Laporan Praktikum Fisika Lanjut

Eksperimen Efek Hall

Dosen: Priambodo, S.Si

Oleh:
Nizar Septian (1111097000034)
Yulia Sari (1111097000043)
Satrio Deswantoro (1111097000013)
Mukhammad Nevinggo Frasetya (1111097000026)
Agesti Kusumandari (1111097000035)
Zulhilmi Wicaksono (1111097000038)
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI
SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2013

Abstrak
Telah dilakukan eksperimen suatu lempengan perak tipis dengan tebal 40nm dialiri arus
listrik yang diletakkan pada daerah yang memiliki medan magnet tegak lurus dengan arah arus
listrik. Hasil eksperimen menunjukan adanya fenomena efek Hall, yaitu fenomena berbeloknya
aliran listrik karena adanya pengaruh medan magnet. Akibat fenomena tersebut, dihasilkan beda
potensial antara ujung-ujung lempengan perak tersebut, beda potensial ini disebut sebagai
tegangan Hall. Tegangan Hall ini sangat dipengaruhi oleh jenis, tipe, dan sifat pembawa muatan
yang diwakili oleh nilai konstanta Hall. Konstanta Hall dapat didefinisikan sebagai karakteristik dari
bahan apa konduktor yang dialiri arus listrik dibuat. Dengan menggunakan persamaan
dan

. .

dari data percobaan ditentukan nilai konstanta Hall RH lempengan perak sebesar

1,67353.10-10 m3/coulomb dan konsentrasi pembawa muatannya sebesar 3,76824.1028 m-3 .

Abstract
Have performed experiments with a thin silver slab thickness 40nm electrified placed in
areas that have a magnetic field perpendicular to the direction of the electric current. The
experimental results showed the presence of the Hall-effect phenomenon, namely the
phenomenon of turning the flow of electricity due to the influence of a magnetic field. As a result
of this phenomenon, produced potential difference between the ends of the silver slab, the
potential difference is called the Hall voltage. Hall voltage is greatly influenced by the kind, type,
and nature of charge carriers which represented by constants Hall. Constants Hall can be defined
as the characteristics of what material the electrified conductor is made. By using the equation
=

. .

and

slab is 1,67353.10

-10

, determined from experimental data the constant Hall RH for the silver

m /coulomb and the concentration of charge carriers is 3,76824.1028 m-3 .

Kata Kunci: efek hall, perak, medan magnet

1. Pendahuluan
Efek hall adalah suatu peristiwa
berbeloknya aliran listrik (elektron) dalam
pelat konduktor karena adanya pengaruh
medan magnet[1]. Ketika suatu arus listrik
mengalir pada konduktor yang diletakkan
dalam medan magnet yang arahnya tegak
lurus dengan arus listrik, pergerakan pembawa
muatan akan berbelok ke salah satu sisi
kemudian menghasilkan beda potensial
(tegangan Hall) pada ujung-ujung konduktor
listrik[8]. Efek Hall ditemukan pada tahun 1879
oleh Edwin Herbert Hall saat mengerjakan
gelar doktoralnya di Johns Hopkins University
di Baltimore, Maryland[3].

Besarnya beda potensial ini merupakan

tegangan hall (VH) nilai VH ini dapat dinyatakan
dengan:

Dimana:

VH = tegangan Hall (V)

Bz = kerapatan fluks medan magnet (T)
I = arus listrik pada konduktor (A)
n = konsentrasi pembawa muatan (
e = besar muatan elektron (C)
t = tebal konduktor
sedangkan konstanta Hall RH dapat dinyatakan
dengan:
=

Gambar 1: Ilustrasi Fenomena Efek Hall

Gaya Lorentz adalah prinsip kerja

utama dari efek Hall[1]. Sebuah pelat
penghantar diberi medan magnet, seperti
pada gambar 1, yang arahnya tegak lurus arus
ke arah dalam, maka muatan pada pelat
konduktor akan mengalami gaya Lorentz.
Muatan negatif akan mengalami gaya Lorentz
ke arah kiri seperti terlihat pada gambar 1,
maka pada bagian kiri pelat konduktor seolaholah akan berjajar muatan negatif (kutub
negatif), sedangkan muatan positif akan
mengalami gaya Lorentz ke arah kanan, maka
pada bagian kanan pelat konduktor seolaholah akan berjajar muatan positif (kutub
positif). Oleh karena itu akan timbul medan
listrik dan beda potensial pada penghantar.

Konstanta hall dapat didefinisikan sebagai

karakteristik dari bahan apa konduktor yang
dialiri arus dibuat, karena nilainya tergantung
pada tipe, jumlah, dan sifat dari pembawa
muatan yang mendasari arus listrik[3].
Perak adalah sebuah unsur kimia yang
memiliki lambang Ag dalam tabel periodik
unsur, memiliki nomor atom 47 dan
diklasifisikan sebagai logam transisi[5]. Pada
perak atau logam yang memiliki jumlah
elektron valensi 1, pembawa muatannya
adalah elektron, elektron valensinya dapat
dengan bebas berpindah-pindah dalam
struktur Kristalnya[6].

2. Eksperimen
Sebuah lempengan perak tipis dengan
tebal 40nm diletakan pada suatu daerah
medan magnet, dialiri arus listrik sebesar 5 A
dan 7,5 A. Suatu kumparan kawat tembaga
2

dialiri arus listrik untuk menghasilkan medan

magnet. Kemudian pada
ujung-ujung
lempengan perak disambungkan voltmeter
untuk mengukur tegangan Hall yang terjadi.
Susunan peralatan dan prosedur
eksperimen secara lebih rinci:

Dinyalakan teslameter dan disetting skala

pengukuran pada 2000 mT.
Dinyalakan power supply untuk kumparan,
kemudian dicatat kerapatan fluks magnet
B yang terbaca pada teslameter setiap
kenaikan arus IB sebesar 0,5 A dari 05 A.

Persiapan

Penentuan Konstanta Hall RH dan

Konsentrasi Pembawa Muatan n

Disusun peralatan efek Hall seperti pada

Gambar 2.

Diletakan kumparan pada U-core, lalu

dipasang lempeng kutub dengan jarak

Dihubungkan peralatan efek Hall dengan

mikrovoltmeter dan multimeter.
Dinyalakan mikrovoltmeter kemudian
diatur skala pengukuran pada angka 10-5.

Gambar 2: Susunan peralatan efek Hall

antar lempeng kutub sekitar 8-10 mm.

Diatur posisi lempeng kutub sehingga celah
diantara keduanya berada ditengah posisi
dimana peralatan efek Hall diletakan dan
kencangkan dengan penjepit.

Kalibrasi arus IB terhadap medan

magnet B

Dilakukan demagnetisasi terhadap inti besi

sebelum melakukan kalibrasi IB B dengan
dialirkan arus 5 A kepada kumparan dalam
waktu singkat.
Diletakan tangential B-probe ditengah
celah antar dua lempeng kutub.

Dinyalakan power supply untuk arus

tranversal IQ, yaitu arus yang mengalir
pada lempeng perak dan dinaikkan
tegangannya
perlahan-lahan
hingga
diperoleh IQ = 10 A.
Dilakukan koreksi posisi nol pada
mikrovoltmeter dengan arus IB tidak
menyala.
Dinyalakan power supply untuk kumparan,
kemudian ukur dan catat tegangan UH
pada mikrovoltmeter yang dihasilkan
setiap kenaikan arus IB sebesar 0,5 untuk
masing-masing arus tranversal IQ pada 5 A
dan 7,5 A.

3. Hasil dan Diskusi

Pengkalibrasian
medan
magnet
dilakukan untuk mendapatkan hasil yang lebih
presisi dan hubungan yang lurus antara arus
yang mengalir pada kumparan dengan medan
magnet yang dihasilkan. Pengkalibrasian
medan magnet dilakukan dengan cara
memvariasikan arus yang mengalir dalam
kumparan (iB) dari 0 5 A dengan kenaikan 0,5
A, kemudian dicatat besar kerapatan fluks
medan magnet yang terukur oleh teslameter.
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

i (A)
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5

B (mT)
75
160
257
350
427
487
533
560
582
599

Tabel 1 Data percobaan kalibrasi medan magnet

800
600
400
200
0

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Gambar 3 Grafik hubungan arus yang mengalir pada

kumparan dengan kuat medan magnet percobaan 1.

Kalibrasi medan magnet mengikuti persamaan

= . , dengan B adalah kerapatan fluks
medan magnet, i B adalah besar arus listrik yang
mengalir pada kumparan dan k adalah
konstanta. Dengan persamaan tersebut dapat
ditentukan nilai k. Dengan menggunakan

metode kuadrat terkecil data pada tabel 1

menghasilkan nilai k sebesar 7,653333.10-2
T/A.
Dengan fluks medan magnet yang
telah dikalibrasi dapat ditentukan Konstanta
Hall RH dan Konsentrasi pembawa muatan n.
Konstanta Hall RH dapat ditentukan dengan
menggunakan persamaan
=

maka

. .
. .

, karena
.

Jika

menggunakan kerapatan fluks medan magnet

yang telah dikalibrasi maka = .
maka
=

. . .

, dengan UH adalah tegangan

Hall yang terukur, k adalah konstanta kalibrasi,

iB adalah besar arus listrik yang mengalir pada
kumparan, iQ adalah besar arus listrik yang
mengalir pada lempengan perak, dan d adalah
tebal lempengan perak yang dialiri arus listrik
iQ. Pada percobaan ini digunakan iQ sebesar 5 A
dan 7,5 A.
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

iB(A)
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5

UH(.10-5 V)
0,19
0,23
0,36
0,46
0,53
0,56
0,67
0,72
0,79
0,80

Tabel 2 Data percobaan efek Hall iQ = 5 A

No.
1
2
3
4
5
6
7

iB(A)
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5

UH(.10-5 V)
0,17
0,42
0,50
0,71
0,90
1,04
1,16
4

4
4.5
5

R H dan konsentrasi pembawa muatan n saat iQ

sebesar 7,5 A.

1,26
1,29
1,33

Tabel 3 Data percobaan efek Hall iQ = 7,5 A

Dengan data pada tabel 2 ditentukan

konstanta Hall RH dan konsentrasi pembawa
muatan n saat iQ sebesar 5 A dengan
menggunakan metode kuadrat terkecil.
Persamaan-persamaan yang berlaku:
i.

ii.

iii.

iv.

. . .

, maka
. .

, =

= =

, dan
.

( )

Dengan menggunakan persamaan iii di atas

ditentukan tabel berikut:
No.

x2

xy

4783.333

1.9E-06

2.3E+07

0.00909

9566.667

2.3E-06

9.2E+07

0.022

14350

3.6E-06

2.1E+08

0.05166

19133.33

4.6E-06

3.7E+08

0.08801

23916.67

5.3E-06

5.7E+08

0.12676

28700

5.6E-06

8.2E+08

0.16072

33483.33

6.7E-06

1.1E+09

0.22434

38266.67

7.2E-06

1.5E+09

0.27552

43050

7.9E-06

1.9E+09

0.3401

10

47833.33

0.000008

2.3E+09

0.38267

263083.3

5.31E-05

8.8E+09

1.68086

Tabel 4 Pengolahan data percobaan efek Hall iQ = 5 A

dengan menggunakan metode kuadrat terkecil.

Dengan persamaan iv bersumber data dari

tabel
4 ditentukan nilai RH sebesar
1.50396.10-10 m3/coulomb. Kemudian dengan
hubungan

ditentukan

No.

x2

Xy

7175

1.70E-06

5.1E+07

0.0122

14350

4.20E-06

2.1E+08

0.06027

21525

5.00E-06

4.6E+08

0.10763

28700

7.10E-06

8.2E+08

0.20377

35875

9.00E-06

1.3E+09

0.32288

43050

1.04E-05

1.9E+09

0.44772

50225

1.16E-05

2.5E+09

0.58261

57400

1.26E-05

3.3E+09

0.72324

64575

1.29E-05

4.2E+09

0.83302

10

71750

1.33E-05

5.1E+09

0.95428

394625

8.78E-05

2E+10

4.2476

Tabel 5 Pengolahan data percobaan efek Hall iQ = 7,5 A

dengan menggunakan metode kuadrat terkecil.

Dari data pada tabel 5, ditentukan R H sebesar

1.8431.10-10 m3/coulomb dan n sebesar
3.38642.1028 m-3 .
iQ (A)
5
7.5

RH
1.50396E-10
1.8431E-10

n
4.15005E+28
3.38642E+28

Tabel 6 Hubungan arus Iq, konstanta Hall

konsentrasi pembawa muatan n

R H dan

2E-10
1.5E-10

RH

8
9
10

1E-10
5E-11
0

4.5

5.5

6.5

7.5

8.5

iQ (A)
Gambar 4 Grafik hubungan arus iQ dengan konstanta Hall
R H.

nilai

konsentrasi pembawa muatan n sebesar

4.15005.1028 m-3 .
Dengan metode yang sama, dari data
pada tabel 3 dapat ditentukan konstanta Hall
5

5E+28
4E+28

3E+28
2E+28
1E+28
0
4.5

5.5

6.5

7.5

iQ

8.5

Gambar 5 Grafik hubungan arus Iq dengan konsentrasi

pembawa muatan n.

Terlihat pada gambar 4, hubungan antara arus

IQ dengan konstanta Hall RH pada saat arus IQ
naik konstanta Hall R H naik sedikit bahkan
hampir konstan. Sebaliknya pada gambar 5,
terlihat bahwa pada saat arus IQ naik
konsentrasi pembawa muatan n turun sedikit,
bahkan hampir konstan.

Ditentukan kesalahan relatif terhadap

literature. Dengan nilai literature konstanta
Hall perak, RH = 9.10-11 m3/coulomb.
=

= 1.67.10

+
2

m3/coulomb

Kesalahan relatif terhadap literature:

% =
% =
% =

. 100%

16,7.10
9.10
9.10
7. 7.10
9.10

. 100%

. 100% = 85.56%

4. Kesimpulan

Percobaan ini bertujuan untuk

mempelajari fenomena efek Hall dan
menentukan konstanta Hall dan

konsentrasi pembawa muatan dari

suatu lempengan perak (Ag).
Konstanta Hall R H = 1.50396.10-10
m3/coulomb
dan
konsentrasi
pembawa muatan n = 4.15005.1028m-3
ketika arus iQ = 5 A.
Konstanta Hall RH = 1.8431.10-10
m3/coulomb
dan
konsentrasi
pembawa muatan n = 3.3864.1028 m-3
ketika arus iQ = 7,5 A.
Ketika iQ dinaikan dari 5 A menjadi 7,5
A konstanta Hall R H bertambah sedikit
Dalam hal ini terlihat bahwa jika arus
iQ dinaikkan maka konstanta Hall R H
pun naik, meskipun sedikit, tetapi
idealnya nilai konstanta Hall dari suatu
bahan seharusnya tetap. Kenaikan
sedikit ini cukup membuktikan
bahwa nilai konstanta Hall seharusnya
tetap karena kenaikan arus iQ yaitu
sebesar 2,5 A, maka jika diambil nilai
rata-ratanya konstanta Hall dari
lempengan berbahan perak yaitu
1,67353.10-10 m3/coulomb dan nilai
konsentrasi pembawa muatannya
yaitu 3,76824.1028 m-3 dengan
kesalahan relatif terhadap literatur
sebesar 85.56%.

5. Daftar Pustaka
[1] HTTP://NASRIFIUIN.BLOGSPOT.COM/2013/05/E
FEK-HALL .HTML
[2] HTTP://KHADIJAHTABRANI .BLOGSPOT.COM/201
2/02/EFEK-HALL.HTML
[3] HTTP://EN.WIKIPEDIA.ORG/WIKI/HALL _EFFECT
[4] HTTP://ID.WIKIPEDIA.ORG/WIKI/ARUS_LISTRIK
[5] HTTP://EN.WIKIPEDIA.ORG/WIKI/SILVER
[6] HTTP://EN.WIKIPEDIA.ORG/WIKI/CHARGE_CARRI
ER

[7] HTTP://ID.WIKIPEDIA.ORG/WIKI/TEGANGAN _LIST

RIK

[8] SANJAYA, EDI DAN PRIAMBODO.2011.BUKU

PANDUAN EKSPERIMEN FISIKA II. JAKARTA: UIN
SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA

[9] KITTEL, CHARLES.1996.INTRODUCTION TO SOLID

STATE PHYSICS .7TH ED. WILEY.
[10]HTTP://EDUKASI.KOMPAS .COM/READ/2012/02
/09/10353179/PANDUAN.MENULIS.JURNAL.IL
MIAH