Medida De Constantes Fundamentales

Laboratorio de Física

P RÁCT ICA IX

MEDIDA
DE
CONST ANT ES
FUNDAMENT ALES

Grupo
Grupo del Jueves
Andrés Pacheco, José
Ventura de Pedro, Santiago

Laboratorio de Física

1. Experiencia de la gota de Millikan
(Determinación de la carga del electrón)
En esta primera parte de la práctica determinaremos la carga de un electrón (carga
fundamental) mediante el experimento de lagota de Millikan. Dicho experimento se basa en
que una esfera cargada (gotas de aceite en nuestro caso) alcance una situación de equilibrio
anulando la fuerza gravitatoria; hacia abajo, con las fuerzas de flotabilidad y eléctrica; hacia
arriba.
Teniendo en cuanta todas las fuerzas que actúan sobre la gota de aceite, y que el campo
eléctrico esta creado por un condensador de placas paralelas yque por lo tanto el campo
eléctrico será: E = ∆V / d . Entonces la situación de equilibrio se alcanzara cuando:

q

∆V 4 3
= π r ( ρ − ρ ′) g
d
3

Donde ∆V , d , r , ρ , ρ ′ , g , son respectivamente diferencia de potencial, distancia entre la
placas, radio de las esferas, densidad de del aceite y del aire y gravedad en la superficie
terrestre. Si despejamos la carga de la expresión:4π ( ρ − ρ ′) gdr 3
q=
3∆V
Donde solo nos queda conocer el radio de las esferas. Y teniendo en cuenta la fuerza de
frenado que ejerce un fluido y la velocidad límite que se alcanza en este podemos calcular el
radio de las gotas de aceite con:

r=

18ηoVL  1 
18ηo ( ∆S / ∆t ) 
1
−k + k 2 +
= −k + k 2 +



2
( ρ − ρ ′) g  2 
( ρ − ρ ′) g 

Midiendo entonces para unaserie de gotas tiempos de caída y voltajes a los que la gota se
quede quieta podremos conocer la carga de esa gota. Y como esta carga debe ser un múltiplo
de e Millikan hallo su valor como el mcd entre todas sus medidas.

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Procederemos de la siguiente manera:
Primero nos aseguramos que todo está suficientemente limpio, conectamos la fuente de luz y
para comprobar queel microscopio está bien enfocado metemos el alambre por el orificio de
la placa superior del condensador y miramos si se ve bien.
Electrificamos la tapa de plástico y una vez colocada pulverizamos una serie de gotitas sobre el
orificio. Por el microscopio debemos observaremos una serie de puntos ligeramente brillantes
ascendiendo (el microscopio está invertido); si conectamos el generador depotencial en su
valor máximo y en la posición invertido observaremos que hay gotas que dejan de ascender
para caer (en la retícula) que son las gotas cargadas.
Elegimos una de esas gotas, siempre que no se desvíen horizontalmente, y medimos:
Potencial al cual la gota se frena y el tiempo que tarde en recorrer cuatro o más cuadros de la
cuadricula (Nosotros 6 cuadrados) . Repetimos el procesopara diferentes gotas y con las
expresiones anteriores obtendremos su radio y su carga que es lo que realmente deseamos
medir.
Las medidas tomadas han sido:

Gota

∆V (V ) ± 0, 29

∆t ± 0, 0029

1

140,00

41,2700

2

197,00

64,8000

3

161,00

41,0700

4

415,00

42,5500

5

310,00

55,8000

Tabla 1. Medidas experimentales

Para el cálculo teórico delradio y la carga necesitamos una serie de datos:
Viscosidad del aire y constante

η0 = 1.83.10-5 N s m-2

Densidad del aceite

ρ = 850 Kg m-3

Densidad del aire

ρ' = 1.29 Kg m-3

Aceleración de la gravedad

g = 9.81 m s-2

Separación entre las placas

d = 5.0 10-3 m

Espaciado de la retícula (un cuadro)

l = 4.17 10-4 m/cuadro

k = 8.12 10-8 m

Laboratorio de FísicaLos cálculos teóricos:

VLimite (m / s)

r ( m)

q(C )

n=q/e

6,06 10-5

7,34 10-7

4,94 10-19

3,08

3,86 10-5

5,78 10-7

1,71 10-19

1,07

6,09 10-5

7,36 10-7

4,33 10-19

2,81

5,88 10-5

7,23 10-7

1,59 10-19

0,99

4,48 10-5

6,26 10-7

1,38 10-19

0,86

Tabla 2. Velocidad límite, radio y carga

No vamos a hacer el mcd si no que vamos a...