Aufgabe MILLIKAN-Versuch Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe Robert Andrews MILLIKAN (1868 - 1953) Bundesarchiv, Bild 102-12631 / CC-BY-SA [ CC-BY-SA-3. 0-de], via Wikimedia Commons a) Erläutern Sie das physikalisch bedeutsamste Ergebnis des MILLIKAN-Versuchs. b) Skizzieren und beschreiben Sie das Wesentliche des Versuchsaufbaus. In einem vertikal gerichteten homogenen elektrischen Feld der Stärke \(10 \cdot 10^{ 4} \rm{\frac{V}{m}}\) schwebt ein positiv geladenes Öltröpfchen der Masse \(3, 3\cdot10^{-12}\rm{g}\). c) Erläutern Sie, wie das elektrische Feld gerichtet sein muss, damit sich der Schwebezustand einstellen kann. MILLIKAN-Versuch | LEIFIphysik. d) Berechnen Sie, wie viele Elementarladungen das Tröpfchen trägt. e) Bei den üblichen Elektrostatik-Versuchen in der Schule tritt die Ladungsquantelung nicht zu Tage. Nennen Sie einen Grund, woran dies liegt. Erhärten Sie ihre Aussage, indem Sie abschätzen wie viele Elementarladungen auf der Platte eines Kondensators sitzen, der die Kapazität von \(1, 0\rm{nF}\) hat und an dem die Spannung von \(5, 0\rm{kV}\) liegt.
Es gibt also einen kleinsten gemeinsamen Teiler der Messwerte – und dieser entspricht gerade der Elementarladung $e$ des Elektrons. Ihr Wert beträgt: $e = 1, 602 \cdot 10^{-19}~\text{C}$ Die Elementarladung ist eine Naturkonstante. Das bedeutet, dass ihr Wert mittlerweile exakt definiert ist, weil sich andere Größen von der Elementarladung ableiten lassen. Millikan-Versuch: Aufbau, Protokoll & Auswertung | StudySmarter. Die Elementarladung ist die kleinste Ladung, die in der Natur vorkommt. Jede Ladung, die größer als $e$ ist, ist also ein ganzzahliges Vielfaches davon: $Q = N \cdot e ~ ~ ~ \text{mit} ~ ~ ~ N=0, 1, 2, 3,... $ Ein Elektron trägt genau eine negative Elementarladung, also: $Q_e = -1e$ Ein Proton trägt genau eine positive Elementarladung, also: $Q_P = 1e$
Es herrscht ein Kräftegleichgewicht. Die Schwerkraft ist genauso groß wie die Auftriebskraft und die elektrische Kraft, die auf das geladene Öltröpfchen wirken zusammen. Die Gewichtskraft und die Auftriebskraft sind konstante Kräfte. Nur die elektrische Kraft kann angepasst werden. Um den Millikan-Versuch also durchzuführen, kann die Spannung angepasst werden, um mehr oder weniger elektrische Kraft auf den Tropfen wirken zu lassen. Millikan-Versuch zur Bestimmung der Elementarladung in Physik | Schülerlexikon | Lernhelfer. Wenn das Tröpfchen am Schweben ist, kannst du die Elementarladung berechnen, da es sich dann um ein Kräftegleichgewicht zwischen Schwerkraft, Auftriebskraft und elektrische Kraft handelt. Millikan-Versuch: Formeln Wie du zuvor festgestellt hast, wird beim Millikan-Versuch die Schwebemethode verwendet. Dazu muss ein Kräftegleichgewicht herrschen. Dieses haben wir bestimmt als Gewichtskraft ist gleich der Auftriebskraft und der elektrischen Kraft. Die Gewichtskraft F G wird berechnet mit der Masse m multipliziert mit der Fallbeschleunigung g Die Auftriebskraft wird bestimmt mit der Formel: Dabei ist die Dichte des Mediums und V das Volumen des Tröpfchens.
Elementarladung – gibt, und er konnte diese als erster relativ genau bestimmen. Grundgedanke und Versuchsaufbau zum Millikan-Versuch Wenn man Öl zerstäubt, erhält man winzige Tröpfchen, die durch den Vorgang des plötzlichen Teilens elektrisch geladen werden (positiv oder negativ). Ein Öltröpfchen fällt unter dem Einfluss der Schwerkraft nach unten, wird aber durch die Reibung in der Luft abgebremst, so dass die Fallgeschwindigkeit klein bleibt – genauso, wie sehr feine Regentropfen nur sehr langsam nach unten fallen. Die Reibungskraft ist von der Geschwindigkeit abhängig. Millikan versuch aufgaben lösungen und fundorte für. Je größer die Fallgeschwindigkeit wird, umso größer ist die Reibungskraft. Ist die Reibungskraft so groß wie die Gewichtskraft, heben sich beide Kräfte auf, und das Tröpfchen wird nicht weiter beschleunigt, sondern bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit weiter. Öltröpfchen beim Fallen in Luft (ohne elektrisches Feld): Nach einer sehr kurzen Beschleunigungsphase führt das Öltröpfchen eine gleichförmige Bewegung aus (v 0 = konst.
Nach sehr kurzer Zeit beobachtet man, dass das Tröpfchen mit der konstanten Geschwindigkeit von − 5 m v0 = 2, 6 ⋅10 s sinkt. Berechnen sie den Radius und die Ladung des Öltröpfchens. Die Viskosität der Luft ist − 5 Ns η = 1, 83 ⋅10 2 m. 191. In einem Millikankondensator mit einem Plattenabstand 5, 0 mm wird ein schwebendes Öltröpfchen mit dem Radius 9, 0*10 -4 mm beobachtet. Millikan versuch aufgaben lösungen kursbuch. Die Dichte des Öls beträgt 0, 9 g/cm³. Berechnen Sie die am Kondensator anliegende Spannung für den Fall, dass die Ladung des Öltröpfchens 5 e beträgt.
(Vgl. : bei Nebel sind die Tröpfchen so klein, dass sie in der Luft stehen und nicht herunterfallen. ) Öltröpfchen im elektrischen Feld Befindet sich das geladene Öltröpfchen zusätzlich in einem elektrischen Feld, wirkt eine weitere Kraft, nämlich die elektrische Kraft: Je nach Richtung des elektrischen Feldes bzw. je nach Vorzeichen der elektrischen Ladung des Öltröpfchens wirken Gewichtskraft F G und elektrische Kraft F el entweder in die gleiche (linkes Bild) oder in entgegengesetzte Richtung (rechtes Bild). Die elektrische Kraft hängt von der Ladung Q des Öltröpfchens sowie der elektrischen Feldstärke E und damit von der angelegten Spannung U ab. Sind elektrische Kraft und Gewichtskraft gleich groß und entgegengesetzt, herrscht ein Kräftegleichgewicht, und das Öltröpchen schwebt. Für den Schwebezustand gilt: Mit und ergibt sich für die Ladung des Öltröpfchens Ist die Gewichtskraft bekannt, so kann die Ladung eines Öltröpfchens mit dieser Gleichung leicht berechnet werden. Mit Hilfe des oben dargestellten Zusammenhangs lässt sich die Gewichtskraft eines Öltröpfchens aus der (messbareren) Fallgeschwindigkeit ohne elektrisches Feld abschätzen.
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