En 1909, Robert Millikan déterminé que l'électron a une charge de 1.60x10 ^ -19 Coulombs. Il a déterminé en équilibrant l'attraction gravitationnelle sur les gouttelettes d'huile contre le champ électrique nécessaire pour maintenir les gouttelettes de tomber. Une seule goutte aurait plusieurs électrons en excès, de sorte que le diviseur commun de la charge sur plusieurs gouttelettes a donné la charge d'un électron unique. Dérivé de cette expérience, une question commune des étudiants en physique d'introduction est aujourd'hui combien d'électrons en excès sont sur une sphère chargée si sa charge totale est trouvée par l'expérience d'être Coulombs "x", en supposant que vous connaissez déjà la charge d'un seul électron?
Instructions
1 Supposons que vous avez déterminé la charge d'une goutte d'huile pour être, par exemple, 2,4 x 10 ^ -18 Coulombs. Notez que le caret «^» se réfère à exponentiation. Par exemple, 10 ^ -2 égal à 0,01.
2 Supposons également que vous savez à l'avance que la charge d'un électron est 1.60x10 ^ -19 Coulombs.
3 Diviser la charge excédentaire totale par la charge connue d'un seul électron.
En continuant avec l'exemple ci-dessus, 2,4 x 10 ^ -18 divisé par 1,60 x 10 ^ -19 est le même que 2,4 / 1,60 fois 10 ^ -18 / 10 ^ -19. Notez que 10 ^ -18 / 10 ^ -19 est le même que 10 ^ -18 ^ 10 * 19, ce qui équivaut à 10 2,4 / 1,6 = 1,5. Donc, la réponse est de 1,5 x 10, ou 15 électrons.
Conseils et avertissements
- Un problème plus difficile est de résoudre pour le nombre d'électrons sans connaître la charge d'un électron au préalable. Par exemple, vous pouvez constater que les cinq gouttelettes ont des charges de 2,4 x 10 ^ -18, 3,36 x 10 ^ -18, 1,44 x 10 ^ -18, 2,08 x 10 ^ -18, et 8,0 x 10 ^ -19. Trouver la charge d'un électron unique devient alors une question de la résolution pour le commun diviseur de 240, 336, 144, 208 et 80. Le problème ici est que les chiffres sont si grands. Une astuce pour simplifier davantage le problème est de trouver les différences entre les nombres à proximité. 240-208 = 32. 2 x 80-144 = 16. Ainsi, le nombre 16 ressorte. La division 16 dans les 5 points de données d'origine montre ceci est en fait la bonne réponse. (Lorsque les chiffres ont une marge d'erreur importante, le problème devient très difficile en effet.)