Podczas wyznaczania ładunku elementarnego metoda Millikana stwierdzono, ze przy...

Podczas wyznaczania ładunku elementarnego metoda Millikana stwierdzono, ze przy napięciu U=100V kropelka oleju umieszczona pomiędzy okładkami kondensatora pozostawała w spoczynku. Jaki ładunek znajdowała się na kropelce, jeżeli jej średnica wynosiła 2r=10^-3mm, a gęstość oleju 936kg/m^3? Odległość między okładkami kondensatora, wewnątrz którego znajdowała się kropelka oleju d=1cm. Ilu ładunkom elementarnym e=1,602*10^-19C odpowiada ten ładunek?

Rozwiązanie wybranego zadania z fizyki

Skoro kropelka pozostawała w spoczynku, to oznacza, że jej ciężar był równoważony przez siłę elektrostatycznego oddziaływania.

Zapiszemy wzorami równowagę sił

W otrzymanej zależności nie znamy natężenie (E) jednorodnego pola elektrostatycznego panującego pomiędzy okładkami kondensatora. Możemy je wyznaczyć ze wzoru na różnicę potencjałów (napięcie) pomiędzy okładkami kondensatora:

Teraz możemy obliczyć ładunek zgromadzony na kropli:

W otrzymanej zależności nie znamy masy kropli oleju. Aby ją wyznaczyć skorzystamy ze wzoru na gęstość i objętość kuli. Stąd całkowity ładunek wynosi:

Teraz możemy obliczyć, jakiej ilość ładunków elementarnych odpowiada ten ładunek

Odp. Na kropelce oleju znajdował się ładunek o wartości 4,8*10^-19C. Odpowiadał on 3 ładunkom elementarnym.