HUBUNGAN POTENSIAL PEMERCEPAT TERHADAP KUAT ARUS DAN JEJARI BERKAS ELEKTRON DALAM NISBAH MUATAN LISTRIK e/m
Muh. Said L*
*)Dosen Jurusan Fisika Fak. Sains dan Teknologi UIN Alauddin Makassar Email: muhammadsaidlanto83@gmail.com
Abstract: This research is about the e / m electric charge ratio with the aim of (1)  to  determine  the  relationship  between  accelerator  potential  and  current strength  and  electron  beam  radius,  (2)  to  determine  the  value  of  e  /  m  for electron  particles  based  on  calculation  results  and  graphs.  .  This  research uses a cathode tube and a coil which functions to generate a magnetic field. This coil is called a Helmholtz coil (a coil that has a radius equal to the distance of  the  two  coils).  Based  on  the  research  results,  it  was  found  that  (1)  the greater  the  potential  value  of  the  accelerator,  the  smaller  the  value  of  the electron beam radius, and vice versa, if the smaller the potential value of the accelerator, the greater the value of the electron beam radius. whereas the acceleration potential relation to the electron current strength, if the value of the  accelerator  voltage  is  enlarged,  the  strength  of  the  electron  current  will also be greater, and vice versa; (2) the average e / m value of the calculation result is 1.67 × 1011 C / kg and the average e / m value of the graph is 1.66 × 1011 C / kg. While the percent (%) difference in the value of e / m in literature with the results of calculations and graphs is 0.05% and the percent (%) of the difference in the value of e / m in calculations with the results of the graph is 0.001%.
Keywords: Electron,  Cathode,  Helmholtz  Coil,  Ratio  and  Accelerator Potential

## 1. PENDAHULUAN

## Latar Belakang
Menurut  hipotesis  Maxwell  menyatakan  bahwa  perubahan  medan  listrik menghasilkan medan magnet. Pada tahun 1867 Maxwell mengemukakan bahwa muatan listrik yang dipercepat menimbulkan gangguan listrik dan medan magnet yang  terkait  yang  menjalar  terus-menerus  melalui  ruang  hampa  jika  muatan bergetar  periodis.  Meskipun  sinar  katoda  sudah  ditemukan  sejak  tahun  1859 namun  baru  tiga  puluh  delapan  tahun  kemudian  muatan  spesifik  sinar  katoda diperoleh.  J.J  Thomson  (1856-1940)  yang  pertama  kali  melakukan  uji eksperimental  untuk  menentukan  muatan  sinar  katoda.  Seperti  halnya  dalam tabung sinar katoda, elektron dihasilkan dari katoda yang dipanaskan oleh filamen. Elektron dipercepat menuju anoda yang berbentuk silinder dan melewatinya. Pada bagian  selanjutnya  dipasang  pelat  sejajar  yang  diberi  beda  potensial  sehingga menimbulkan  medan  listrik.  Pada  bagian  ini  juga  terdapat  medan  magnet  yang digambarkan masuk bidang kertas. Jika kedua medan listrik dan medan magnet bernilai nol, elektron akan mencapai posisi X dilayar dan menimbulkan fluoresensi . Prinsip  yang  digunakan  oleh  Thomson  dalam  melakukan  pengukuran  ini adalah jika suatu muatan elektron bergerak di dalam ruang yang berada dibawah pengaruh  medan  magnet  atau  medan  listrik  maka  muatan  tersebut  akan mengalami gaya sehingga pergerakan elektron akan menyimpang. Adanya gejala
fisis  ini  dipertimbangkan  sebagai  pergerakan  muatan  elektron  di  dalam  medan magnet maupun medan listrik persis seperti partikel yang dilemparkan horizontal didalam medan gravitasi bumi.
Dalam penelitian  ini  menggunakan sistem  yang  terdiri  dari  sebuah  tabung katoda  dan  kumparan  yang  berfungsi  untuk  menghasikan  medan  magnet. Kumparan ini disebut kumparan Helmholtz yang digunakan untuk menghilangkan medan magnetik bumi dan untuk memberikan medan magnet yang konstan dalam ruang yang sempit dan terbatas. Energi kinetik yang dimiliki oleh elektron diperoleh dari  energi  potensial  yang  diberikan  oleh  pasangan  anoda-katoda.  Kumparan Helmholtz digunakan  untuk  menghilangkan  medan  magnetik  bumi  dan  untuk memberikan medan magnet yang konstan dalam ruang yang sempit dan terbatas. Sedangkan  Andre  Marie  Ampere  dengan  penelitiannya  berhasil  menunjukkan bahwa elemen arus akan mengalami gaya ketika berada dalam medan magnet. Berangkat dari sinilah, penelitian tentang hubungan antara potensial pemercepat terhadap kuat arus dan jejari  berkas elektron yang dihasilkan dalam perbandingan (nisbah) e/m ini dilakukan.
Berdasarkan  uraian  di  atas,  maka  permasalahan  yang  dikaji  dalam penelitian  ini  adalah  (1)  bagaimana  hubungan  antara  tegangan  pemercepat terhadap kuat arus dan jejari berkas elektron yang dihasilkan dalam nisbah muatan listrik e/m?, dan (2) seberapa besar nilai e/m untuk pertikel elektron berdasarkan hasil  yang  diperoleh  secara  perhitungan  dan  grafik  dan  berapa  persen  (%) perbedaannya?

## Tujuan Penelitian
Tujuan yang dicapai dalam penelitian eksperimental ini adalah:
1.  Memahami  hubungan  antara  tegangan  pemercepat  terhadap  kuat  arus  dan jejari berkas elektron.
2.  Menentukan  besarnya  nilai  e/m  untuk  partikel  elektron  berdasarkan  hasil perhitungan dan grafik serta persen (%) perbedaannya.

## Ruang Lingkup
Penelitian  ini  membahas  tentang  nisbah  muatan  listrik  e/m  khususnya tentang  hubungan  potensial  pemercepat  dengan  kuat  arus  dan  jejari  berkas elektron, perbandingan nilai e/m secara pustaka dan perhitungan serta grafik yang diperoleh.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## Teori Atom J.J.Thomson
Model struktur atom diperkenalkan untuk pertama kalinya oleh J.J. Thomson pada tahun 1898, yang telah tersohor karena keberhasilannya mencirikan elektron dan mengukur nisbah ( ratio ) muatan terhadap massa ( e/m ) elektron. Model atom yang diperkenalkan oleh Thomson dapat menjelaskan beberapa sifat yang dimiliki oleh atom seperti ukuran, massa, jumlah elektron dan kenetralan muatan listrik. Model  atom  Thomson  mengusulkan  bahwa  atom  merupakan  bola  bermuatan positif yang mengandung elektron (Model kue kismis) (Iswadi, 2013).
Kegagalan  model  atom  Thomson  yang  sulit  untuk  dijelaskan  adalah  saat meninjau  penyerapan  radiasi  oleh  atom,  dimana  semua  atom  dalam  model  ini memancarkan radiasi dalam frekuensi getarnya, dengan amplitudo yang menurun atau  menyerap  radiasi  pada  frekuensi  yang  sama  pula  yang  mengakibatkan amplitudo  getarnya meningkat.  Mengingat  bahwa pada  kenyataannya seringkali
atom-atom tidak memancarkan dan menyerap radiasi pada frekuensi yang sama. Kegagalan  yang  paling  mencolok  adalah  muncul  dari  hamburan  partikel bermuatan atom (Iswadi, 2013 ).
Teori  Thomson  memiliki  kelebihan  yaitu  mampu  membuktikan  adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur namun teori ini tidak  dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut. Selain roti kismis, teori atom Thomson dapat diumpamakan sebagai semangka. Daging buah yang berwarna merah melambangkan ruang yang bermuatan positif, sedangkan biji yang tersebar didalamnya  adalah  elekton  yang  bermuatan  negatif.  Sekiranya  teori  atom Thomson dapat diringkas sebagai berikut (Rahma, 2014):
a.  Atom  berupa  bola  yang  bermuatan  positif  dengan  adanya  elektron  yang bermuatan negatif di sekelilingnya.
b.  Muatan positif dan negatif pada atom besarnya sama. Hal ini menjadikan atom bermuatan  netral.  Suatu  atom  tidak  mempunyai  muatan  positif  atau  negatif yang berlebihan.

## Sejarah Sinar Katoda
Sinar  katoda  merupakan  sinar  dengan  muatan  negatif  yang  memiliki  sifat yakni mampu menghitamkan plat foto, dapat menghasilkan sinar-x, sinar katoda merambat menurut garis lurus, dapat menghasilkan panas, dapat memendarkan sulfida, dapat dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet.
Pada tahun 1869 fisikawan Jerman Johann Wilhelm Hittorf melakukan kajian mengenai konduktivitas listrik dalam gas, dari eksperimen ini berhasil menemukan sebuah pancaran yang dipancarkan dari katoda dimana ukurannya dari pancaran ini terus meningkat seiring dengan menurunnya tekanan gas, pada tahun 1876, fisikawan  Jerman  Eugen  Goldstein  menunjukkan  bahwa  sinar  pancaran  ini menghasilkan  bayangnya  dan  kemudian  diberi  nama  sinar  katoda  (Kenneth, 1982).
Tahun1870-an, kimiawan dan fisikawan asal Inggris William Crookes   mengembangkan  tabung  katoda  pertama  dalam  keadaan  vakum. Kemudian  menunjukkan  adanya  sinar  berpendar  yang  tampak  di  dalam  tabung tersebut membawa energi dan bergerak dari katoda menuju ke anoda. Lebih jauh lagi, dengan menggunakan medan magnetik, sinar dalam tabung tersebut dapat berbelok maka disimpulkan bahwa berkas ini berperilaku seolah-olah ia bermuatan negatif. Pada tahun 1879, ilmuan tersebut mengajukan bahwa sifat-sifat ini dapat dijelaskan  menggunakan  apa  yang  diistilahkan  sebagai  'materi  radian'  ( radiant matter ).  Hasilnya  adalah  keadaan  materi   keempat,  yang  terdiri  dari  molekul- molekul   bermuatan  negatif  yang  diproyeksikan  dengan  kecepatan  tinggi  dari katode (Kenneth, 1982).
Pada  tahun  1896,  fisikawan  Britania   J.J.  Thomson,  bersama  dengan koleganya John  S.  Townsend dan H.  A.  Wilson,   melakukan  eksperimen  yang mengindikasikan  bahwa  sinar  katode  benar-benar  merupakan  partikel  baru  dan bukanlah gelombang, atom ataupun molekul seperti yang dipercayai sebelumnya. Thomson membuat perkiraan yang cukup baik dalam menentukan muatan e dan massa m ,  dan  menemukan  bahwa  partikel  sinar  katoda,  yang  ia  sebut " corpuscles "  mungkin  bermassa  seperseribu  massa  ion  terkecil  yang  pernah diketahui  ( hidrogen ).  Thomson  menunjukkan  bahwa  nisbah  massa  terhadap muatan, e / m , tidak tergantung pada material katoda (Kenneth, 1982).
Nisbah e/m
Perkembangan  ilmu pengetahuan  fisika terutama yang menyangkut fisika atom mengalami perkembangan  yang  sangat pesat setelah J.J. Thomson  (1856- 1940)  menemukan  partikel    elementer  yang  dinamakan  elektron.  Penemuan elektron ini diawali  dengan suatu eksperimen  tentang sinar katoda oleh William Crookes  (1892  -  1919)    yang  diperoleh  kesimpulan    bahwa  :  (l)  sinar  katoda merambat menurut garis lurus, (2) dapat memendarkan sulfida seng dan barium platinasianida,    (3)    terdiri  atas  partikel-partikel    bermuatan    negatif,  (4)  dapat menghasilkan  panas,  (5)  mampu  menghitamkan  plat  foto,  (6)  dibelokkan    oleh medan  listrik dan medan magnet  ke arah  tertentu, (7) dapat  menghasilkan sinar- x (Beiser, 1987). Berikut model orbit elektron dan rangkaian nisbah muatan listrik e/m:
(a)                                                 (b)
Gambar 1. (a) Rangkaian penelitian nisbah e/m; (b) Hasil tampilan jejari berkas elektron pada kumparan Hemholtz (Tim Dosen Fisika Eksperimen, 2014)
Berdasarkan  sifat-sifat sinar katoda  di  atas,  J.J. Thomson mengusulkan bahwa sinar katoda merupakan aliran  elektron-elektron  yang keluar dari katoda menuju  anoda  dengan  kecepatan  tinggi.  Selanjutnya,  Thomson  berhasil merancang    dan  melakukan    eksperimental  untuk  menentukan    perbandingan antara muatan per satuan massa  (e/m) partikel bermuatan  negatif yang terdapat pada  berkas  sinar  katoda.  Elektron  yang  dihasilkan  oleh  katoda  akibat  proses pemanasan  dengan  menggunakan  filamen  pemanas  (proses thermo  elektron ) dipercepat  menuju  anoda  oleh  suatu  beda  potensial  antara  anoda  dan  katoda sebesar V.
Karakteristik  berkas  sinar  katoda  dijelaskan  sebagai  berikut  (Tim  Dosen Fisika Eksperimen, 2014):
a.  Berkas 1, hanya dengan adanya medan listrik, berkas sinar katoda dibelokkan ke atas menyentuh layar pada titik 1.
b.  Berkas  2,  hanya  dengan  adanya  medan  magnet,  berkas  sinar  katoda dibelokkan   ke bawah menyentuh layar pada titik 2.
c.  Berkas  3,  berkas  sinar  katoda  akan  lurus  dan  menyentuh  layar  dititik  3,  bila medan listrik dan medan magnet sama besarnya.
Jika  kecepatan  elektron  pada  saat  lepas  dari  katoda  karena  proses pemanasan diabaikan, maka kelajuan elektron v pada saat melewati anoda dapat dihitung berdasarkan hukum  kekekalan energi. Jari-jari lintasan R dapat dihitung melalui  mistar  pada  layar.  Dengan  mengukur  potensial  pemercepat  (V),  arus kumparan Helmholtz (I), dan jari-jari melingkar elektron (r), maka nilai e/m dapat dihitung dengan mudah.
Berkas  elektron  dipenuhi  oleh  gaya  magnetik  F m dan  gaya  sentrifugal  F s , kedua gaya tersebut memberikan nilai:
F s = r mv 2
dan F m = q v B
Karena F m = F s , maka,
r mv qvB 2  (1)
q = e = muatan elektron
r mv eB  (2)
sehingga:
Br v m e  (3)
Elektron  dipercepat  melalui  potensial  (V)  dikarenakan  memiliki  energi  kinetik sebesar:
2 mv 2 1 eV  (4)
Kecepatan elektron menjadi:
2 1 m 2eV v        (5)
Medan magnet yang dihasilkan di sekitar sumbu sepasang kumparan Helmholtz diberikan oleh:
    a 4 5 I N μ B 2 3 o  (6)
Jika persamaan (3) dan (4) disubtitusi ke persamaan (1), maka diperoleh:
    2 o 2 3 INr μ a 4 5 2V
m e  (7)
dengan V = potensial pemercepat (volt), a = jejari kumparan Helmholtz (m), o μ = permeabilitas ruang hampa (4  x 10 -7 Wb/Am 2 ), I = arus elektron (A),  N = jumlah lilitan kumparan Hemholts dan r  = Jejari berkas elektron (m).
Dengan  menggunakan  persamaan  (7)  maka  dapat  ditentukan  besarnya  harga perbandingan muatan (e) terhadap massa (m) elektron.

## 3. METODE PENELITIAN

## Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian  ini dilakukan pada  bulan November 2014 di Laboratorium Optik Lantai 2.11, Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Alauddin Makassar.

## Alat dan Bahan
Alat –alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini    terdiri  dari  balok  tabung katoda beserta soketnya, kumparan Helmholtz satu pasang dengan diameter 40 cm  dan  jumlah  lilitannya  154  lilitan,  power  supply  (0 –600  V),  power  supply (universal), digital multimeter dua buah. Sedangkan bahan yang digunakan adalah beberapa kabel penghubung

## Prinsip Kerja
Prinsip  kerja  pada  penelitian  eksperimental  ini  adalah  elektron  yang dipercepat dalam medan listrik dan dimasukkan medan magnet pada sudut kanan ke arah gerakan elektron sehingga nilai spesifik muatan elektron ditentukan dari tegangan  pemercepat,  kuat  medan  magnet  dan  jari-jari  orbit  elektron.  Adapun model rangkaian penelitian ini adalah:
Gambar 2 . Rangkaian penelitian nisbah muatan listrik e/m.

## Variabel Penelitian
1.  Variabel dependen = potensial pemercepat V.
2.  Variabel independen = kuat arus I dan jejari berkas elektron r.
3.  Variabel kontrol = jejari kumparan Hemholts dan jumlah lilitannya.
4.  Variabel tambahan =
a.  Variabel  terukur  =  potensial  pemercepat,  kuat  arus  elektron,  jejari kumparan Hemholts (a = 20 cm), jejari berkas elektron (r = 2, 3, 4 dan 5 cm) dan jumlah lilitan kumparan Hemholts  (N = 154 lilitan).
b.  Variabel  terhitung  =  nilai  perbandingan  muatan  listrik  e/m  dan  % perbedaan  antara nilai pustaka dengan nilai perhitungan dan grafik.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Pengamatan
Hasil  pengukuran  potensial  pemercepat  dan  kuat  arus  elektron  pada masing-masing  jejari  berkas  elektronnya  dengan  beberapa  parameter  yang ditetapkan yaitu:
N = 154 lilitan; a =  0,2 m dan µ o = 4π x 10 -7 Wb/Am 2 . Tabel 1 . Data hasil pengukuran tegangan pemecepat V dan kuat arus I pada setiap jejari bekas elektron r
No V (V) r = 0.05 m  r = 0.04 m r = 0.03 m  r = 0.02 m I (A) I (A) I (A) I (A) 1 100 0.99 1.24 1.67 2.61 2 120 1.09 1.38 1.80 2.79
3 140 1.17 1.45 1.97 3.01 4 160 1.25 1.56 2.10 3.24 5 180 1.32 1.65 2.24 3.48 6 200 1.40 1.73 2.37 3.59 7 220 1.45 1.80 2.47 3.82 8 240 1.53 1.90 2.56 3.95 9 260 1.60 1.98 2.70 4.09 10 280 1.66 2.07 2.81 -* 11 300 1.70 2.17 2.90 -* 12 320 1.76 2.24 2.99 -* 13 340 1.82 2.31 3.09 -*
Catatan: -*) Data diperoleh sebesar 4,03 A, namun tidak berada pada orbit elektron di r=0,02 m dengan potensial pemercepat (280-340) V.

## Analisis Data
Hasil  perhitungan  nilai  perbandingan  muatan  listrik  e/m  diperoleh  sesuai persamaan  (2.7),  dengan  masing-masing  parameter  yang  terukur  dan  dikontrol telah ditentukan seperti pada tabel 4.1 di atas. Berikut hasil perhitungan nilai e/m dituliskan dalam bentuk tabel untuk setiap jejari berkas elektron yaitu:
Tabel 2 . Analisis data perhitungan nilai e/m
(e/m) 1 (×10 11 C/kg)  (e/m) 2 (×10 11 C/kg) (e/m) 3 (×10 11 C/kg) (e/m) 4 (×10 11 C/kg) untuk r = 0.05 m untuk r = 0.04 m untuk r = 0.03 m untuk r = 0.02 1.70447 1.6976 1.6639 1.5327 1.68728 1.6448 1.7187 1.60958 1.70850 1.7381 1.6740 1.61337 1.71064 1.7161 1.6836 1.59136 1.72577 1.7258 1.6647 1.55186 1.70464 1.7443 1.6523 1.62024 1.74802 1.7724 1.6731 1.57411 1.71273 1.7353 1.6994 1.60604 1.69665 1.7311 1.6550 - 1.69747 1.7057 1.6455 - 1.73413 1.663 1.6553 - 1.72577 1.6647 1.6610 - 1.71473 1.6632 1.6524 - Tabel 3 . Nilai rata-rata perhitungan nilai e/m dan % perbedaan (e/m) pustaka terhadap nilai (e/m) perhitungan (%)
(e/m) 1 (×10 11 C/kg) (e/m) 1 (×10 11 C/kg) (e/m) 1 (×10 11 C/kg) (e/m) 1 (×10 11 C/kg) untuk r = 0.05 m untuk r = 0.04 m untuk r = 0.03 m untuk r = 0.02 1.71314 1.70784 1.66916 1.58741 (e/m) rerata total (C/kg) 1.67×10 11 Nilai e/m secara standar (pustaka) (C/kg) 1,76×10 11
y = 103,27x - 1,326 R² = 0,9993 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 1 2 3 V ( V ) I 2 (A 2 )
Grafik 1 . Hubungan antara    potensial pemercepat V (V) terhadap kuat arus elektron I (A) untuk r=0.05 m % perbedaan (e/m) pustaka terhadap nilai (e/m) perhitungan (%) 0.05
Grafik Hubungan Antara Potensial Pemercepat V terhadap Kuat Arus Elektron I dan Jejari Berkas Elektron r.
Tabel  4 .  Hubungan potensial  pemercepat  V  terhadap  kuat  arus elektron  I  pada jejari berkas elektron 0,05 m.
Tabel 5 . Hubungan tegangan pemercepat V terhadap kuat arus elektron I pada jejari berkas elektron 0,04 m.
I 2 (A 2 ) r = 0.04 m V (V) 1.5376 100 1.9044 120 2.1025 140 2.4336 160 2.7225 180 2.9929 200 3.2400 220 3.6100 240 3.9204 260 4.2849 280 4.7089 300 5.0176 320 5.3361 340 (e/m)grafik (×10 11 C/kg) 1.65063 I 2 (A 2 ) r = 0.05 m V (V) 0.9801 100 1.1881 120 1.3689 140 1.5625 160 1.7424 180 1.9600 200 2.1025 220 2.3409 240 2.5600 260 2.7556 280 2.8900 300 3.0976 320 3.3124 340 (e/m)grafik (×10 11 C/kg) 1.72518 % Perbedaan (%) 0.02
y = 63,237x + 6,8831 R² = 0,9963 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 1 2 3 4 5 6 V ( V )
I 2 (A 2 )
Grafik 2. Hubungan antara potensial pemercepat V (V) terhadap kuat arus elektron I (A) untuk r = 0.04 m
% Perbedaan (%) 0.06
Tabel 6 . Hubungan tegangan pemercepat V  terhadap kuat arus elektron I pada jejari berkas elektron 0,03 m.
I 2 (A 2 ) r = 0.03 m V (V) 2.7889 100 1.1664 120 3.8809 140 4.4100 160 5.0176 180 5.6169 200 6.1009 220 6.5536 240 7.2900 260 7.8961 280 8.4100 300 8.9401 320 9.5481 340 (e/m)grafik (×10 11 C/kg) 1.63705 % Perbedaan (%) 0.07
Tabel 7 . Hubungan tegangan pemercepat V terhadap kuat arus elektron I  pada jejari berkas elektron 0,02 m.
I 2 (A 2 ) r = 0.02 m V (V) 6.8121 100 7.7841 120 9.0601 140 10.4976 160 12.1104 180 12.8881 200 14.5924 220 15.6025 240 16.7281 260 (e/m)grafik (×10 11 C/kg) 1.63108 % Perbedaan (%) 0.07
y = 35,278x + 3,7348 R² = 0,9993 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 2 4 6 8 10 V ( V ) I 2 (A 2 )
Grafik 3 . Hubungan antara potensial pemercepat V (V) terhadap kuat arus elektron I (A) untuk r = 0.03 m
y = 15,622x - 4,1285 R² = 0,9969 0 50 100 150 200 250 300 0 5 10 15
20
V ( V )
I 2 (A 2 )
Grafik 4. Hubungan antara potensial pemercepat V (V) terhadap kuat arus elektron I (A) untuk r = 0.02 m
Tabel 8 . Rerata nilai e/m secara grafik dan % perbedaan (e/m) pustaka-grafik  dan grafik-perhitungan
(e/m) 1 (×10 11 C/kg) untuk r=0,05 m (e/m) 2 (×10 11 C/kg) untuk r=0,05 m (e/m) 3 (×10 11 C/kg) untuk r=0,05 m (e/m) 4 (×10 11 C/kg) untuk r=0,05 m 1.72518 1.65063 1.63705 1.63108 (e/m) rerata total  grafik (C/kg) 1.66098×10 11 % perbedaan (e/m)  nilai pustaka terhadap nilai (e/m) grafik (%) 0.05 % perbedaan (e/m)  nilai perhitungan terhadap nilai (e/m) grafik (%) 0.01

## Pembahasan
Interaksi medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan Helmholtz dengan elektron  yang  bergerak  akibat  adanya  arus  akan  menghasilkan  pembelokan lintasan.  Ini  tidak  bisa  dilihat  dengan  mata,  oleh  karena  itu  dalam  penelitian  ini menggunakan zat Helium. Akibat adanya zat Helium, maka sinar katoda (elektron dari  katoda  dapat  menembus  atau  menumbuk  He  sehingga  berbentuk  seperti sebuah  sinar  yang  membentuk  orbit)  berwarna  kehijau-hijauan.  Warna  hijau  ini diakibatkan oleh panjang gelombang yang dicapai oleh elekron valensi He ketika bertumbukan dengan elektron pada katoda. Elektron yang dihasilkan oleh filamen (yang berlaku sebagai katoda), akibat proses termoelektron, akan dipercepat ke arah anoda yang mempunyai beda tegangan (V) terhadap katoda.
Berdasarkan prinsip kekekalan energi, jika tidak ada usaha yang dikenakan pada  elektron,  maka  elektron  tersebut  akan  mempunyai  energi  kinetik  akibat tegangan (V). Elektron tersebut bergerak dalam medan magnet seragam (akibat kumparan  Helmholtz),  sehingga  terjadi  perubahan  arah  dari  kecepatan  elektron tanpa  merubah  kelajuannya,  sehingga  elektron  akan  bergerak  melingkar.  Pada gerak  melingkar  ini  besar  gaya  sentripental  sama  dengan  besar  gaya  medan magnet pada elektron tersebut, sehingga nilai perbandingan e/m dapat diperoleh hasilnya.  Berdasarkan  hasil  pengamatan,  dapat  diamati  bahwa  pada  saat  nilai tegangan (V) besar maka nilai arus listrik  elektron (I) juga semakin besar, maka jari-jari lintasan elektron akan semakin kecil. Jika semakin besar nilai kuat arusnya maka  medan  magnet  yang  dihasilkan  oleh  kumparan  Helmholtz  semakin  besar pula.  Medan  magnet  yang  besar  akan  membelokkan  elektron  dengan  kuat sehingga  diameter  lintasan  elektron  semakin  kecil  karena  diameter  elektron berbanding terbalik dengan medan magnet.
Berdasarkan hasil analisis perhitungan diperoleh secara rata-rata nilai (e/m) sebesar 1,67×10 11 C/kg, sedangkan dari ke empat analisis grafik di atas diperoleh nilai  e/m  pada  grafik  r=0,05  m  yaitu  1.72518×10 11 C/kg,  grafik  r=0,04  m  yaitu 1.65063×10 11 C/kg,  nilai  e/m  pada  grafik  r=0,03  m  yaitu  1.63705×10 11 C/kg  dan nilai e/m pada grafik r=0,02 m yaitu 1.63108×10 11 C/kg. Dari hasil grafik tersebut diperoleh  nilai  e/m  secara  rerata  yaitu  1.66098×10 11 C/kg.  Dalam  penelitian  ini, nilai yang dijadikan sebagai standar (pustaka) adalah nilai e/m yang diperoleh oleh J.J Thomson yaitu 1.76×10 11 C/kg, sehingga dari hasil fokus penelitian diperoleh persen (%) perbedaan  rata-rata 0,05% baik secara perhitungan maupun grafik. Ini  terjadi  perbedaan  disebabkan  karena  pada  jejari  berkas  elektronnya  saat dilakukan  pemutaran  tidak  tepat  pada  orbit  elektronnya,  kemudian  data pengukuran  arus  sudah  dicatat.  Dari  hasil  penelitian  yang  diperoleh,  dapat disimpulkan  bahwa  semakin  besar  potensial  pemercepat  yang  digunakan  maka
arus  yang  mengalirpun  semakin  besar  dan  berbanding  terbalik  dengan  jejari berkas  elektron.  Namun  perlu  diperhatikan  pula  pada  jejari  berkas  elektronnya, dimana  semakin  jauh  jejari  berkas  elektronnya  maka  semakin  kecil  arus  yang mengalir dan pada akhirnya jika potensialnya dinaikkan terus maka akan terbaca nilai  arus  elektron  yang  konstan  yaitu  rata-rata  4,03  pada  jejari  berkas  elektron r=0,02  m.  Hal  ini  disebabkan  karena  potensial  pemercepatnya  tidak  mampu menyuplai jejari berkas elektron dalam orbitnya yaitu (260-340) volt.

## 5. KESIMPULAN
Kesimpulan pada penelitian ini adalah :
a.  Semakin  besar  nilai  tegangan pemercepatnya maka  akan  semakin  kecil  nilai jejari  berkas  elektronnya,  begitu  juga  sebaliknya  jika  semakin  kecil  nilai tegangan  pemercepatnya  maka  akan  semakin  besar  nilai  jejari  berkas elektronnya.  Sedangkan  jika  nilai  tegangan  pemercepatnya  diperbesar  maka kuat arus elektronnya juga semakin besar pula.
b.  Berdasarkan  hasil  penelitian  di  peroleh  nilai  e/m  rata-rata  hasil  perhitungan adalah  1,67×10 11 C/kg  dan  nilai  e/m  rata-rata  hasil  grafik  adalah  sebesar 1.66×10 11 C/kg.  Sedangkan  persen  (%)  perbedaan  nilai  e/m  secara  pustaka dengan hasil perhitungan dan grafik adalah sebesar 0.05% dan (%) perbedaan nilai e/m secara perhitungan dengan hasil grafik adalah sebesar 0.01 %.

## DAFTAR PUSTAKA
Anonim. Penelitian  J.J.Thomson .  2014.  http://www.wikipedia.co.id./Penelitian-jj- thomson.htm/. (Diakses tanggal 10 November 2014)
Anonim. Nisbah e/m. 2014. http://www.wikipedia.co.id./nisbah-e/m.htm/. (Diakses tanggal 10 November 2014)
Beiser, Arthur. Konsep Fisika Modern. Jakarta: Erlangga. 1987. Frederich J. Bueche. Fisika. Edisi 8. Jakarta: Erlangga. 1989. Iswadi. Fisika Modern. Makassar: Alauddin University Press. 2013. Krane,  Kenneth.  S. Fisika  Modern. Terjemahan:  Hans  J.Wospakrik  dan  Sofia Nikhsolihin. Jakarta: Penerbit UI. 1982.
Lailatur, Rahma. Pengembangan Teori Atom. Surabaya: Erlangga. 2014. Markus. Penelitian e/m Elektron. Jakarta: Erlangga. 2007 Mulyono. Listrik Magnet . Yogyakarta: Andi. 2003. Tim Dosen Fisika Eksperimen 1. Penuntun Fisika Eksperimen 1. Makassar: UIN Alauddin Makassar. 2014.
Tipler,  Paul  A. Fisika  untuk  Sains  dan  Teknik, Edisi  Ketiga  Jilid  2.  Jakarta: Erlangga, 2001.
Tri Kuntoro. Fisika Dasar . Yogyakarta: Andi. 2008.
Wehr,  M.R.,  et  al. Physics  of  The  Atom .  Manila:  Addison-Wesley  Publishing Company. 1980.