EXPERIMENTO DE MILLIKAN

EXPERIMENTO DE MILLIKAN

Deivid SanabriaJennifer CuervoGiovanni Torres

Univesidad Disitrital Francisco Jose de Caldas

Facultad de Ciencias y Educacion

Licenciatura en Fsica

Fsica Moderna I

February 24, 2015

EXPERIMENTO DE MILLIKAN

OBJETIVO PRINCIPAL

Constatar la carga electrica de un electron.

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OBJETIVOS ESPECIFICOS

Calcular el radio de las gotas de aceite.

Calcular la carga electrica en cada gota de aceite.

Estimar el numero de paquetes mnimos de carga existentesen cada gota.

Utilizar tanto el metodo de suspension como el metodo deascenso y descenso.

Comparar los resultados obtenidos por los dos metodos.

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FUNDAMENTOS TEORICOSFriccion de Stokes

Fuerza producida por un fluido viscoso a un objeto esferico dondese relaciona las dimensiones, la velocidad y la viscosidad del fluidocircundante representada por la siguiente ecuacion:

Fvis = 6pirv

Esta fuerza es proporcional a la velocidad e inversamenteproporcional al movimiento del objeto esferico, esta aproximacionse puede realizar gracias a que el fluido se puede asumir comolaminar por poseer un numero de Reynolds muy pequeno.

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FUNDAMENTOS TEORICOSFriccion de Stokes

Figure: Diagrama de flujo laminar de la fuerza viscosa de Stokes

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FUNDAMENTOS TEORICOSCampo electrico en un condensador

El condensador es un dispositivo disenado para almacenar energaelectrica. Se compone de dos conductores aislados uno del otro,con cargas iguales y de signo opuesto.El campo electrico producido en el interior de un condensador deplacas planas viene dado por:

E =U

d

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FUNDAMENTOS TEORICOSCampo electrico en un condensador

Figure: Diagrama del condensador de placas paralelas

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FUNDAMENTOS TEORICOSFuerzas ejercidas por el campo gravitatorio

Es la fuerza producida por el campo gravitatorio terrestre esproporcional a la masa del cuerpo que experimenta dicha fuerza ypor tanto a su densidad.

~F = V~g

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MONTAJE

Figure: Montaje del Experimento de Millikan

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PROCEDIMIENTOMetodo de suspension

A continuacion se acciona el aspersor para dar salida a las gotasdel aceite y luego conectar el circuito para accionar el condensadorajustandolo a la tension requerida (400 a 600V ); luego de escogeralguna de las gotas suspendidas, se acciona el cronometrodesconectando simultaneamente el condensador de la fuentemidiendo as el tiempo transcurrido mientras la gota recorre lasdivisiones micrometricas escogidas.Aplicando las relaciones existentes entre la fuerza viscosa y lafuerza gravitacional, se puede calcular el radio de la gota as:

E =U

d

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PROCEDIMIENTOMetodo de suspension

Por tanto, la fuerza electrica

Felec = qoE

Donde qo es la carga de la gota de aceite.Se tendran otras dos fuerzas ejerciendose sobre la gota, las cualesson el peso de la misma y el empuje generado por el aire descritospor:

W = aceiteVg

Fempuje = aireVg

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PROCEDIMIENTOMetodo de suspension

Donde V es el volumen de la gota de aceite. Al realizar unasumatoria de fuerzas, se obtiene:

Fel ectrica = W Fempuje

qoU

d= aceiteVg aireVg

qo =d

UVg(aceite aire)

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PROCEDIMIENTOMetodo de suspension

Se sabe que existen tres fuerzas las cuales son la friccion viscosa, elpeso y el empuje; se conoce que el empuje y la friccion van endireccion contraria al peso

Fempuje + Fviscosa = W

Si se sabe que v dt , entonces el radio de la gota es:

r =

9d

2gt(aceite aire)Despues de obtenido el radio de la gota de aceite, se puedeproceder a hallar el volumen de la misma para as poder obtener lacarga de la gota en mencion.

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PROCEDIMIENTOMetodo de ascenso y descenso

De forma similar al metodo anterior se calculara la cargaanalizando las fuerzas que interactuan entre la gota. En este casola gota no va a estar suspendida por lo que se tendranmovimientos de ascenso y descenso produciendo una fuerza viscosahacia arriba Fvis1 cuando esta descendiendo y una fuerza haciaabajo Fvis2 cuando esta ascendiendo.Realizando el analisis de fuerzas se obtiene:

Fel ectrica + Fempuje + Fvisc1 = W + Fvisc2

qoU

d+ aire

(4

3pir3)g + 6pirv1 = aceite

(4

3pir3)g + 6pirv2

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PROCEDIMIENTOConstatacion de la carga electronica

Sabiendo que

qo = ne

La carga de la gota sera un multiplo de la carga electronicaobtenida por ambos metodos obteniendo as la carga electronica.

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