Verificar el principio de la cuantización de la carga

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO[pic 1]

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE FISICA

ESCUELA PROFESIONAL DE FISICA

FISICA EXPERIMENTAL V

[pic 2]

Semestre 2017 2

Cusco – Perú

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE FISICA

ESCUELA PROFESIONAL DE FISICA

FISICA EXPERIMENTAL V

EXPERIMENTO DE MILLIKAN

1.- OBJETO

• Verificar el principio de la cuantización de la carga.

2.- INTRODUCCION

Desde finales del siglo XIX se conoce con buena precisión la relación carga/masa del electrón. Estas mediciones se realizaron en tubos de rayos catódicos, desviando la dirección del movimiento de cargas por medio de campos eléctricos o magnéticos.

En 1913, Robert Millikan reporto el valor por él medido para la carga del electrón. El método utilizado por Millikan consistió en introducir pequeñas gotas de aceite en una cámara vacía. Las gotas de aceite se electrizan por fricción mediante el pulverizador. Cuando las gotas de aceite llegan al condensador, estas caerán debido a su peso. Sin embargo, se puede aplicar una diferencia de potencial entre las placas del condensador para mover las gotas hacia abajo o hacia arriba. Si medimos la velocidad de bajada y subida de las gotas de aceite podremos calcular la carga neta de la gota examinada.

Cuando una gota cae se mueve en un fluido, la fuerza de resistencia, debido a la fricción con el aire, está dada

Ff = 6πη vg r      

Donde: vg es la velocidad de la gota; r, el radio de la gota de aceite; η, es la viscosidad de aire (1.855*10−5kg/(m.s) y ρa es la densidad del aceite (800 Kg/m3).

Para una gota que se mueva con velocidad constante hacia abajo y hacia arriba, la suma de las fuerzas aplicadas a la gota de aceite deben ser cero.[pic 3]

Cuando la gota baja con velocidad constante (velocidad límite) debido a que  la magnitud de su peso es igual a la magnitud de la fuerza de fricción:

mg  = 6πηvg1 r 

Donde: m es la masa de la gota, g la aceleración de la gravedad, vg1 es la velocidad de bajada de la gota.

El radio de la gota cuando baja se determina por:

[pic 4]

Cuando la gota sube con velocidad constante el diagrama de fuerzas es: [pic 5]

[pic 6]     

[pic 7]

Donde vg2 es la velocidad de subida de la misma gota del primer caso; q es su carga, V, es la diferencia de potencial entre las placas; d, es la distancia entre las placas.

La ecuación anterior nos permite calcular la carga contenida en la gota de aceite.

3.- EQUIPO

* Equipo del experimento de Millikan.

* Un cronometro.

* Una regla graduada.

4.- PROCEDIMIENTO

1. Instalar el equipo del experimento de Millikan, con se muestra en la foto.

[pic 8]

2. Conectar los plug dorados en el condensador de placas paralelas.

3. Conectar estos plugs con dos cables a la fuente de 0 .. 500 V, el positivo es la placa superior y el negativo es la inferior.

4. Conectar a las terminales de la lámpara la fuente de 12 VAC.

5.- Conectar el adaptador a la línea de alimentación.

6.- Enfocar adecuadamente la escala desplazando el microscopio y el ocular de esté.

7.- La escala es de 0 hasta 10, la intersección de los ejes es en 5, la mínima división es de 0.1, la ganancia del microscopio es 2.

8.- Llenar con aceite el depósito del atomizador de aceite hasta la mitad, conectar la pera de goma al atomizador y colocarlo adecuadamente, para permitir que las gotas puedan ingresar al condensador.

 9.- Presionar la pera de goma: Observe mediante el microscopio el movimiento de las gotas.

10.- Escoger una gota para realizar el estudio: Medir el tiempo (∆t) que tarda en recorrer una distancia (∆x), cuando no hay campo eléctrico.

11.- Conectar la fuente de las placas hasta 300 V, medir el tiempo (∆t) que tarda en recorrer una distancia (∆x), en presencia de campo eléctrico (siempre debe ser la misma gota para los pasos 10 y 11).

12.- Realizar el mismo procedimiento cinco veces como mínimo.

5.- ANALISIS DE DATOS:

1.- Determinar las velocidades de las gotas de aceite con y sin campo eléctrico.

2.  Determinar el radio de las gotas de aceite.

...