f_t_septima_edicion

25.6 El electrón volt 507
carga opuesta (véase figura 25.10). La magnitud de la intensidad de campo se puede controlar
por medio de una resistencia variable intercalada en el circuito eléctrico. El campo se ajusta
hasta que la fuerza eléctrica ascendente que actúa sobre la gota sea igual a la fuerza gravitacional
descendente, de modo que la gota de aceite quede inmóvil. En estas condiciones
donde q — carga neta de la gota de aceite
m = masa de la gota de aceite
g = aceleración de la gravedad
qE = mg (25.12)
La intensidad de campo E , como se determinó por la ecuación (25.11), es función del voltaje
aplicado y y de la separación de las placas d. Por tanto, la ecuación (25.12) se vuelve
V
q — = mg
d
y la magnitud de la carga sobre la gota de aceite se determina por
mgd
V
(25.13)
La diferencia de potencial V se puede leer directamente en un dispositivo adecuado llamado
voltímetro, incorporado al circuito. Se conocen los otros parámetros.
Las cargas observadas por Millikan no siempre fueron iguales, pero él demostró que la
magnitud de la carga era siempre un múltiplo entero de una cantidad básica de carga. Se supuso
que esa carga mínima debía ser la carga de un solo electrón y que las otras cantidades resultaban
de dos o más electrones. Los cálculos de la carga electrónica por este método nos dan
e = 1.6065 X 10-'9C
lo cual concuerda en gran medida con los valores obtenidos con otros métodos.
El electrón volt
Consideremos la energía de una partícula cargada que se mueve a través de una diferencia
de potencial. Se dispone de varias unidades para expresar la medida de esta energía, pero la
mayoría de las unidades que nos son familiares resultan inadecuadas porque son demasiado
grandes. Consideremos, por ejemplo, una carga de 1 C acelerada a través de una diferencia de
potencial de 1 V. En este caso, su energía cinética será
EC = qEd = qV
= (i c)(i v) = i c •v
Desde luego, el coulomb-volt es un joule. Pero 1 C de carga es demasiado grande cuando se aplica
a partículas individuales, y la unidad correspondiente de energía (el joule) es también muy grande.
La unidad de energía más conveniente en física atómica y nuclear es el electrón volt (eV).
El electrón volt es una unidad de energía equivalente a la energía adquirida por
un electrón que es acelerado a través de una diferencia de potencial de 1 volt.
El electrón volt difiere del coulomb-volt en el mismo grado que la diferencia en la carga de
un electrón y la carga de 1 C. Para comparar las dos unidades suponga que calculamos la
energía en joules adquirida por un electrón que ha sido acelerado a través de una diferencia
de potencial de 1 V:
EC = qV
= (1.6 X 10 19 C)(l V)
= 1.6 X 10^ 19 J
Por tanto, 1 eV equivale a una energía de 1.6 X 10~19 J.