Fisica III

GUIA DE PRÁCTICA FÍSICA
Código de registro: RE-10-LAB-023-001

Versión 1.0

UNIVERSIDAD DEL VALLE
LABORATORIO DE FÍSICA III
Práctica Nº 1

MEDIDA DE LA UNIDAD FUNDAMENTAL DE CARGA
(PRACTICA VIRTUAL)

1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO.Thomson determinó en el siglo XIX la relación carga/masa de los electrones
y se dio cuenta que sus medidas mostraban que la cuantización de la cargaera posible y que podía existir una porción mínima de carga eléctrica; aún
así, había bastantes físicos que opinaban que los rayos catódicos o
anódicos tenían naturaleza ondulatoria. Por tanto, la experiencia de
Thomson fue un importante argumento, pero no decisivo, de la existencia
del electrón. La medida de su carga fue realizada por el físico americano
Millikan en 1909.
El objetivo de laexperiencia era la
determinación de la cantidad de carga que
lleva una gotita de aceite. La experiencia
constaba de dos partes realizadas con la
misma gotita.
1. La determinación de la su masa o
radio midiendo la velocidad de caída
en ausencia de campo eléctrico.
2. La determinación de su carga
midiendo la velocidad en presencia
de campo eléctrico.

Millikan comprobó que el valor de lacarga de cada gota era múltiplo entero de la
cantidad 1.6·10-19 C. La carga eléctrica está, por tanto, cuantizada. Dicha cantidad
se denomina cantidad fundamental de carga o carga del electrón.
Así como una varilla de vidrio frotada adquiere propiedades eléctricas, otras
sustancias se comportan de manera similar. Las gotitas producidas en el
atomizador, adquieren electricidad por fricción, acontinuación, pasan a través de
un orificio, al interior de una cámara formada por dos placas horizontales de un
condensador. Un microscopio permite observar el movimiento de cada gota en el
interior de la cámara.

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1.1

Versión 1.0

Determinación del radio de la gota en ausencia de campo
Cada gota cae bajo la acción de supropio peso, pero la fuerza de la
gravedad es anulada por la resistencia del aire, por lo que cae con
velocidad límite constante. Midiendo esta velocidad se determina el
radio de la gota. Despreciamos la fuerza de empuje del aire, ya que la
densidad del aceite es del orden de 800 kg/m3 y la densidad del aire tan
sólo de 1.29 kg/m3.
Suponemos que la gota es una esfera de radio R.
Cuando semueve con velocidad límite constante

Despejando la velocidad límite

Siendo  la densidad del aceite y  la viscosidad
del aire.
1.2

Determinación de la carga de la gota con el campo eléctrico
conectado
Cuando se aplica una diferencia de potencial a las placas del
condensador se establece un campo eléctrico. El sentido del campo
eléctrico es tal, que la gota se eleva con velocidaduniforme. Midiendo
esta velocidad se determina la carga de la gota. Si la gota ha adquirido
una carga positiva q y está en un campo E dirigido hacia arriba, las
fuerzas sobre una gota que asciende se muestran en la figura.
Suponiendo que ha alcanzado la velocidad límite
constante

Conociendo que:
m = .V
r3
Despejamos la velocidad v' :

y

V = 4/ 3 π

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Versión 1.0

Los datos necesarios para realizar la experiencia son:
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densidad del aceite  de 800 kg/m3,
viscosidad del aire  es de 1.8 10-5 kg/(ms).
La unidad fundamental de carga, o carga del electrón es e=1.6·10-19 C
La velocidad v o v’ expresado en mm/s
Radio de la gotita expresado en µm (micras)
Campo eléctrico expresado en N/C2. COMPETENCIAS.
El alumno demuestra que la carga eléctrica esta cuantizada y determina que
la unidad fundamental de carga es igual a 1.6 x 10-19C. (Carga del electrón o
protón).
3. MATERIALES Y EQUIPOS
a) Una computadora
b) Tener instalado Máquina virtual de Java
c) Applet de Java Millikan
4. PROCEDIMIENTO
a) Ubicar el programa Applet de Java e iniciarlo.
b) Introducir en el Applet,...