Na disciplina
de Fundamentos da Estrutura da Matéria da UCS nós, Júlia Bristot Matos, Júlia
Giacomet Thomazoni e Leonardo Müller, com supervisão do professor
Cláudio Antonio Perottoni, produzimos um material didático referente ao
experimento da gota de óleo realizado por Millikan em 1909. Através
dessa publicação, você será capaz de calcular a carga elétrica dessa
gota de óleo!
Experimento de Millikan da Carga de uma Gota de Óleo
Robert
Andrews Millikan foi um importante físico experimental que recebeu, em
1923, o Nobel de Física por seus trabalhos sobre o efeito fotoelétrico e
a medida da carga do elétron.
Millikan
desenvolveu, em 1909, um experimento no qual foi possível determinar
com precisão a carga elétrica elementar. Esse experimento bastante
simples faz uso da movimentação de uma pequena gota de óleo eletrizada
sob a ação de um campo elétrico e também sob a ação da gravidade.
Repetimos o experimento de Millikan e gravamos para que você possa
calcular também a carga do elétron a partir de algumas medições simples
com o uso do vídeo.
Para
calcular a carga do elétron, utilizamos a carga de algo extremamente
pequeno, uma gota de óleo. Para a realização do experiment0o, foi
montado o equipamento utilizando óleo em um pulverizador, um capacitor
de placas planas e paralelas, um retículo micrométrico para calibração,
uma fonte DC, uma chave reversora de polaridade, um multímetro, um
cronômetro, uma fonte de luz branca e uma câmera de celular.
Borrifamos
algumas gotículas de óleo no interior de uma câmara, entre as placas
eletricamente carregadas. Quando eletrizamos o capacitor, surge um campo
elétrico no seu meio. Caso a gotícula de óleo tenha carga (seja ela
positiva ou negativa) ela será atraída ou repelida, aumentando assim sua
velocidade em uma das direções.
O
vídeo foi dividido em dois momentos: o primeiro mostra a movimentação
da gota de óleo sem a ação do campo elétrico e o segundo é a gota de
óleo sofrendo a ação do campo elétrico com uma diferença de potencial de
300V.
Para
realizar a medida da carga do elétron deve-se calcular a velocidade da
gotícula nesses dois momentos. Para a realização das medidas é
necessário saber: a cada 10 pequenas divisões, temos 1 mm de distância.
O tempo deve ser medido com um cronômetro.
- Sem campo elétrico(E=0, não considerar o empuxo do ar sobre a gota)
A gota de óleo nesse momento sofre a ação de duas forças: a força peso e a força de fricção de Stokes (para objetos esféricos que se movem em um fluido viscoso). A partir disto, podemos descobrir o raio da nossa gota de óleo igualando as equações das forças
Manipulando a equação iremos obter:
Substituindo as constantes na fórmula, temos:
Agora, basta utilizar a velocidade calculada anteriormente para descobrir o raio da gota de óleo!
Vocês tem noção do tamanho do que estamos calculando? A ordem de grandeza do raio da gota se compara ao tamanho de bactérias e protozoários!
- Com campo elétrico (E>0)
Manipulando a equação (4) e substituindo as constantes, teremos:
Por último, aplicaremos uma correção na equação de Stokes para partículas muito pequenas.
Referências
Nenhum comentário:
Postar um comentário