FUNDAMENTOS DE FISICA MODERNA MEDICION DE LA CARGA DE UN ELECTRON UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA OSWALDO IVAN HOMEZ LOPEZ G1E13Oswaldo

R OBERT M ILIKAN (Morrison, San Marino, 1953) Físico estadounidense de origen escocés. Tras doctorarse en la Columbia University de Nueva York (1895), realizó estudios postdoctorales en las universidades de Berlín y Gotinga ( ). Recibió numerosos reconocimientos, entre los que destaca el premio Nobel de Física en Realizó además estudios sobre la absorción de los rayos X, el movimiento browniano de los gases, el espectro ultravioleta y, en los últimos años de su vida, investigó la naturaleza de los rayos cósmicos, precisando la variación estacional de su intensidad con la altitud.

E XPERIMENTO DE M ILIKAN

En este experimento se utilizó un pulverizador el cual contiene aceite, mediante este instrumento se rocía gotas de aceite encima de una placa metaliza circular, la cual contiene una perforación, P, a través del cuál en ocasiones las gotas pasan a la placa inferior como se observa en el esquema(Diapòsitiva 4).

E XPERIMENTO DE M ILIKAN Después de pasar una de las gotas por la placa, esta es iluminada por una lámpara de arco, lo cual sirve para observar por medio de un microscopio de baja potencia, el cual se enfoca a la observación entre las placas Cuando las gotas de aceite se encuentran con potencial cero estas caen con velocidad constante, es decir, únicamente sujetas a la gravedad.

E XPERIMENTO DE M ILIKAN La velocidad final es alcanzada antes de entrar al enfoque del microscopio, momentos antes de que la gota toque la placa inferior se cierra el circuito mediante el interruptor esquema (Diapòsitiva 4), en la caída la gota desciende mediante una fuerza

E XPERIMENTO DE M ILIKAN

Esta fuerza es contrarrestada casi en su totalidad por la fuerza de fricción provocada por la acción del aire FR. Sin embargo una vez que se cierra el circuito la placa inferior queda cargada con carga negativa, de lo que aplicando la ley de Coloumb los electrones de las gotas de aceite suben, debido a la repulsión.

E XPERIMENTO DE M ILIKAN

En base a la diferencia de distancias al momento de descender, determinada mediante líneas horizontales marcadas en el campo visual del microscopio y los tiempos marcados mediante un cronometro se determina la velocidad de la gota de aceite.

E XPERIMENTO DE M ILIKAN Una vez que asciende la gota de aceite gracias al la acción de la fuerza de repulsión entre partículas, podemos determinar, además de los resultados obtenidos para medir la velocidad.

E XPERIMENTO DE M ILIKAN mediante la ley de Stokes, podemos determinar que la fuerza resistente del aire es Donde " v " la velocidad; "r" radio de la gota; " h” las capas de cualquier fluido que se deslizan unas respecto a otras con distinta velocidad. La fuerza debe ser proporcional a la superficie de contacto y a la diferencia de velocidad entre las capas e inversamente proporcional a la separación entre ellas

E XPERIMENTO DE M ILIKAN Un parámetro importante es la densidad del aceite, donde debemos de considerar que el volumen considerado, esta determinado por: recordemos, además que la masa puede expresarse en función de la densidad:

E XPERIMENTO DE M ILIKAN Sustituyendo la relación de la densidad de la gota de aceite tendremos: La fuerza electrostática es: La fuerza total con la que asciende será:

E XPERIMENTO DE M ILIKAN esta fuerza será neutralizada por la fuerza de rozamiento causada por el aire ( F r ), para que suba con velocidad constante: Despejando tenemos:

E XPERIMENTO DE M ILIKAN En esta fórmula la determinación de la carga es lo único que no se conocía en los cálculos. Millikan considero conveniente modificar el campo eléctrico externo, una formulación consideraba que el modificar el campo externo también variaría la velocidad de descenso de la gota de aceite. Millikan encontró que la carga de la gota nunca era menor de 1.6x10 –19 C, pero que además siempre era un múltiplo de un valor entero de dicho valor. Lo cual significa que la carga esta cuantizada.

VIDEOS Y REFERENCIAS WI ikan/millikan.html ikan.htm