Experiencia De Millikan[1]

Objetivo: medir la carga eléctrica de un electrón

si tenemos un pequeño cuerpo material de masa conocida, y lo bombardeamos con electrones podremos lograr que se adhieran a él un numero entero de electrones adquiriendo una carga
q= ne -

Si a este cuerpo que está cargado con n electrones, lo colocamos dentro de un campo eléctrico variable veremos que se suspende en el espacio eléctrico cuando la fuerza eléctrica que actúa sobre la carga resulte igual a su peso que actua sobre su masa
fuerza eléctrica F E =E.q
Campo eléctrico: E carga q de lo n electrones
peso (m.g)
+ + + + - - - - -

Entonces: la fuerza eléctrica = fuerza gravitacional o
E . q = m . g o
E . ne - = m . g
Si medimos el campo eléctrico E que mantiene suspendido al cuerpo de masa m conocida y sabiendo que se conoce el valor de la gravedad se puede calcular la carga de los electrones:
ne- = m . g
E
Ahora queda resolver el valor de n

Para averiguar el valor de n debemos bombardear con otra lluvia de electrones al cuerpo que tenemos suspendido en el campo eléctrico.
Podrían pasar dos cosas
1- adquirir una x cantidad de electrones, además de los que tenía rompiendo el equilibrio. La fuerza del campo superaría al peso y el cuerpo ascendería hacia la placa positiva generadora del campo eléctrico;
2- perdería x electrones (1,2,3, … n)cayendo sobre la placa inferior que es negativa, también productora del campo eléctrico.

La velocidad que adquiere el cuerpo en su ascenso o descenso, debería ser proporcional a la cantidad de electrones que s e adicionen o se pierdan, según el caso, respecto a los que mantenía en equilibrio .

si medimos las velocidades de ascenso o caida del pequeño cuerpo con diferente cantidad de carga será posible determinar el salto de velocidad que le imprime a la carga de cada electron que se agraga o extrae; ¿como lo hacemos?
trasladando los valores obtenidos en cada una de las mediciones de velocidad de ascenso o caída a un gráfico como el siguiente:

Vel con (n+4)e -
Vel con (n+3)e -
Vel con (n+2)e -
Vel con (n+1)e -
Cuerpo en equilibrio
Cargado con ne -
Vel con (n-1)e -
Ve= variación de velocidad producida
Vel con (n-2)e - por un electrón
Vel con (n-3)e -

Con estas mediciones es posible conocer la velocidad de Ve, que le imprime al cuerpo, un electrón.
Entonces necesitamos saber cuál es la velocidad Ve que tenían los n electrones que lo mantenían en equilibrio, para esto relacionamos la velocidad conferida al cuerpo por los n electrones (Vne) respecto de la velocidad adquirida por un solo electrón (Ve)
Vne = n
Ve

relación de fuerzas análisis velocidad proporcional
La fuerza eléctrica es igual al peso. Por lo tanto, la esfera quedará suspendida en el campo eléctrico y su velocidad nula + + + + - - - - + + + + - - - - F eléctrica =q.ne - Peso= m.g Velocidad = 0 CUANDO LA ESFERA QUEDA SUSPENDIDA EN EL CAMPO ELECTRICO

relación de fuerzas análisis velocidad proporcional En este caso sólo actúa el peso cuya magnitud era igual a la fuerza eléctrica ejercida por los ne - Por lo tanto, la magnitud de la velocidad V1 equivale al efecto producido sobre la esfera por los ne - : V1=ne - CUANDO SE CORTA EL CAMPO ELÉCTRICO Peso= m.g V1= caída libre =V.ne -

Relación de fuerzas análisis velocidad proporcional CUANDO CAMBIAMOS EL SENTIDO DEL CAMPO ELÉCTRICO Acá la fuerza actuante sobre la esfera es exactamente el doble (F E +P) que la ejercida sin el campo eléctrico. Si coincidentemente V2 resulta el doble que V1 queda demostrado que V1= Vne- y que la velocidad es proporcional a la carga de la esfera - - - - - - - - + + + + + + + + Peso= m.g F. eléctrica=q.ne - V2= deberá ser el doble de V1

Millikan demostró que V1 es Vne - y que la velocidad V con que se mueve el cuerpo pequeño de masa m en el campo eléctrico E constante, es proporcional a la carga de electrones que le quita o le agrega.
La carga del electrón quedó demostrada que es
1,6 x 10 -19 Coulomb

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Experiencia De Millikan[1]

by florencia on Jul 28, 2009

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