Electromagnetismo

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIAPAS
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVÍL
CAMPUS I

Profesor: Ing. Fidel Alejandro Díaz Molinari.

Asignatura: Electromagnetismo y óptica.

Alumno: Samuel R. Ramírez Argüello

Temas:

• Medición de la carga elemental y el experimento de Robert Millikan.
• Un dipolo en un campo eléctrico.
• Energía potencial de un dipolo eléctrico.

Semestre: 4°

Grupo:“B”

Tuxtla Gutiérrez, Chiapas a 28 de Enero de 2011.
Introducción

Medición de la carga elemental
Cabe aclarar lo siguiente: Las expresiones “carga elemental” o “mínima carga posible” no se refieren a ningún impedimento de tipo tecnológico; no estamos hablando del mínimo valor de carga eléctrica que podía medirse. Se trata de una de las más profundas realidades de la física que conocemos: lacarga de cualquier objeto en el universo es la suma de todas las cargas elementales que lo componen, y no podemos encontrar ningún objeto que tenga carga de un valor menor a lo que llamamos “carga elemental” (salvo, por supuesto, que su carga total sea cero). Por más que mejoremos nuestros instrumentos, haciéndolos más precisos y exactos, la carga eléctrica elemental siempre va a estar ahí. Losavances tecnológicos pueden hacer que se mida su valor con más precisión (y de hecho esto ha sucedido), pero no que descubramos otra carga.
El electrón, partícula fundamental en el estudio de la electrónica, fue descubierto en virtud de la aportación hecha por el inglés William Crookes, quien observó el fenómeno producido al establecer una diferencia de potencial entre dos electrodos o terminalesmetálicas colocadas en el interior de un tubo de vidrio en el cual hay un gas a baja presión. Cuando se producía la diferencia de potencial, el electrodo negativo o cátodo emitía rayos que por provenir del cátodo fueron denominados rayos catódicos.
La carga elemental (mejor conocida como electrón) tiene una carga negativa y debido a ello es posible detectar su trayectoria mediante una cámara deionización. Los electrones se manifiestan de diversas maneras: como corriente eléctrica o flujo de electrones en un conductor; en las lámparas incandescentes que los emiten; en los bulbos o válvulas electrónicas que funcionan por el salto de éstos entre dos electrodos; en las celdas fotoeléctricas en las cuales al incidir un rayo de luz le arranca electrones que pueden ser recogidos en forma decorriente eléctrica, o bien, en un aparato de televisión en el cual las imágenes en la pantalla fluorescente son dibujadas por un rápido haz de electrones emitidos a través del cañón electrónico.
Las principales características físicas de un electrón son:
a) Masa = 9.11 x 10-28 gr = 9.11 x 10-31 Kg
b) Carga = -1.6 x 10-19 C
El valor numérico de la unidad eléctrica fue estimado por G. Johnstone en1881, y en 1891 este físico lo llamó electrón. ¡Ojo! No se estaba refiriendo de esta manera a lo que hoy llamamos la partícula subatómica electrón, sino al valor de la carga elemental: la idea y las evidencias de que la carga eléctrica no puede tomar cualquier valor sino que es discreta es previa a nuestro conocimiento sobre la existencia de partículas subatómicas. Más tarde, cuando se comprobó laexistencia de las partículas subatómicas, se vio que los protones y los electrones tienen carga eléctrica, cuyo módulo es de un electrón, pero de polaridad opuesta.
Experimento de Robert Millikan
Pero para poder demostrar firmemente la existencia de esta unidad de carga, era necesario medirla fehacientemente, y no sólo estimarla por métodos indirectos. Los primeros intentos de medirlafracasaron. Hasta que Robert Millikan, con un abordaje más que ingenioso, logró dilucidar la cuestión. Vamos a ver cómo.
El experimento de la gota de aceite fue un experimento realizado en 1909 para medir la carga elemental (la carga del electrón).
El experimento implicaba equilibrar la fuerza gravitatoria hacia abajo con la flotabilidad hacia arriba y las fuerzas eléctricas en las minúsculas gotas de...