L'esperimento di Millikan

Nel 1909 Millikan cercò di dimostrare che la carica elettrica si presenta in unità naturali e granulari che hanno la stessa grnadezza di carica.
Si utilizza un apparecchio formato da due spesse lastre metalliche, su cui è possibile portare le cariche elettriche per mezzo di una batteria per creare nel mezzo delle forze elettriche. Sulla lastra superiore, si colloca un tubo di vetro, la cui estremità inferiore è in metallo, al fine di completare la lastra e di creare un campo elettrico definito. Le batterie sono collegate alle lastre per mezzo di un commutatore, grazie al quale è possibile invertire le cariche presenti sulle lastre e, di conseguenza, il verso stesso del campo elettrico generato dalle medesime.
Si spruzzano sopra al tubo delle minuscole sfere di plastica. Queste, passando attraverso un foro presente sulla base del tubo, entrano tra le due lastre. In assenza di campo elettrico, cadono a velocità costante, in quanto la forza di gravità è contrastata dall'attrito esercitato dall'aria. Trasportando delle cariche sulle lastre, tuttavia, si osserva che alcune sferette salgono, altre scendono. Inverttendo le cariche per mezzo del commutatore, si osserva che le particelle che prima scendevano, ora salgono, e vicersa. In entrambi i casi, inoltre, si nota che la velocità di ogni partiella differisce da quella delle altre e rimane costante. Si può quindi ipotizzare che la differente velocità sia dovuta non alle caratteristiche della singola sfera, comune a tutte (si tratta di sfere di diametro

[math]1,8\ \mu m[/math]
e di massa
[math]2,8\cdot 10^{-14}\ g[/math]
, ma dalla carica elettrica presente.
Isolando una singola sferetta, si osserva che questa, per la forza di gravità, scende. Trasferendo la giusta quantità di carica sulle lastre, questa rimane in equilibrio (= forza addizionale).
Si sa che una forza produce un effetto proporzionale alla vlecità del corpo che subisce la forza. Per comodità, quindi, si strudia il comportamento della particella grazie alla velocità. Si introduce tra le due lastre un reticolo, grazie al quale sarà possibile calcolare la velocità della particella. Spinta dalla sola forza gravitazionale, percorre 12 divisioni del reticolo in 5 secondi. Addizionando alla forza di gravità anche la forza addizionale, invertendo la polarità delle lastre col commutatore, la particella percorre 48 divisioni in 5 secondi. A questo punto, si interviene sulla sfera con i raggi X, in grado di modificare la carica presente. La variazione di carica sulla particella altera l'equilibrio che esisteva tra la forza di gravità e quella addizionale, pertanto la particella tende comunque a scendere, con velocità diverse. Si procede, quindi, ad effettuare più misurazioni della velocità della sfera, variando la carica presente con i raggi X e utilizzando la forza addizionale per muoverla. Si registrano i seguenti dati:
- 22 divisioni in 5s.
- 46 divisioni in 5s.
- 34 divisioni in 5s.
- 13 divisioni in 5s.
- 12 divisioni in 5s (in questo caso la sfera si è mossa verso l'alto).
Si può osservare che i dati raccolti sono tra di loro tutti multipli interi di 11,8.

Si conclude, quindi, che la carica presente sulla sferetta cambia secondo unità naturali. Di conseguenza, esistono unità elementari di carica, di cui tutte le cariche sono composte.

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