Catálogo general eXperimentos de FísiCa

ExpErIMEnTOs InTrODuCTOrIOs
P6.1.2
Determinación de la carga elemental eléctrica según Millikan y comprobación de la cuantización de la carga
- Medición de la tensión de suspensión y la velocidad descenso (P6.1.2.1)
No de Cat. Artículo
559 411 Aparato de Millikan 1 1 1 1
559 421 Alimentación para el aparato de Millikan 1 1 1 1
313 033 Cronometro electrónico 1 2
501 46 Cables, 100 cm, rojo/azul, par 3 4 3 3
524 013 Sensor-CASSY 2 1 1
524 220 CASSY Lab 2 1 1
524 034 Unidad Timer 1 1
501 461 Cables, 100 cm, negro, par 1 1
500 421 Cable de experimentación, 19A, 50 cm, rojo 1
Adicionalmente se requiere:
PC con Windows XP/Vista/7
Histograma para comprobar la cuantificatión de la change
208 ExpErIMEnTOs DE FísICA
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P6.1.2.1
P6.1.2.2
P6.1.2.3
P6.1.2.4
1 1
FísICA ATóMICA y nuCLEAr
A través del método de la gota de aceite, R.A. Milikan logró demostrar la
naturaleza cuántica de minúsculas cantidades de electricidad en 1910. El
logro suspender gotas de aceite cargadas mediante un campo eléctrico
vertical proveniente de un condensador de placas, y, a partir del radio r
y la intensidad de campo eléctrico E, pudo determinar la carga q de una
gota suspendida:
4π
3 ρ ⋅ g
q = ⋅ r ⋅
3 E
ρ: densidad del aceite
g:
aceleratión de la gravedad
El descubrió además que la carga q solo aparece como un múltiplo exacto
de la carga e del electrón. Sus experimentos son ejectuados en dos
variantes.
En la primera variante, experimentos P6.1.2.1 y P6.1.2.3, de ellas se calcula
el campo eléctrico
E U
=
d
d:
distancia entre placas
a partir de la tensión U en las placas del condensador, para la cual la gota
de aceite observada apenas queda suspendida. Luego, para determinar
el radio se mide la velocidad de des-censo v 1 de la gotita sin la presencia
del campo eléctrico. Del equilibrio entre el peso y la fricción de Stokes
se obtiene
4π
3
⋅ r ⋅ ρ ⋅ g = 6π
⋅ r ⋅ η ⋅v
3
η:
viscosidad
Experimento de Millikan
P6.1.2.1
Determinación de la carga elemental
eléctrica según Millikan y comprobación
de la cuantización de la carga - Medición
de la tensión de suspensión y la velocidad
descenso
P6.1.2.2
Determinación de la carga elemental
eléctrica según Millikan y comprobación
de la cuantización de la carga - Medición
de la velocidad de ascenso y de la
velocidad de descenso
P6.1.2.3
Determinación de la carga elemental
eléctrica según Millikan y comprobación
de la cuantización de la carga - Medición
de la tensión de suspensión y la velocidad
descenso con CASSY
P6.1.2.4
Determinación de la carga elemental
eléctrica según Millikan y comprobación
de la cuantización de la carga - Medición
de la velocidad de ascenso y de la
velocidad de descenso con CASSY
1
En la segunda variante, experimentos P6.1.2.2 y P6.1.2.4, se observa a
las gotitas de aceite que no están exactamente suspendidas, sino que
ascienden con una pequeña velocidad v 2. Para ellas se cumple
q U 4π
3
⋅ = ⋅ r ⋅ ρ ⋅ g + 6π
⋅ r ⋅ η ⋅v
d 3
Adicionalmente se mide la velocidad de descenso v 1 como en los experimentos
P6.1.2.1 y P6.1.2.3. La precisión en la medición de la carga q
puede ser mejor haciendo subir y bajar varias veces a la gotita de aceite
una distancia determinada midiendo los tiempos totales de subida y bajada.
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