El experimento de la gota de aceite Millikan
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El experimento de la gota de aceite de Robert Millikan midió la carga del electrón. El experimento se realizó rociando una neblina de gotas de aceite en una cámara sobre las placas de metal. La elección del aceite era importante porque la mayoría de los aceites se evaporarían bajo el calor de la fuente de luz, haciendo que la gota cambiara de masa a lo largo del experimento. El aceite para aplicaciones de vacío era una buena opción porque tenía una presión de vapor muy baja. Las gotas de aceite podrían cargarse eléctricamente por fricción a medida que se rocían a través de la boquilla o pueden cargarse exponiéndolas a radiación ionizante. Las gotas cargadas entrarían en el espacio entre las placas paralelas. Controlar el potencial eléctrico a través de las placas provocaría que las gotas suban o bajen..
Cálculos para el experimento
Fre = 6πrηv1
donde r es el radio de caída, η es la viscosidad del aire y v1 es la velocidad terminal de la caída.
El peso W de la caída de aceite es el volumen V multiplicado por la densidad ρ y la aceleración debida a la gravedad g.
El peso aparente de la caída en el aire es el peso verdadero menos el empuje ascendente (igual al peso del aire desplazado por la gota de aceite). Si se supone que la caída es perfectamente esférica, se puede calcular el peso aparente:
W = 4/3 πr3g (ρ - ρaire)
La caída no se acelera a la velocidad terminal, por lo que la fuerza total que actúa sobre ella debe ser cero, de modo que F = W. Bajo esta condición:
r2 = 9ηv1 / 2g (ρ - ρaire)
r se calcula para que W pueda resolverse. Cuando se enciende el voltaje, la fuerza eléctrica en la caída es:
Fmi = qE
donde q es la carga en la gota de aceite y E es el potencial eléctrico a través de las placas. Para placas paralelas:
E = V / d
donde V es el voltaje yd es la distancia entre las placas.
La carga en la caída se determina aumentando ligeramente el voltaje para que la caída de aceite aumente con la velocidad v2:
qE - W = 6πrηv2
qE - W = Wv2/ v1
