Experimento de Millikan

El experimento de la gota de aceite fue realizado por Robert Millikan y Harvey Fletcher en 1912 para medir la carga elemental (la carga del electrón).

Este experimento implicaba equilibrar la fuerza gravitatoria (dirigida hacia abajo) con la flotabilidad (dirigida en sentido contrario a la gravitacional) y las fuerzas eléctricas en las minúsculas gotas de aceite cargadas suspendidas entre dos electrodos metálicos fuertemente acelerados.

Usando un campo eléctrico conocido, Millikan y Fletcher pudieron determinar la carga en las gotas de aceite en equilibrio mecánico.

Después de mejorar su configuración experimental, publicó su estudio seminal en 1913.

Conociendo el campo eléctrico, se determina la carga en la gota.

Repitiendo el experimento para muchas gotas, Millikan demostró que los resultados podían ser explicados como múltiplos enteros de un valor común 1,592x10-19 C, la carga de un único electrón.

Experimentando con los rayos catódicos Thomson descubrió en 1897 unos corpúsculos (como él los llamó) negativamente cargados, con una masa unas 1800 veces más pequeña que la de un átomo de hidrógeno.

Resultados parecidos habían sido encontrados por George Francis FitzGerald y Walter Kaufmann.

En 1923, Millikan, ganó el Premio Nobel de física, en parte debido a este experimento.

Al aplicar una diferencia de potencial entre las placas, se crea un campo eléctrico uniforme en el espacio entre ellas.

Se utilizó un anillo de material aislante para mantener las placas separadas.

Inicialmente , las gotas de aceite se dejan caer entre las placas con el campo eléctrico apagado.

Muy rápidamente alcanzan la velocidad terminal debido a la fricción con el aire en la cámara.

Se enciende entonces el campo y, si es lo suficientemente grande, algunas de las gotas comenzarán a subir.

Se selecciona una gota para observar la probable caída y se mantiene en el centro del campo de visión conectando y apagando el voltaje alternativamente hasta que todas las otras gotas habían caído.

Para una gota perfectamente esférica el peso aparente puede expresarse como:

A velocidad terminal, la gota de aceite no está acelerando.

Así la fuerza total que actúa sobre ella debe ser cero.

Ahora el campo se vuelve a encender, y la fuerza eléctrica sobre la gota es:

donde V es la diferencia de potencial y d es la distancia entre las placas.

Un enfoque más práctico es hacer de V hasta un poco mayor para que la gota de aceite se eleve con una nueva velocidad terminal v2.

Aunque todo esto podría haberse traducido en que Millikan había medido el valor de e, mejor que nadie en ese momento, la incertidumbre de un poco más grande podría haber permitido un mayor desacuerdo con sus resultados en la comunidad de físicos.