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Dazu ist der Bereich zwischen den Platten außerdem mit einer hellen Lampe beleuchtet. Mit einem Zerstäuber können Öltröpfchen zwischen die beiden Platten eingebracht werden. Millikan-Versuch – Erklärung Um zu verstehen, wie wir mithilfe des Millikan-Versuchs die Elementarladung bestimmen können, müssen wir uns seine Durchführung anschauen. Dabei gibt es zwei Phasen: die Schwebephase und die Sinkphase. Die Schwebephase Zunächst werden Öltröpfchen mit dem Zerstäuber zwischen die Kondensatorplatten gebracht. Die Tröpfchen sind so fein, dass sie nur mit speziellen Mikroskopen beobachtet werden können. Durch das Mikroskop wählen wir ein Tröpfchen zur Beobachtung aus. Es bleibt aufgrund seiner geringen Größe lange in der Luft, da diese eine Auftriebskraft auf das Tröpfchen bewirkt. Aufgrund seiner Gewichtskraft beginnt es allerdings dennoch, langsam abzusinken. Millikan versuch aufgaben lösungen in holz. Jetzt kommt der Kondensator ins Spiel. Durch den Zerstäubungsprozess sind die Tröpfchen während ihrer Entstehung Reibung ausgesetzt, wodurch sich manche von ihnen elektrostatisch aufladen.
Indem der Kondensator so gepolt wird, dass die obere Platte negativ geladen ist, wirkt auf positiv geladene Tröpfchen eine Kraft nach oben. Beobachten wir ein solches Tröpfchen, können wir die Spannung am Kondensator gerade so einstellen, dass es nicht mehr sinkt, sondern auf einer Höhe schwebt. Für negativ geladene Tröpfchen müsste der Kondensator entsprechend umgekehrt gepolt sein. In diesem Schwebezustand herrscht ein Kräftegleichgewicht. Aufgaben zum Millikan-Experiment 367. In der skizzierten .... Die Gewichtskraft $F_G$ des Tröpfchens wird durch die nach oben wirkende Auftriebskraft $F_A$ und die elektrische Coulombkraft $F_{el}$ genau kompensiert: $F_G = F_A + F_{el}$ Wir nutzen nun bekannte Zusammenhänge für die einzelnen Terme. Zunächst können wir die Gewichtskraft über den Zusammenhang $F_G = \rho_{Öl} \cdot \frac{4}{3} \cdot \pi \cdot r^{3}$ darstellen, wobei $\rho_{Öl}$ die Dichte des Öls ist und $r$ der Radius des Tröpfchens. Für die Auftriebskraft setzen die Formel des statischen Auftriebs ein, also $F_A = g \cdot \rho_{Luft} \cdot \frac{4}{3} \cdot \pi \cdot r^{3}$ mit der Dichte der Luft $\rho_{Luft}$.
Da die Tröpfchen aus einer Vielzahl von Atomen bestehen, ist die Wahrscheinlichkeit sehr gering, dass sie nur eine einzige Elementarladung tragen. Um dennoch die Größe der Elementarladung herauszufinden, müssen wir das Experiment viele Male wiederholen und immer unterschiedliche Tröpfchen beobachten, die unterschiedlich stark geladen sind. Mithilfe eines Diagramms können wir dann die Elementarladung bestimmen. Millikan versuch aufgaben lösungen der. Millikan-Versuch – Diagramm Um das Experiment auszuwerten, müssen wir ein Diagramm erstellen, indem wir die Ladung der einzelnen Tröpfchen auf der y-Achse auftragen. Auf der x-Achse tragen wir den Teilchenradius ein. Ein Diagramm für um die $50$ Versuche sieht in etwa wie folgt aus: Auf der y-Achse ist die Ladung $Q$ der einzelnen Tröpfchen in Coulomb eingezeichnet, auf der x-Achse der Radius $r$ in Metern. Nach einer ausreichenden Zahl an Messungen können wir das gezeigte Muster erkennen: Die Ladungen $Q$ der Tröpfchen scheinen sich um bestimmte Messwerte zu gruppieren, die immer gleiche Abstände zueinander haben.
(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). Millikan versuch aufgaben lösungen kursbuch. 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.
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. Je größer die Fallgeschwindigkeit wird, umso größer ist die Reibungskraft. Millikan-Versuch: Aufbau, Protokoll & Auswertung | StudySmarter. 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.