LKPD Percobaan Virtual - Thomson
LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK (LKPD) VIRTUAL
Eksperimen J.J. Thomson: Penentuan Rasio Muatan terhadap Massa Elektron (\(e/m\))
A. Judul Percobaan
Eksperimen Tabung Sinar Katoda J.J. Thomson — Penentuan Nilai Rasio Muatan terhadap Massa (\(e/m\)) Elektron.
B. Tujuan Praktikum
- Menyelidiki sifat, perilaku, dan arah pembelokan berkas sinar katoda di dalam tabung hampa udara.
- Membuktikan bahwa sinar katoda merupakan partikel bermuatan negatif (elektron) yang merupakan subatom dari unsur.
- Menentukan nilai rasio muatan terhadap massa (\(e/m\)) elektron melalui metode kesetimbangan gaya Lorentz (\(F_E = F_B\)).
C. Alat dan Bahan (Praktikum Virtual)
- Tabung Sinar Katoda (CRT): Tabung kaca hampa udara dengan tekanan gas sangat rendah dan layar fluoresensi berskala.
- Pompa Vakum: Untuk mengosongkan udara dari dalam tabung kaca.
- Catu Daya Tegangan Tinggi (HV PSU): Sumber tegangan pemercepat katoda-anoda (\(V_a\)).
- Pelat Kapasitor (Elektroda Pelat): Penghasil medan listrik seragam (\(E\)) di dalam tabung.
- Kumparan Helmholtz: Penghasil medan magnet seragam (\(B\)) yang tegak lurus terhadap medan listrik.
D. Langkah Kerja Percobaan
- Merakit alat praktikum virtual (Tabung CRT, Pompa Vakum, Catu Daya HV, Pelat Listrik, dan Kumparan Helmholtz) pada area kanvas kerja.
- Menyalakan pompa vakum hingga tekanan udara di dalam tabung mencapai level vakum (\(< 0.05 \text{ Pa}\)).
- Menyalakan tombol Start untuk memancarkan berkas sinar katoda lurus menuju layar fluoresensi di titik nol (\(y = 0\)).
- Memberikan tegangan pelat \(V_p\) (medan listrik \(E\)) dan mengamati pembelokan berkas menuju pelat positif.
- Mengaktifkan arus/medan magnet \(B\) pada kumparan Helmholtz secara tegak lurus hingga berkas kembali lurus tepat di titik \(y = 0\) (terjadi kesetimbangan gaya \(F_E = F_B\)).
- Mencatat data \(V_a\), \(V_p\) (atau \(E\)), \(B\), dan simpangan \(y\) ke dalam tabel pengamatan sebanyak 5 variasi percobaan.
E. Hasil Praktikum (Tabel Pengamatan Interaktif)
Petunjuk: Masukkan data hasil pengamatan virtual pada kolom putih. Nilai rasio \(e/m\) akan terhitung otomatis di kolom hijau.
| No | Teg. Pemercepat \(V_a\) (V) | Medan Listrik \(E\) (\(\times 10^4\) V/m) | Medan Magnet \(B\) (mT) | Simpangan \(y\) (mm) | Rasio \(\frac{e}{m}\) (\(\times 10^{11}\) C/kg) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | - | ||||
| 2 | - | ||||
| 3 | - | ||||
| 4 | - | ||||
| 5 | - |
Rata-rata Rasio Muatan terhadap Massa Elektron (\((e/m)_{\text{rata-rata}}\)):
0.00 \(\times 10^{11}\) C/kg
F. Perhitungan dan Pembahasan
Contoh Persamaan Perhitungan (Percobaan ke-1):
Rumus Kesetimbangan Gaya Lorentz saat berkas lurus (\(F_E = F_B \rightarrow eE = evB \rightarrow v = \frac{E}{B}\)):
$$\frac{e}{m} = \frac{E^2}{2 \cdot V_a \cdot B^2}$$
Rumus Kesetimbangan Gaya Lorentz saat berkas lurus (\(F_E = F_B \rightarrow eE = evB \rightarrow v = \frac{E}{B}\)):
$$\frac{e}{m} = \frac{E^2}{2 \cdot V_a \cdot B^2}$$
Komentar