Millikan

[pic 1]

Resumen

El experimento “la gota de aceite de Millikan” realizado en 1906 por Robert

Millikan. Consistía en observar pequeñas gotas de aceite cargadas

negativamente, entre dos placas de metal que generaban campo eléctrico. Al

aplicar diferencia de potencial logro obtener las fuerzas que interactúan sobre

la gota y la carga eléctrica de esta. Finalmente demostró que la carga eléctrica

neta es un múltiplo entero de la carga del electrón.

Objetivos

• determinar la carga eléctrica de una gota de aceite.
•  Verificar que la carga eléctrica está cuantizada.

Marco teórico

(Una gota aceite de masa “m” y cargada negativamente, al caer por el aire

actúa una fuerza producida por su peso “mg” y otra contraria llamada fuerza

viscosa “Fv” que es proporcional a rapidez de caída de la gota “vf” (F=Kvf). Por

efecto de la aceleración de la gota “vf“ es contante y la “Fv“ aumenta hasta

igualar el peso.

                                         mg=Kvf (1)     y donde  m= (2)[pic 2]

                                       (a: es el radio de la gota,y es la densidad del aceite)[pic 3]

Al ser la gota sometida a una diferencia de potencial “V”, actúa un campo

eléctrico uniforme “E” y una fuerza eléctrica de magnitud “qE” sobre esta, en

dirección contraria al peso. Por lo tanto la gota subirá con una rapidez vr. Pero

en este caso Fv va en igual sentido que la fuerza de gravedad, lo que al sumar

las fuerzas se obtiene que :

             qE=mg+Kvf (3)    

 Entonces de (1) y (3)  se obtiene  q =  (4)[pic 4]

La ley de Stokes relaciona la rapidez de caída con el radio de un cuerpo

esférico presente en un medio viscoso:

a=(5) Donde 𝞰 es el coeficiente de viscosidad del aire.[pic 5]

Es necesario aplicar un factor de corrección para la viscosidad del aire, debido

a que la ley de Stokes no es estrictamente valida para pequeñas velocidades.

      (6)[pic 6]

De (6) y (5) se obtiene el radio de la gota  a=   (7)[pic 7]

Donde b= 8,20x (constante), p es la presión barométrica en pascales, d es[pic 8]

la separación de las placas (electrodos), g es la aceleración de gravedad.

Remplazando el radio en (2) y luego

(2) en (3) se obtiene: 

                           q= (8)[pic 9]

Donde

q: carga de la gota en Coulomb

d: separación de electrodos

ρ: densidad del aceite en [pic 10]

𝗀: aceleración de gravedad en [pic 11]

𝞰: viscosidad del aire en poise (Ns/m2)  

b: constante: 8,20x10-3 Pa-metro

p: presión barométrica en Pascales

a: radio de la gota

: velocidad de caída en m/s [pic 12]

: velocidad de subida en m/s [pic 13]

V: diferencia de potencial entre los electrodos

E: campo eléctrico entre los electrodos

Desarrollo experimental

 Lista de materiales

•  Equipo de Millikan. Pasco, modelo AP – 8210
• Fuente de poder (alto voltaje)
•  Multitester digital
•  Cronómetro manual
•  Pié de metro
• Cables de conexión
• Cámara digital
• Televisor

Esquema del montaje en el experimento

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                                                                  Esquema Nº2 Aparato de Millikan.

Descripción experimental

1. Medimos el voltaje aplicado a las placas.

2. Medimos la resistencia del termistor para calcular la Tº dentro de la

cámara.

3. Pulverizamos aceite dentro de la cámara de gotas, y las cargamos

mediante la fuente de Torio.

4. Observamos mediante el foco las gotas de aceite que entran a la

cámara. Notando a su vez unas cuadriculas separadas por 0.1mm.

5. Fijamos nuestra atención en una de las gotas y con el switch en la

posición neutra, registrando la distancia que recorre en un tiempo

determinado (mediante el cronometro manual).

6. Luego con la misma gota registramos su distancia y tiempo, esta vez

con la placa cargada.

7. Repetimos el procedimiento con otra gota.

Resultados

Se saben los siguientes valores:

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