efek hall.doc
TRANSCRIPT
PRAKTIKUM FISIKA MODERN
EFEK HALL
A. TUJUAN
1. Mengkalibrasi kurva arus coil dan fluks magnet
2. Membuktikan hubungan berbanding lurus antara potensial Hall dan fluks
magnet
3. Membuktikan hubungan berbanding lurus antara potensial Hall dan arus
transversal
4. Menentukan jenis pembawa muatan yang mengalir dalam penghantar
5. Menentukan besarnya nilai konstanta Hall
6. Menentukan besarnya konsentrasi pembawa muatan yang mengalir dalam
penghantar
7. Menentukan besarnya mobilitas pembawa muatan yang mengalir dalam
penghantar
8. Menentukan besarnya konduktivitas pembawa muatan yang mengalir dalam
penghantar
B. TEORI DASAR
1. Pembawa Muatan dalam Logam dalam Pengaruh Medan Listrik
Konduktivitas listrik dalam logam memenuhi hubungan
V = I R (1)
Dimana V adalah beda potensial, I adalah arus, dan R adalah resistansi
batang logam. Jika batang tersebut mempunyai panjang dan luas penampang A,
maka
J = ; ε = ; dan R = ρ (2)
Dimana J adalah rapat arus, ε adalah medan listrik, dan ρ adalah resistivitas listrik.
Kebalikan dari resistivitas disebut konduktivitas
σ = (3)
Substitusi persamaan (2) dan (3) ke dalam (1) menghasilkan
J = σ ε (4)
Persamaan terakhir sering disebut sebagai hukum Ohm, dan tampaklah bahwa arah
arus searah medan. Jika dalam proses konduksi tersebut pembawa muatannya
memiliki konsentrasi N, muatan Q dan kecepatan alir v, maka rapat alir dapat pula
dinyatakan sebagai
J = N Q v (5)
2. Efek Hall
Perhatikanlah batang logam berikut. Jika dalam batang logam, selain
dialirkan arus Iy, juga dilewatkan medan magnet homogen Bz yang tegak lurus
dengan arah arus, maka akan dihasilkan beda tegangan, yaitu tegangan Hall (VH)
antara dua sisi keping yang berlawanan dalam arah sumbu-x.
Gambar 1. Prinsip Eksperimen Efek Hall
Tegangan Hall terjadi karena adanya gaya Lorentz pada pembawa muatan
yang sedang bergerak dalam medan magnet.
FL = Q vy Bz (6)
Gaya Lorentz ini mengakibatkan terjadinya pembelokan gerak muatan ke arah salah
satu sisi keping dalam sumbu-x. Dalam waktu bersamaan, tentulah, salah satu sisi
keping yang lain yang berlawanan akan kekurangan muatan sehingga terjadilah
tegangan Hall seperti tersebut di atas.
Tegangan Hall menyebabkan terjadinya medan Hall (εH) yang selanjutnya
gaya Coulomb yang ditimbulkannya, Fc = Q εH, berlawanan arah dengan gaya
dengan gaya Lorentz. Hubungan tegangan Hall (VH), medan Hall (εH) dan gaya
Coulomb (Fc) memenuhi
εH = dan Fc = Q εH (7)
Seiring dengan bertambahnya pembawa muatan yang dibelokkan ke salah satu sisi
keping, maka medan Hall-pun bertambah besar sehingga gaya Coulomb juga makin
besar. Akhirnya, pada keadaan setimbang gaya Coulomb bisa mengimbangi gaya
Lorentz sehingga aliran pembawa muatan kembali lurus.
Pada keadaan setimbang berlaku FL = Fc sehingga berdasarkan persamaan
(6) dan (7) dapatlah diperoleh
VH = vx Bz (8)
Dengan memperhatikan persamaan (2) dan (5) untuk menggantikan ungkapan vx
pada persamaan (8), maka diperoleh
VH = Iy Bz (9)
Dalam gambar di atas luas penampang A = d sehingga persamaan (9) menjadi
VH = Iy Bz (10)
Karena NQd konstan, maka VH berbanding lurus dengan Iy dan Bz. Tetapan
kesebandingan sering disebut dengan konstanta Hall.
RH = (11)
Secara eksperimen dapat diperoleh harga RH, yaitu bagian gradien VH
terhadap Iy atau VH terhadap Bz. Sedangkan tanda RH bergantung pada jenis
pembawa muatan dalam proses konduksi. RH bertanda positif jika jenis pembawa
muatannya positif, dan RH bertanda negatif jika jenis pembawa muatannya negatif.
3. Mobilitas dan Konduktivitas Pembawa Muatan
Besaran lain yang dapat diperoleh dari proses konduksi listrik adalah
mobilitas dan konduktivitas pembawa muatan. Mobilitas pembawa muatan
didefinisikan sebagai perbandingan antara kecepatan alir dan medan luas.
Berdasarkan gambar set efek Hall, maka mobilitas memenuhi persamaan
(12)
Berdasarkan persamaan (5), maka ungkapan rapat arus dalam mobilitas memenuh
J = N Q vy = N Q µ εy (13)
Jika persamaan (13) dibandingkan dengan persamaan (4), maka didapatkan
ungkapan konduktivitas pembawa muatan
σ = N Q µ (14)
mengingat J = I/A dan εy = vy / p, maka persamaan (13) dapat berubah menjadi
Vy = (15)
Dari persamaan (15) dapatlah dilakukan eksperimen untuk menentukan mobilitas
pembawa muatan µ. Grafik Vy terhadap Iy mempunyai gradien ( ). Jika harga
NQ telah didapatkan dari set efek Hall, A dan p tetapan, maka mobilitas µ dapat
ditentukan. Selanjutnya setelah NQµ diketahui, maka berdasarkan persamaan (14)
konduktivitas pembawa muatan σ dapat ditentukan.
C. DESAIN EKSPERIMEN
1. Alat dan Bahan
a. Aparatus Efek Hall
Ukuran : 13 x 16 x 0,2 cm3
Berat : 0,4 Kg
1. Keping konduktor perak (Ag) atau
wolfram (W) dengan tebal 5.10-5 m.
2. Soket untuk arus transversal Iy. Arus ini
maksimal 15 A.
3. Sepasang soket untuk mengukur potensial
Hall (10-6 V) dan tanda polaritasnya.
4. Potensiometer 5 ohm untuk pengaturan titik nol.
5. Batang standard sebagai penyangga aparatus efek Hall di antara kedua ketub
elektromagnet.
b. Mikrovoltmeter
Daya ukur : tegangan DC 100 nV s/d 20 V dengan display digital.
Janganlah menghubungkan tegangan sumber luar ke output analog (4)!
Berilah pemanasan sedikitnya 10 menit
sebelum digunakan!
1. Sepasang soket input 4 mm, tegangan
maks ±20V, resistansi input 1 MΩ untuk
range 20 V dan 100 kΩ untuk range lain.
2. Saklar seleksi penguatan (gain) x 1 s/d
105. Gain 105 bersesuaian dengan
pengukuran dalam range 10-5 V.
3. Saklar selektor fungsi V, Reset dan Vs. Dalam eksperimen efek Hall ini
yang diperlukan hanya saklar V (untuk pengukuran voltase Hall).
4. Sepasang soket output analog 4 mm, tegangan maks ± 20 V, resistansi input
100 .
5. Indikator untuk pengukuran V atau Vs, yang bersesuaian dengan (3).
6. Display digital 3 ½ digit dengan order 100 s/d 10-5. Jika display
menunjukkan nilai ±1999 berarti jangkauan ukur mikrovolmeter tidak
mampu lagi. Segeralah memutar saklar seleksi gain (2) ke arah yang lebih
kecil (berlawanan arah jarum jam). Meskipun pada alat menunjuk lebih
kecil, misalnya 105 menjadi 103, tetapi sesungguhnya menunjukkan nilai
ukur yang lebih besar, yaitu 10-5 menjadi 10-3 V.
7. Potensiometer offset
8. Setting nol.
Gambar 2. Aparatus Efek Hall
Gambar 3. Mikrovoltmeter
c. Sumber tegangan DC (variabel transformer tegangan rendah) 2 V, 20 A untuk
mensuplay arus transversal IY dan tegangan jatuh VY. Aparatus efek Hall
memerlukan arus transversal maksimal 15 A.
d. Amperemeter DC 30 A untuk mengukur arus transversal IY.
e. Sepasang elektromagnet inti-U, yang masing-masing 25 lilitan, untuk
membangkitkan medan magnet homogen pada aparatus efek Hall.
f. Sumber tegangan DC (varaibel power supply tegangan rendah) 20V, 10A untuk
mensuplay arus coil IB. Aparatus efek Hall memerlukan arus coil maksimal 5 A.
g. Amperemeter (6 V AC dan 10 A DC) untuk mengukur arus coil IB.
h. Teslameter dengan probe tangensial untuk mengukur medan magnet.
i. Voltmeter DC 30V untuk mengukur output analog.
2. Skema Eksperimen
Gambar 4. Desain Eksperimen efek Hall
D. LANGKAH KERJA
Perhatian:
- Arus transversal di atas 15 A atau arus coil di atas 5A, hanya boleh dialirkan
dalam rangkaian dalam waktu singkat karena dapat menimbulkan panas.
- Jangan menghubungkan tegangan sumber luar ke output analog (4)
mikrovolmeter!
- Memberi pemanasan pada mikrovolmeter sedikitnya 10 menit sebelum
digunakan
1. Kalibrasi Kurva IB – B
1) Menyusun alatalat eksperimen seperti pada gambar 4. tetapi, yang
digunakan hanya sepasang elektromagnet inti-U, sumber tegangan DC
(variabel power supply tegangan rendah) 20 V, 10 A untuk mensuplay arus
coil IB, Amperemeter (6A AC dan 10A DC) untuk mengukur arus coil IB dan
Teslameter dengan probe tangensial untuk mengukur medan magnet. Hal ini
berarti kalibrasi IB – B dilakukan tanpa aparatus efek Hall berada di antara
kedua kutub elektromagnet.
2) Melakukan demagnetisasi elektromagnet besi, dengan cara mengalirkan arus
bolak balik yang mendekati 5A pada coil dalam waktu singkat, kemudian
secara teratur diturunkan sampai nol.
3) Mengukur fluks magnet BZ sebagai fungsi arus coil IB.
2. Menentukan Konstanta Hall dan Konsentrasi Pembawa Muatan
a. Untuk arus transversal tetap: Potensial Hall sebagai fungsi fluks magnet
1) Menyusun alat-alat eksperimen seperti Gambar 4. Pemasangan aparatus
efek Hall harus di antara kedua kutub elektromagnet dengan jarak yang
benar-benar sama dengan saat melakukan kalibrasi IB - B
2) Memberikan waktu “warming up” kepada mikrovoltmeter selama 10 menit.
3) Mengatur titik nol mikrovoltmeter. Menghubungkan rangkaian pada input
(1), tetapi, semua paralatan dalam keadaan OFF. Memutar saklar selektor
fungsi (3) pada posisi V. Menekan potensiometer offset (7), dan jika
diperlukan gunakan juga seting nol (8) untuk mengatur supaya layar display
atau output analog menunjukkan nol.
4) Mengatur tegangan Hall nol pada mikrovoltmeter, pada saat arus transversal
dalam keadaan hidup, tetapi arus coil belum dihidupkan. Setelah arus
transversal, misalnya IY = 10 A, dan mengatur tombol potensiometer (4)
aparatus efek Hall sehingga display mikrovoltmeter menunjukkan angka
nol.
5) Mengambil data potensial Hall sebagai fungsi fluks magnet (fluks magnet
yang dimaksud adalah hasil kalibrasi kurva IB – B).
b. Untuk fluks magnet tetap: Potensial hall sebagai fungsi arus transversal
1) Sama dengan langkah 2.a (1) s/d (4)
2) Mengambil data potensial Hall sebagai fungsi arus transversal untuk fluks
magnet (fluks magnet yang dimaksud adalah hasil kalibrasi kurva IB – B)
tetap.
3. Menentukan Mobilitas dan Konduktivitas Pembawa Muatan
1) Menyusun alat-alat eksperimen seperti Gambar 4. tetapi, yang digunkan
hanya Aparatus Efek Hall, Sumber tegangan DC (variabel transformer
tegangan rendah) 2 V, 20 A mensuplay tegangan jatuh VY dan Amperemeter
DC 30A untuk mengukur arus transversal IY. Dengan kata lain rangkaian
lengkapnya seperti dalam metode Volt-Ampere.
2) Mengambil data Vy sebagai fungsi Iy
E. TABEL PENGAMATAN
Sampel : perak (Ag)
Panjang sampel : 8,55 cm
Lebar sampel : 2,35 cm
a. Data Kalibrasi Kurva IB - BZ
No IB (A) BZ (mT)123456
0,10,20,30,40,50,6
67,590,1110,7133,9157,6176,7
b. Data Menentukan Konstantsa Hall dan Konsentrasi Pembawa Muatan
1) Untuk arus transversal tetap
Iy = 23 A
No. IB (A) BZ (mT) VH (V)123456
0,10,20,30,40,50,6
66,986,9110,7132,9155,6178,9
0,24 . 104
0,23 . 104
0,22 . 104
0,21 . 104
0,21 . 104
0,22 . 104
2) Untuk fluks magnet tetap
IB = 0,2 A
BZ = 88,5 mT (diambil dari persamaan kalibrasi kurva IB – BZ)
No Iy (A) VH (V)123456
2,37,313,516,618,520
0,02 . 104
0,20 . 104
0,43 . 104
0,49 . 104
0,58 . 104
0,60 . 104
c. Data menentukan mobilitas dan konduktivitas penghantar
No Iy (A) VH (V)123456
0,91,33,38,610,919,4
0,11 . 104
0,16 . 104
0,44 . 104
1,14 . 104
1,53 . 104
2,87 . 104
F. ANALISIS DATA
1. Kalibrasi Kurva IB - BZ
Hubungan antara fluks magnet (BZ) terhadap arus coil (IB) dalam bentuk
persamaan y = ax + b, dimana IB sebagai x dan BZ sebagai y.
No. x (A) y (T) x.y x2 y2
123456
0,10,20,30,40,50,6
0,06750,09010,11070,13390,15760,1769
0,00670,01800,03320,05350,07880,1061
0,010,040,090,160,250,36
0,00460,00810,01220,01790,02480,0313
2,1 0,7367 0,2963 0,91 0,0989
Menghitung besarnya nilai a
Ralat relatif (Rr)
Rr = = 9,09%
Jadi, a = 0,22 ± 0,021
Menghitung besarnya nilai b
Ralat relatif (Rr)
Rr = = 19,56 %
Jadi, b = 0,046 ± 0,0009
Jadi, hubungan ketergantungan antara fluk magnet (BZ) terhadap arus coil (IB)
dalam bentuk persamaan y = ax + b adalah :
y = (0,22 ± 0,021)x + (0,046 ± 0,0009) atau
BZ = (0,22 ± 0,021)IB + (0,046 ± 0,0009)
2. Menentukan Konstanta Hall dan Konsentrasi Pembawa Muatan
a. Untuk arus transversal tetap: Potensial Hall sebagai fluks magnet
Hubungan ketergantungan potensial Hall (VH) terhadap medan magnet (BZ)
dalam bentuk persamaan y = ax + b, dimana BZ sebagai x dan VH sebagai y.
No. x (T) y (V) x.y x2 y2
123456
0,06690,08690,11070,13290,15560,1789
0,00240,00230,00220,00210,00210,0022
0,16 . 10-3
0,20 . 10-3
0,24 . 10-3
0,28 . 10-3
0,33 . 10-3
0,39 . 10-3
0,00450,00760,01230,01770,02420,0320
5,76 . 10-6
5,29 . 10-6
4,84 . 10-6
4,41 . 10-6
4,41 . 10-6
4,84 . 10-6
0,7319 0,0133 1,6 . 10-3 0,0983 29,55 . 10-6
Menghitung besarnya nilai a
Jadi, a = (-1,9 .10-3 ± 11,9 .10-3) dengan ralat relatif = 6,27%
Menghitung besarnya nilai b
Jadi, b = (2,64.10-3 ± 1,53.10-3) dengan ralat relatif 5,79%
Hubungan ketergantungan antara potensial Hall (VH) terhadap medan magnet
(BZ) dalam bentuk persamaan y = ax + b adalah:
VH = (-1,9 .10-3 ± 11,9 .10-3)BZ + (2,64.10-3 ± 1,53.10-3)
Menghitung konstanta Hall (RH) dan konsentrasi pembawa muatan (N)
y = VH ; ; b = 0 ; x = BZ
Menghitung konstanta Hall (RH)
d = 5.10-5 m ; d = 2,5 . 10-5 m ; Iy = 7,3 A ; Iy = 3,6 A
Jadi, konstanta Hall RH = (-1,3.10-8 ± 8,1.10-8) Vm3A-1
Menghitung konsentrasi pembawa muatan (N)
Jadi konsentrasi pembawa muatan N adalah
N = (4,81.1026 ±2,99.1027) m-3
b. Untuk fluks magnet tetap : Potensial Hall sebagai fungsi arus transversal
Hubungan ketergantungan Potensial Hall (VH) terhadap arus transversal (Iy)
dalam bentuk persamaan y = ax + b, dimana Iy sebagai x dan VH sebagai y.
No. x (A) y (V) x.y x2 y2
123456
2,37,313,516,618,520,0
0,00020,00200,00430,00490,00580,0060
0,000460,014600,058050,081340,107300,12000
5,2953,29182,25275,56342,25
400
0,04 . 10-6
4,00 . 10-6
18,49 . 10-6
24,01 . 10-6
33,64 . 10-6
36,00 . 10-6
78,2 0,0232 0,38175 1258,64 116,18 . 10-6
Menghitung besarnya nilai a
Jadi, a = (0,3 .10-3 ± 0,07 .10-3) dengan ralat relatif = 23%
Menghitung besarnya nilai b
Jadi, b = (-0,44.10-3 ± 1,02.10-3)
Hubungan ketergantungan antara potensial Hall (VH) terhadap arus transversal
(Iy) dalam bentuk persamaan y = ax + b adalah:
VH = (0,3 .10-3 ± 0,07 .10-3)Iy + (-0,44.10-3 ± 1,02.10-3)
Menghitung konstanta Hall (RH) dan konsentrasi pembawa muatan (N)
y = VH ; ; b = 0 ; x = Iy
Menghitung konstanta Hall (RH)
d = 5.10-5 m ; d = 2,5 . 10-5 m ; BZ = 88,5.10-3 T
Jadi, konstanta Hall RH = (1,69.10-7 ± 3,95.10-8) Vm3A-1
Menghitung konsentrasi pembawa muatan (N)
Jadi konsentrasi pembawa muatan N adalah
N = (0,37.1026 ± 0,86.1025) m-3
3. Menentukan Mobilitas dan Konduktivitas Pembawa Muatan
Hubungan ketergantungan antara tegangan sampel (VY) terhadap arus
transversal sampel (IY) dalam bentuk persamaan y = ax + b, dimana
VY sebagai y dan IY sebagai x.
No. x (A) y (V) x.y x2 y2
123456
0,91,33,38,610,919,4
1,1 . 10-3
1,6 . 10-3
4,4 . 10-3
11,4 . 10-3
15,3 . 10-3
28,7 . 10-3
0,99 . 10-3
2,08 . 10-3
14,52 . 10-3
98,04 . 10-3
166,77 . 10-3
556,78 . 10-3
0,811,6910,8973,96118,81376,36
1,21 . 10-6
2,56 . 10-6
19,36 . 10-6
129,96 . 10-6
234,09 . 10-6
823,69 . 10-6
44,4 0,0625 0,83918 582,52 1,21 . 10-3
Menghitung besarnya nilai a
Jadi, a = (1,48 .10-3 ± 0,09 .10-3) dengan ralat relatif = 6,08 %
Menghitung besarnya nilai b
Jadi, b = (-0,56.10-3 ± 0,98.10-3)
Hubungan ketergantungan antara potensial Hall (VH) terhadap arus transversal
(Iy) dalam bentuk persamaan y = ax + b adalah:
VH = (1,48 .10-3 ± 0,09 .10-3) Iy + (-0,56.10-3 ± 0,98.10-3)
Menghitung konstanta Hall (RH) dan konsentrasi pembawa muatan (N)
y = VH ; ; b = 0 ; x = Iy
Menghitung konstanta Hall (RH)
d = 5.10-5 m ; d = 2,5 . 10-5 m
Jadi, konstanta Hall RH = (7,4.10-8 ± 0,45.10-8) Vm3A-1
Menghitung konsentrasi pembawa muatan (N)
Jadi konsentrasi pembawa muatan N adalah
N = (0,85.1026 ± 0,51.1025) m-3
Menghitung mobilitas dan konduktivitas pembawa muatan
y = VY ; a = ; b = 0 ; x = IY
Mobilitas pembawa muatan
a =
d = 5.10-5 ; d = 2,5.10-5 ; l = 2,35 . 10-2 m ; l = 0,01 m
A = 1,175 . 10-6 m2 ; SA = 0,5.10-3 m2
N = 0,85.1026 m3 ; SN = 0,51 . 1025 m3
P = 8,55 . 10-2 m ; SP = 0,04 m
Jadi, mobilitas pembawa muatan = (3,62 ± 16,97)
Konduktivitas Pembawa Muatan ()
σ = N Q µ
= 0,85.1026.1,6.10-19.3,62
= 4,92.107 (m)-1
Jadi, konduktivitas pembawa muatan = (4,92.107 ± 23,26.107) (m)-1
4. Perbandingan hasil percobaan dengan tabel untuk perak (Ag) pada suhu kamar
Besaran Tabel Hasil PercobaanKonduktivitasKonsentrasi pembawa muatan (N)- Arus transversal tetap- Fluks magnet tetapKonstanta Hall - Arus transversal tetap- Fluks magnet tetap
6,21.107 (m)-1
5,85 . 1028 m-3
-0,84.10-10 Vm3A-1
4,92.107 (m)-1
4,81 . 1026 m-3
0,37 . 1026 m-3
-1,3 . 10-8 Vm3A-1
1,69 . 10-7 Vm3A-1
5. Jenis pembawa muatan yang mengalir dalam penghantar adalah elektron
(muatan negatif).
G. KESIMPULAN
Apabila nilai fluks magnet dan arus transversal diperbesar, maka potensial
Hall-nya juga semakin besar. Hal ini berarti hubungan antara fluks magnet dengan
potensial Hall dan hubungan antara arus transversal dengan potensial Hall adalah
berbanding lurus. Dalam hal ini, muatan yang mengalir dalam penghantar adalah
muatan negatif (elektron).
Nilai dari konstanta Hall yang dihasilkan dari percobaan ini adalah :
1. Jika arus transversalnya tetap sebesar -1,3 . 10-8 Vm3A-1
2. Jika fluks magnet tetap sebesar 1,69 . 10 -7 Vm3A-1
Besar konsentrasi pembawa muatan yang mengalir dalam penghantar yang
didapat dari percobaan ini adalah:
1. Jika arus transversalnya tetap sebesar 4,84 . 1226 m-3
2. Jika fluks magnet tetap sebesar 0,37 . 1026 m-3
Besar konduktivitas pembawa muatan yang mengalir dalam penghantar dari
percobaan ini adalah 6,21 . 107 (m)-1.
H. DISKUSI
1. Efek Hall Anomalus Wolfram (W)
Sampel perak (Ag) menunjukkan efel Hall normal, yaitu memiliki pembawa
muatan negatif (elektron) sehingga konstanta Hall-nya berharga negatif. Kajian
teoritisnya cukup dengan menggunakan model elektron bebas, yaitu suatu model
yang mengabaikan interaksi inti terhadap elektron sehingga elektron dapat bergerak
bebas di antara inti-inti di seluruh volume bahan asahan tidak sampai keluar dari
permukaan. Pengabaian interaksi inti terhadap elektron berarti juga ikatan inti
terhadap elektron lemah. Elektron bebas yang dimiliki Ag hanya satu, ayitu elektron
valensinya.
Lain halnya dengan wolfram (W). Dengan set eksperimen dan konsisi yang
sama, eksperimen efek Hall pada W menunjukkan bahwa tegangan Hall memiliki
besar yang sama, tetapi arahnya berlawanan dengan yang terjadi pada Ag. Hal ini
berarti pembawa muatan pada W berlawanan tanda dengan yang dimiliki oleh Ag,
sehingga W memiliki konstanta Hall berharga positif. Oleh karena itu, efek Hall
wolfram sering disebue efek Hall abnormal atau anomalus.
Pembawa muatan yang berlawanan dengan elektron (negatif) adalah hole
(positif). Hole adalah tempat kekosongan yang ditinggalkan oleh elektron. Jika
terdapat medan listrik, maka elektron akan bergerak melawan arah medan,
sedangkan hole searah medan.
Munculnya pembawa muatan hole adalah jika interaksi inti terhadap
elektron tidak diabaikan. Interaksi tersebut berbentuk potensial periodik. Dengan
menggunakan persamaan Schrodinger akan didapatkan energi elektron berbentuk
pita-pita energi. Oleh karena itu, teori ini sering disebut teori pita energi.
Berdasarkan kajian konduktivitasnya, ternyata hole juga dapat menghantarkan
listrik. Secara tingkat energi, hole menempati sedikit bagian atas suatu pita yang
terisi elektron hampir penuh.
Dalam sistem periodik unsur W termasuk golongan VIA dan memiliki
nomor atom 74 dengan konfigurasi elektron [Xe]4f145d46s2. Hal ini berarti semua
elektron sudah memiliki spin yang sudah berpasang-pasangan sehingga tidak ada
yang menjadi elektron bebas. Tetapi, faktanya tidak demikian. Wolfram termasuk
konduktor yang baik. Ternyata, antara satu pita energi dengan yang lain
dimungkinkan terjadi tumpang-tindih. Untuk konduktor W tersebut, tumpang tindih
terluar terjadi pada pita energi 6s, 4f, 5d dan 6p yang secara total memerlukan 32
elektron. Sedangkan, di luar sel [Xe], wolfram hanya memiliki 20 elektron. Hal ini
berarti masih terdapat 12 tempat kosong elektron, yang bisa berperan sebagai hole.
2. Efek Hall Bahan Semikonduktor
Bahan semikonduktor yang didoping memungkinkan memiliki dua jenis
pembawa muatan, yaitu elektron (negatif) dan hole (positif). Jika dua pembawa
muatan tersebut sama-sama berperan dalam penghantaran listrik, maka konstanta
Hall memiliki rumusan
Dimana h dan N, masing-masing adalah simbol untuk hole dan elektron. Jika
eksperimen efek Hall hanya menggunakan semikonduktor jenis-N, maka konstanta
Hall-nya akan tereduksi menjadi persamaan (11). Tetapi, jika eksperimen
menggunakan semikonduktor jenis-P, maka konstanta Hall-nya sama dengan
persamaan (11) dengan N diganti dengan h dan berharga positif.
DAFTAR PUSTAKA
Kittel, C. 1991. Introduction to Solid State Physics. Singapore : John Wiley & Sons,
Inc.
Leybold-Heraeus. 1997. The Hall Effec for Siver. FRG
Leybold-Heraeus. 1977. Instrument Sheet: Hall Effect Apparatus (Siver and
Tungsten). FRG
Omar, MA. 1975. Elementary Solid State Physics: Principles and Application.
Reading-Massachusetts: Addison Wesley Publishing Company
Tim Penyusun. 2006. Petunjuk Praktikum Fisika Modern. Malang : Jurusan Fisika
FMIPA UM