Experimento De Millikan

EXPERIMENTO DE MILLIKAN

INTRODUCCION

En 1897, el físico británico J. J. Thomson había determinado que la electricidad consistía en partículas de carga negativa: los electrones. Pues después de eso el estadounidense Robert Millikan calculo la carga del electrón con un experimento llamado "el experimento de la gota de aceite de Millikan" en 1909. Con un pulverizador de perfume, roció el interior de una cámara de niebla con pequeñísimas gotas de aceite. En la parte superior e inferior había placas de metal conectadas a una batería. Como cada gotita adquiría una pequeña carga de electricidad estática mientras viajaba por el aire, se podía controlar la velocidad de su descenso alterando el voltaje de las placas. Llegó a la conclusión de que la carga sólo podía asumir determinados valores fijos. Y es así como este gran genio logró medir con gran exactitud la carga del electrón:

1,602 × 10-19 [C]; su masa en reposo es 9,109 × 10-31 [kg].

OBJETIVOS

Determinar el radio de la gota en ausencia de campo eléctrico.

Determinar la carga de la gota con el campo eléctrico conectado.

MARCO TEORICO

Cada gota cae bajo la acción de su propio peso, pero la fuerza de la gravedad es anulada por la resistencia del aire, por lo que cae con velocidad límite constante. Midiendo esta velocidad se determina el radio de la gota. Despreciamos la fuerza de empuje del aire, ya que la densidad del aceite es del orden de 800 kg/m3 y la densidad del aire tan sólo de 1.29 kg/m3.

Suponemos que la gota es una esfera de radio R. Cuando se mueve con velocidad límite constante

Despejando la velocidad límite

siendo ρ la densidad del aceite y η la viscosidad del aire.

Cuando se aplica una diferencia de potencial a las placas del condensador se establece un campo eléctrico. El sentido del campo eléctrico es tal, que la gota se eleva con velocidad uniforme. Midiendo esta velocidad se determina la carga de la gota. Si la gota ha adquirido una carga positiva q y está en un campo E dirigido hacia arriba, las fuerzas sobre una gota que asciende se muestran en la figura.

Suponiendo que ha alcanzado la velocidad límite constante

Despejando la velocidad v' obtenemos

Los datos necesarios para realizar la experiencia son:

Densidad del aceite ρ=800 kg/m3,

Viscosidad del aire η=1.8 10-5 kg/(ms).

La unidad fundamental de carga, o carga del electrón es e=1.6•10-19 C

MONTAJE EXPERIMENTAL SIMULADO

Se introduce

La intensidad del campo eléctrico, actuando en la barra de desplazamiento titulada Campo eléctrico.

Se pulsa sobre el botón Nueva gota.

Para poner en marcha el reloj se pulsa el botón En marcha, y para parar el reloj se pulsa el mismo botón pero ahora con el título Parar.

Para conectar el campo eléctrico, se pulsa el botón titulado Conectar, para desconectar el campo eléctrico se pulsa el mismo botón pero ahora con el título Desconectar.

...