Pratica 3 - Experiência de Milikan

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

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Pratica 3 - Experiência de Milikan

  1. 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. 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. 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. 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. 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

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