Experimento de Millikan

EXPERIMENTO DE MILLIKAN

Resumen
Con el objetivo de determinar la carga eléctrica del electrón, se considera el experimento de Millikan. Este consiste en dejar pasar gotas de aceite a través de un campo eléctrico producido por dos placas paralelas cargadas. Sobre cada gota actúa la fuerza de fricción, la fuerza de gravedad y la fuerza de Arquímedes. Relacionando estas fuerzas se obtuvo unaexpresión que permite calcular la carga eléctrica del electrón y se demostró que la carga esta cuantizada.

MARCO TEORICO

Robert Millikan realizo experimentos en los cuales midió la magnitud de la carga de un electrón , y demostró la cuantizacion de la carga elemental de esta carga. Utilizo dos placas metálicas paralelas, un atomizador que permite pasar las gotas de aceite a través de unorificio pequeño en la placa superior. Haciendo incidir un haz de luz para iluminar las gotas de aceite, que son observada a través de un microscopio. Se considera una sola gota de aceite de radio y carga , con el campo eléctrico desactivado, la gota desciende en un medio viscoso ɳ a una velocidad terminal ; cuando el campo eléctrico se activa, la gota se mueve hacia arriba a una velocidad terminal.Fricción de Stokes:
(1)
(2)
En este último caso actúa el peso, el empuje del aire y la fuerza eléctrica dirigida hacia arriba. Considerando estas dos situaciones sobre la misma gota se tiene:

(3)
Si expresamos la magnitud del campo eléctrico en términos de la diferencia de potencial entre placas, y la distancia , la expresión (3) es:
(4)

Expresando las velocidadescomo, para y con los tiempos de descenso y de ascenso de la gota de aceite en recorrer una distancia .
(m/s) (5)
(m/s) (6)
El radio de la gota de aceite, donde ρ = 871 Kg/ y ρaire = 1.29 Kg/ son densidades de masa de la gota y el aire. El valor de
= (7)

PROCEDIMIENTO

Primero se visualiza una gota que se mueve entre las dos marcas, cuya distancia entre ellas es 0.1 mm para las gotas1, 2 y 3. Y de 0.2 mm para las otras gotas, se registra el tiempo t1 cuando la gota se he dejado caer, luego se registra el tiempo t2 cuando esta empieza a ascender (presencia del campo eléctrico). Mantenga la gota, anule el campo eléctrico y repita las cuatro o cinco veces para un número de 50 o más gotas. Complete la tabla y analice los datos.












ANALISIS DE DATOS EINTERPRETACION DE DATOS

En esta práctica se trató de reproducir el experimento con el cual se demostró la cuantizacióncubanización de la carga, que fue realizado por Millikan durante los años 1900-1913. Para ello se midieron los tiempos en los que unas gotas de aceite recorrieron cierta distancia dentro de un condensador de placas paralelas, el primer tiempo correspondía a la situación en la que lafuerza que actuaba sobre las gotas solo era gravitacional, y el segundo corresponde a cuando se aplicó una diferencia de potencial entre las placas para generar un campo eléctrico constante y que así las gotas sufrieran una aceleración por el efecto de la fuerza eléctrica.
Debido al componente estadístico de este experimento, pues todas las gotas estudiadas no poseían las mismas dimensiones, serecolectaron una cantidad significante de datos para así al final compararlos estadísticamente.
A partir de los tiempos de aceleración de la gravedad y por la acción del campo eléctrico para diferentes gotas, se calcularon las respectivas velocidades por medio de las ecuaciones (5) y (6). El radio de cada gota se calculó por medio de la ecuación (7) con los valores de la viscosidad del aire (η),densidad del aire (ρaire) y densidad del aceite (ρ) presentados en el marco teórico. Por último se calculó la carga de cada gota con la ecuación (4). Los datos medidos con los respectivos resultados de los cálculos se presentan en la tabla 1.
TABLA 1. Parámetros de las gotas de aceite en el experimento de Millikan

t1 (tiempo en caída libre) [s]
t2 (tiempo en aceleración por el campo) [s]...