Experimento de Millikan y la carga del electrón G1E15Oscar Oscar Javier Mora Gil Fundamentos de física moderna Prof. Jaime Villalobos.

Experimento Realizado por Millikan y Fletcher en 1909 con el propósito fundamental de medir la carga del electrón, el concepto base era realizar un equilibrio de fuerzas entre la fuerza debida a la gravedad (arriba- abajo) y la flotabilidad por densidad de fluidos junto con las fuerzas eléctricas (abajo-arriba), estas ultimas serían generadas por un campo eléctrico debido a dos placas.

Experimento

Procedimiento Como se dijo antes, el experimento trabaja con dos placas horizontales, creando un campo eléctrico uniforme, y mediante el uso de cuatro agujeros, tres de ellos para iluminación y otro para análisis microscópico, se pudo hacer la visualización de la gota en el espacio del experimento. Esta gota de aceite para máquinas de vacío fue suministrada por una niebla fina de la misma.

Procedimiento La gota se deja caer y se calcula su velocidad terminal v1 en ausencia de campo eléctrico. La fuerza de fricción que actúa sobre la gota puede ser calculada usando ley de Stokes: donde v1 es la velocidad terminal (es decir, la velocidad en ausencia de campo eléctrico) de la gota que cae, η es la viscosidad del aire, y r es el radio de la gota.

Procedimiento El peso Fg es el volumen V multiplicado por la densidad ρ y la aceleración de la gravedad g. Sin embargo, lo que se necesita es el peso aparente. El peso aparente en el aire es el peso real, menos el peso del aire que desplaza la gota. Para una gota perfectamente esférica el peso aparente puede expresarse como: A velocidad terminal, la gota de aceite no está acelerando. Así la fuerza total que actúa sobre ella debe ser cero. Así las dos fuerzas Fd y Fg deben cancelarse una a otra (esto es, Fd = Fg). Esto implica que:

Procedimiento Una vez se ha calculado r, Fg puede calcularse fácilmente; ahora el campo se vuelve a encender, y la fuerza eléctrica sobre la gota es: donde q es la carga de la gota de aceite y E es el campo eléctrico entre las placas. Para placas paralelas: donde V es la diferencia de potencial y d es la distancia entre las placas.

Procedimiento Una de las formas concebibles para calcular q sería ajustar V hasta que la caída de la gota de aceite se mantenga estable. Entonces podríamos igualar FE con Fg. Pero en la práctica esto es muy difícil hacerlo con precisión. Además, la determinación de FE resulta difícil debido a que la masa de la gota de aceite es difícil de determinar sin volver de nuevo a la utilización de la Ley de Stokes. Un enfoque más práctico es hacer de V hasta un poco mayor para que la gota de aceite se eleve con una nueva velocidad terminal v2. Entonces:

Montaje 1909

REFERENCIAS [1] https://es.wikipedia.org/wiki/Experimento_de_Millikan