Wissenschaft

Das Millikan Oil Drop Chemistry Experiment

Robert Millikans Öltropfenexperiment maß die Ladung des Elektrons. Das Experiment wurde durchgeführt, indem ein Nebel von Öltröpfchen in eine Kammer über den Metallplatten gesprüht wurde. Die Wahl des Öls war wichtig, da die meisten Öle unter der Wärme der Lichtquelle verdampfen und der Tropfen während des gesamten Experiments seine Masse ändert. Öl für Vakuumanwendungen war eine gute Wahl, da es einen sehr niedrigen Dampfdruck hatte. Öltröpfchen könnten durch Reibung elektrisch geladen werden, wenn sie durch die Düse gesprüht werden, oder sie könnten geladen werden, indem sie ionisierender Strahlung ausgesetzt werden. Geladene Tröpfchen würden in den Raum zwischen den parallelen Platten eintreten. Das Steuern des elektrischen Potentials über die Platten würde dazu führen, dass die Tröpfchen steigen oder fallen.

 

Berechnungen für das Experiment

F d=6πrηv 1

Dabei ist r der Tropfenradius, η die Viskosität der Luft und v 1 die Endgeschwindigkeit des Tropfens.

Das Gewicht W des Öltropfens ist das Volumen V multipliziert mit der Dichte ρ und der Erdbeschleunigung g.

Das scheinbare Gewicht des Lufttropfens ist das wahre Gewicht abzüglich des Aufwärtsschubs (gleich dem Gewicht der durch den Öltropfen verdrängten Luft). Wenn angenommen wird, dass der Tropfen perfekt kugelförmig ist, kann das scheinbare Gewicht berechnet werden:

W=4/3 πr 3 g (ρ – ρ Luft )

Der Tropfen beschleunigt nicht mit Endgeschwindigkeit, daher muss die auf ihn einwirkende Gesamtkraft Null sein, so dass F=W. Unter dieser Bedingung:

r 2=9ηv 1 / 2g (ρ – ρ Luft )

r wird berechnet, damit W gelöst werden kann. Wenn die Spannung eingeschaltet wird, beträgt die elektrische Kraft auf den Tropfen:

F E=qE

Dabei ist q die Ladung auf dem Öltropfen und E das elektrische Potential über den Platten. Für parallele Platten:

E=V / d

Dabei ist V die Spannung und d der Abstand zwischen den Platten.

Die Ladung auf dem Tropfen wird durch leichtes Erhöhen der Spannung bestimmt, so dass der Öltropfen mit der Geschwindigkeit v 2 ansteigt :

qE – W=6πrηv 2

qE – W=Wv 2 / v 1

Similar Posts

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.