk logam Cu.
kedua sisi divais tersebut
3. Dasar teori
disebut potensial Hall.
Efek hall pertama kali
dibuktikan oleh Edwin H.Hall
pada tahun 1879. Efek Hall
(Rudi.S. 2009)
Tegangan
Hall
atau
potensial hall (Vh) terjadi
3
karena adanya gaya lorentz
pada pembawa muatan yang
sedang
bergerak
Gambar 1. Peristiwa efek
hall pada konduktor.
(Serway.J. 2010)
dalam
medan magnet (B),
FL = q.v.B....(1)
(Drs. Sumedi , 1996)
Gaya lorentz cenderung
FL = gaya lorentz
menekan pembawa muatan
q = pembawa muatan
kearah
v = kecepatan muatan
konduktor.
B = medan magnet.
pembawa
Tegangan
menyebabkan
hall
medan
akan
hall
salah
satu
sisi
Pemisahan
muatan
diantara
ujung-ujung konduktor akan
memberikan
gaya
(Eh) , sehingga gaya coulomb
elektrostatis yang sebanding
yang ditimbulkan .
dengan gaya lorentz yang
Fc = q. Eh......(2)
Eh= medan listrik hall
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
FL = Fc ....(3)
Sedangkan
q.v.B= q. Eh ....(4)
maka
persamaan 12 menjadi
J=I/A......(5)
Vh= - (I.B)/(n.e.d) ....(13)
v=I/nqA
Dan Rh= - 1/n.e , seehingga
I=vnqA
Vh menjadi
J=vnqA/A
Vh= I.B.Rh / d ..... (14)
J=vnq
Keterangan:
v=J/nq....(6)
persamaan
q=-e,
(6)
Vh= Tegangan hall (Volt)
masuk
ke
B= Medan magnet (tesla)
persamaan (4)
I= arus listrik (Ampere)
q.(J/nq).B=Eh.q .....(7)
d= tebal konduktor (meter)
Eh= J.B/n.q ......(8)
n = rapat muatan / jumlah
Persamaan
(5)
masuk
ke
pembawa muatan
persamaan (8)
e = muatan elektron (1,602 x
Eh= I.B/n.q.A .....(9)
10-19 C)
Eh= Vh/r ....(10)
Rh = konstanta hall
Persamaan (10) masuk ke
Konstanta Hall pada setiap
persamaan (9)
bahan akan berbeda termasuk
Vh/r=I.B/n.q.A ....(11)
Dimana
A=
(Serway.J. 2010)
d.r
maka
pada perak dan wolfram,
persamaan 11 menjadi
konstanta hallnya pun juga
Vh=I.B/n.q.d ....(12)
berbeda. Dan adapun yang
menyebabkan
harga
5
konstanta hall berbeda adalah
karena
jenis
muatannya
pembawa
yang
berrbeda.
Jika perak jenis pembawa
muatannya
(hole)
jenis
adalah
sedangkan
positif
wolfram
pembawa muatannya
negatif (elektron).
(Anma, 2010)