¡Descarga Experimento de Millikan: Determinación de la Carga del Electrón y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Electromagnetismo solo en Docsity!
Fredy Rojas
Laboratorio: Experimento de
Millikan
Materiales
Esta práctica se encuentra motivada en la determinación experimental de la carga del electrón y su naturaleza. El valor de la carga del electrón es una de las constantes físicas de la naturaleza el cual es de 1,602176487 × 10-19 C ± 4 × 10-27 C [REF].
DESCRIPCIÓN
Se introducen unas gotas de aceite de densidad conocida electrizadas por rozamiento al interior de un condensador de placas paralelas. La acción combinada de las fuerzas gravitatoria y eléctrica en presencia de un fluido viscoso permite determinar la carga adquirida por la gota de aceite electrizada justo cuando la gota ( partícula de aceite estudiada ) alcanza su velocidad terminal; esto es, que se encuentra en una situación de “equilibrio de fuerzas”, incluyendo la fuerza de rozamiento.
EXPERIMENTAL
La figura muestra el esquema general de la práctica.
- Microscopio y medidor micrométrico
- Ajuste del microscopio
- Cámara de Millikan (Capacitor de placas paralelas)
- Caja de conexión a fuente de voltaje DC para el capacitor de placas paralelas
- Fuente de iluminación
- Ajuste para la lámpara
- Atomizador de aceite.
- Conexión alto voltaje
- Soporte universal
Figura 1. Montaje Laboratorio Experimento de Millikan
Fredy Rojas
Laboratorio: Experimento de
Millikan
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El componente esencial del experimento es el capacitor de placas paralelas ya que al aplicar una diferencia de potencial de varios cientos de voltios, electrizan por rozamiento diminutas gotas de aceite que han sido atomizadas al interior de las placas paralelas del capacitor.
En ausencia de campo eléctrico (o voltaje aplicado a las placas) la gota desciende por acción de la gravedad. Sin embargo, al observarse a través del microscopio la gota parece que está ascendiendo, debido a que el microscopio proporciona una imagen invertida. El ascenso de la gota es lento, teniendo en cuenta que el volumen de la gota es muy pequeño, y que ella está inmersa en un fluido viscoso (aire). Una vez se acciona el campo eléctrico se puede observar que algunas gotas aceleran su ascenso, mientras que otras cambian su trayectoria en dirección opuesta. La dirección ascendente o descendente de las gotas depende del tipo de carga adquirida por cada una de ellas, y su velocidad depende de la magnitud de esta carga adquirida.
La velocidad de cada una de las gotas puede medirse con ayuda de un cronómetro y de la escala micrométrica presente el ocular del microscopio gracias a que el microscopio.
La velocidad de cada una de estas gotas electrizadas puede modificarse de manera controlada a través del voltaje aplicado entre las placas del condensador.
La configuración experimental mostrada en la figura 1 muestra el aparato de Millikan. El sistema de iluminación debe estar conectado a una diferencia de potencial de ± 6 volts a.c.
En primer lugar, calibrar ocular del microscopio con el micrómetro de tal manera que pueda leerse la escala de la regla micrométrica.
Al conectar la fuente fija (300 V d.c.) y la variable (0 a 300 V d.c.) El interruptor del conmutador permitirá invertir la polaridad del capacitor.
Ajustar la tensión del capacitor a un valor entre 300 V y 500 V y atomizar las gotas de aceite al interior del capacitor.
Seleccionar una gota de aceite y accionar el conmutador para mover la gota entre el
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A partir de las fuerzas que afectan a la partícula cargada, la caída y el aumento de la velocidad de la gota de aceite al interior del campo eléctrico está dada por:
v 1 = 6 πrη^1 ( QE + 43 π r^3 g ( ρ 1 − ρ 2 ) )
v 2 = 1
6 πrη (
QE − 4
π r^3 g ( ρ 1 − ρ 2 ) )
A partir de estas ecuaciones puede determinarse la carga y el radio de las gotas de aceite así:
Q = C 1 v 1 + v 2 U √ v^1 − v^2 C 1 = 92 πd
η^3
g ( ρ 1 − ρ 2 )
Con r = C 2 √ v 1 − v 2 C 2 =^32
η^3
g ( ρ 1 − ρ 2 )
Recomendación:
- Calibrar la escala micrométrica a su debida correspondencia en mm.
- Tomar la medida de al menos 20 gotas de aceite, realizar una tabla y graficar
