L’esperimento di Millikan Gianfreda, Nocera, Pirelli, Primiceri, Rizzello, Stella. Liceo...

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L’esperimento di Millikan La quantizzazione della carica elettrica Gianfreda, Nocera, Pirelli, Primiceri, Rizzello, Stella. Liceo Scientifico “G. C. Vanini” Casarano (LE)
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  • Lesperimento di Millikan Gianfreda, Nocera, Pirelli, Primiceri, Rizzello, Stella. Liceo Scientifico G. C. Vanini Casarano (LE)
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  • Millikan nacque a Morrison (USA) nel 1868, da una famiglia di origine inglese. Fece numerose scoperte nel campo dellelettricit determinando in modo accurato la carica dellelettrone e dimostr di conseguenza la quantizzazione della carica. Robert A. Millikan
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  • Nel 1909 Robert Millikan fu il primo a misurare la carica dellelettrone, attraverso lesperimento della goccia dolio, ottenendo gi una precisione dello 0.1%: Q = (1.592 0.0017) 10 -19 C Larticolo definitivo (1913) gli valse, 10 anni pi tardi, il riconoscimento del premio Nobel. Alfred Nobel In ordine: Adams, Michelson, Einstein e Millikan
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  • Lesperimento consiste nellutilizzare il metodo della goccia cadente. Questo metodo permise a Millikan di valutare la carica elementare di elettricit e di provare empiricamente lesistenza degli elettroni.
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  • Piano di base (1) Microscopio con oculare e micrometro (2) Condensatore piano (3) Dispositivo per illuminare (4) Nebulizzatore dolio (5) Pompetta di gomma per olio (6) Base dappoggio (7) Olio (di densit nota ) Alimentatore (corrente continua) Computer e Webcam
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  • Agendo sulla pompetta si immettono delle goccioline dolio nella cameretta delimitata dallarmatura del condensatore piano e dal coperchio in plastica, nel quale sono presenti due appositi forellini. Le goccioline passano allinterno del condensatore attraversando il secondo forellino. Alcune goccioline si caricano elettricamente per effetto della frizione con laria e, tramite il campo elettrico, possono essere accelerate lungo lasse verticale, lungo il quale agiscono: la forza peso; la spinta di Archimede; la forza viscosa ; la forza elettrica.
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  • F peso = mg F archimede = aria g V goccia F viscosa = 6 vR con v = velocit di deriva, R = raggio particella, = coefficiente di attrito viscoso F elettrica = qE
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  • Il condensatore scarico: il campo elettrico al suo interno nullo. Il condensatore carico: tra le sue facce si crea un campo elettrico E pari a E = V/d
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  • Una volta individuata una gocciolina carica, si agisce sulla tensione, fino a raggiungere lequilibrio tra tutte le forze, alla tensione V eq Allequilibrio si ha: Allequilibrio la forza viscosa (che la forza che si oppone al movimento della gocciolina dolio) nulla. ma mg uguale a:
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  • Misurati empiricamente V eq e v d, si ricava R e si sostituisce in: Successivamente, spegnendo il campo elettrico (V=0), la gocciolina si muove a una certa v d ed eguagliando il peso alla forza viscosa, si ottiene:
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  • Ricavando ne dallequazione precedente, Millikan ottenne in ogni suo esperimento multipli della carica elettrica elementare e. Da ci, ne dedusse che la carica elettrica quantizzata poich i valori di n trovati erano ogni volta numeri interi (in sostanza, n pu assumere valori come 1, 2, 3, 4, 5, 6..fino allinfinito, senza mai assumere valori come, ad esempio, 1.35 o 5.2)
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  • GocciolineVoltt (s)d (mm)vd (m/s)E (N/C)R (m)nen 1348301,86,0000E-055,8000E+047,5614E-072,6862E-191,6766E+00 2392181,26,6667E-056,5333E+047,9705E-072,7930E-191,7433E+00 3335131,29,2308E-055,5833E+049,3788E-075,3249E-193,3235E+00 4252251,87,2000E-054,2000E+048,2831E-074,8763E-193,0436E+00 5235130,64,6154E-053,9167E+046,6318E-072,6837E-191,6751E+00 6330130,64,6154E-055,5000E+046,6318E-071,9111E-191,1928E+00 7299221,88,1818E-054,9833E+048,8299E-074,9785E-193,1073E+00
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  • GocciolineVoltt (s)d (mm)vd (m/s)E (N/C)R (m)nen 116817,941,005,5741E-052,8000E+047,2882E-074,9826E-193,1099E+00 237721,002,301,0952E-046,2833E+041,0216E-066,1153E-193,8169E+00 34559,471,201,2672E-047,5833E+041,0989E-066,3057E-193,9357E+00 422238,001,604,2105E-053,7000E+046,3343E-072,4754E-191,5450E+00 526021,823,001,3749E-044,3333E+041,1446E-061,2472E-187,7842E+00
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  • GocciolineVoltt (s)d (mm)vd (m/s)E (N/C)R (m)nen 15689,681,001,0331E-049,4667E+049,9218E-073,7182E-192,3207E+00 25667,371,001,3569E-049,4333E+041,1371E-065,6167E-193,5056E+00 356616,352,001,2232E-049,4333E+041,0797E-064,8078E-193,0008E+00 456619,941,005,0150E-059,4333E+046,9130E-071,2621E-197,8774E-01
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  • Dallanalisi dei dati e dalla successiva elaborazione degli stessi si pu verificare la quantizzazione della carica elettrica, in accordo con le previsioni teoriche e compatibilmente con i limiti dellapparato strumentale.
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  • Il valore attualmente noto della carica dellelettrone Q = (1.602 176 487 0.000 000 040) 10 -19 C