Experimento De Millikan


Escuela Superior de Física y Matemáticas
Instituto Politécnico Nacional, México D. F.


Medición de carga del electrón por el método de Millikan

Grupo: 5FM2 Equipo: No. 4 Número de páginas: 7



Moisés Alfonso Espinosa


Resumen
La medida de la carga eléctrica de un electrón era, en su tiempo, desconocida, dado que solo se tenía una relación de carga /masa de esa partícula, así enel año 1909 se diseñó y realizó el primer experimento para medir la carga del electrón. Realizando el mismo procedimiento se encontró que la carga era del , además que las carga de las gotas eran múltiplos de esa carga.
Introducción
Thomson realizó sus experimentos usando rayos catódicos, la investigación sobre estos rayos se inició a finales del siglo XIX y consistía en la creación de un tubode vacío con dos electrodos en su interior. Los resultados de ese experimento demostraron que las partículas tenían carga negativa, además que independientemente del material que se usara para el electrodo, la relación q/m era constante, lo que significaba que las partículas responsables de los rayos catódicos eran siempre iguales y no dependían del material de partida. También, la relación q/mera muy inferior a la ya conocida del átomo de hidrógeno. Con esto, Thomson ya pudo predecir que había descubierto una partícula fundamental con un peso muy inferior al átomo de hidrógeno, el electron.
En el año 1909 Robert Millikan y Harvey Fletcher diseñaron y realizaron el primer experimento para medir la carga del electrón. Hasta entonces los electrones sólo habían podido ser observados enforma de rayos catódicos, pero con ellos sólo se podía determinar la relación entre su carga y su masa. Con este experimento, Millikan logró medir el valor de la carga y, por tanto, también el de la masa. Para ello supuso que la carga del electrón (lo cual nosotros no supusimos) era la fundamental y, en consecuencia, la carga de cualquier cuerpo sería un múltiplo de dicha cantidad.
Ahora, pensemos enuna cámara cerrada con dos placas paralelas, se atomizan pequeñas gotas de un aceite, de densidad . Algunas de estas gotas se electrizan levemente en el momento de ser proyectadas. Lógicamente, cada gota empieza a caer verticalmente por la acción de la gravedad (Fig.1 a), la fuerza de empuje por el aire y además ejerce sobre las gotas una fuerza de resistencia que se opone a su movimiento. Estafuerza, para un pequeño cuerpo esférico, satisface la ley de Stokes, entonces las fuerzas que siente una gota son:

Donde η es la viscosidad del fluido (aire) en el que caen las gotas de aceite y son datos conocidos y su velocidad de caída, es un dato que se puede medir. Así cuando la gota alcanza la velocidad límite se puede obtener el radio

Ahora cuando se aplica un voltaje, a las placas estasgeneran un campo eléctrico, el cual afectara el movimiento de la gota, la cual la hace ascender o descender dependiendo de cómo se aplique al campo y cuanta carga tenga (Fig. 1 b y c), así las fuerzas que se siente son:

Así solo midiendo las gotas que ascienden, se tiene que:

Entonces a carga se puede obtener cuando se mueve con velocidad límite

El problema es que la carga depende del radioy esta varia de gota a gota, así se para poder la carga se debe medir una velocidad sin aplicar voltaje y otro aplicando voltaje, para que se puede calcular el radio de la gota y así la carga.
Con lo anterior dicho, nuestra propósito es medir las velocidades limites o mejor dicho el tiempo que tarda en recorrer un distancia las gotas con campo y sin campo eléctrico para obtener el radio y lacarga.

Procedimiento experimental
Material.-
Aceite.
Atomizador.
Placas paralelas.
Fuente de poder.
Linterna.
Microscopio.
Desarrollo.
En el experimento se trabaja con un aparato compacto que tiene todas las conexiones, por lo que solo hay que conectarla a la fuente. El aparato (Fig. 2), como se reconoce, básicamente cuenta con una cavidad cilíndrica pequeña con dos placas en sus extremos, con...