Pratica 3 - Experiência de Milikan

Relatório da prática 3 da disciplina Princípios de Física Moderna - Física UFC.

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
LICENCIATURA PLENA EM FÍSICA












Prática 3: Experiência de Millikan







Elissandro Aquino Mendes(343766)
Disciplina: Princípios de Física Moderna
Professor: José Alves








Fortaleza
2013

2. Objetivos

- Determinar experimentalmente a carga do elétron;
Material

- Aparelho de Millikan;
- Fonte de tensão 0..600V e 6,3 VAC;
- Multímetro;
- Escala micrométrica;
- Nível circular;
- Lâminas de vidro 18X18 mm;
- Cabos (08);
- Cronômetro (dois);
- Chave comutadora;
- Óleo de silicone;
- Câmera (FlexCam);
- Monitor de TV;
Fundamentos
Tendo sua existência postulada pelo físico irlandês George Johnstone
Stoney (1826-1911) como resultado de seus trabalhos em eletroquímica, o elétron,
nome cunhado por Stoney,foi considerada como sendo uma “partícula
fundamental da eletricidade”. Sua descoberta real se deu devido aos trabalhos de
J.J. Thomson (1853-1940) ao estudar os tubos de raios catódicos, onde ele também
estabeleceu claramente o elétron como uma partícula fundamental dando assim
um carácter mais geral a partícula.
Entretanto as características do elétron ainda tinha que ser determinadas;
tal objetivo foi atingido como resultado dos trabalhos de Robert Andrews Millikan
(1868-1953)com a famosa experência da gota de óleo que iremos reproduzir
nessa prática.Thomson chegou a trabalhar na obtenção da carga do elétron,
utilizando-se de uma câmara de Wilson, que se baseia em um processo de
condensação, permitinado a observação de aglomerados de partículas carregadas
em forma de gotículas, chegou ao valor para a carga do elétron, porém, com um
erro elevado, de 2,2 x 10
-19
C.
Em 1909, Millikan, iniciou a busca pelo valor da carga do elétron,
utilizando-se de uma processo de carregar uma corrente de água com elétrons.
Assim ele conseguiu deduzir que a carga dos mesmo se apresentava em múltiplos

3. de um determinado valor, porém, a experiência era por demais imprecisa para
total convencimento. Na busca por resultados mais precisos, em 1910, idealizou o
seguinte aparato, agora baseado em óleo ao invés de água, evitando assim o
impacto da evaporação da água nos resultados:


Vemos que gotículas de óleo eram pulverizadas entre duas placas onde se
mantinha uma diferença de potencial. Ao serem pulverizadas as gotículas
ganhavam uma certa quantidade de eletricidade estática e então, ao entrarem no
campo elétrico das placas podia-se controlar a força resultante nas gotas, forças
que eram: força da gravidade, força devido a viscosidade e força elétrica,
mediante a variação da intensidade da diferença de potencial aplicada. Assim,
realizando a observação da ação de variações da diferença de potencial sobre as
gotas, Millikan deduziu que a carga em cada gota somente podia estar presente
em múltiplos de um determinado valor, qual seja, o valor da unidade de carga
elétrica.Segue uma foto do aparelho real usado por Millikan em seus
experimentos:

4. Procedimento 1
Calibração da escala micrométrica do equipamento

Devido a complexidade do aparanto experimental e do pouco tempo e
tamanho da turma, o mesmo já se encontrava montado e calibrado. Nos foi dada
as devidas orientação sobre como o procedimento de calibragem foi executado.
A calibragem fornecida foi de 30 divisões = 0,89mm.

Procedimento 2
Determinação da carga do elétron.

Pelos mesmos motivos dados no procedimento 1, não realizamos
detalhadamente as medições, porém, nos foi mostrado o procedimento de
observação das gotas no aparelho de TV e de como foram obtidas os valores
contidos na planilha que nos foi fornecida para realização dos cálculos.
Anexamos ao relatório a planilha e os gráficos resultantes.
Questionário (respostas)

1. Faça um gráfico da carga total de cada gota em função do raio da mesma.
R: Em anexo.

2. Suponha que os sinais das cargas nos prótons e elétrons fossem invertidos,
positivo para os elétrons e negativo para os prótons. O que mudaria no
experimento de Millikan?
R: No resultado final não teremos alteração.

3. Nos fundamentos a força devido ao empuxo foi desprezada. Atribua
valores numéricos aos parâmetros necessários e calcule a intensidade de
cada uma das forças que atuam sobre a gota. Calcule quantas vezes cada
uma dessas forças é maior que o empuxo.
R: Em anexo.


4. Qual o valor médio da carga do elétron obtida na prática ?
R: 1.96x10
-19
.

5. 5. Qual o erro percentual do valor obtido para a carga do elétron em relação
ao valor da literatura ?
R: Valor retirado da literatura: 1,6021773x10
-19

Erro percentual de cerca de 23%.


6. Usando-se uma fonte radioativa que acompanha o experimento (Am-241,
que emite partículas alfa), é possível alterar a carga das gotas. Se uma gota,
inicialmente neutra, capturar uma partícula alfa, o que mudaria no
experimento de Millikan?
R: Deveriamos passar a considerar a massa da partícula. Sendo a massa da
partícula alfa maior que a so elétron, a força peso passaria a ter maior
representatividade nos cálculos.

Conclusão

Apesar de indireta a experiência mostrou-se bem interessante. Pudemos
ver como pode ser difícil a obtenção de confirmações experimentais de grandezas
e/ou teorias científicas. O aparato montado para o presente experimento deixou
claro também o engenho dos cientistas que orinalmente o engendraram.
Considero a prática bem instrutiva e motivante, apesar de indireta.
Bibliografia

Fisica IV, Sears & Semansky 12ed.
Física Básica, Moysés Nussenzveig.
http://www.fisica.net/eletricidade/Reproducao_do_Experimento_de_Millikan.pdf
http://www.if.ufrgs.br/~betz/iq_XX_A/quantCarg/aQuantCargAd_2.htm