Experimento de Millikan

Robert A. Millikan, un físico estadounidense, diseño una serie de experimentos a principios de la década de 1900. Millikan realizo el experimento de la gota de aceite para medir la carga elemental (la carga del electrón). En dicho experimento Millikan observo la caída de una gota de aceite mientras existía un campo eléctrico y cuando este era retirado.

Un diagrama esquemático de su aparato se muestra en la siguiente imagen:

En el se rocían pequeñísimas gotas de aceite en la región situada entre las dos placas metálicas. A partir de moléculas de aire, a través de las cuales se hacen pasar rayos X ionizados, se liberan electrones. Estos electrones se adhieren por si mismos a las pequeñas gotas de aceite, lo cual da por resultado que estas tengan una carga negativa neta.
Por medio de un microscopio se observo el movimiento descendente de las gotas de aceite, a medida que iban cayendo lentamente bajo la influencia de su propio peso y de la fuerza viscosa ascendente provocada por la resistencia del aire. Entonces se recurre a las leyes de la hidrostática para calcular la masa m de una gota particular de aceite midiendo su rapidez de caída.

Después de registrar todos los datos necesarios para determinar la masa m, se conecta una batería externa con el fin de establecer un campo eléctrico uniforme E entre las placas de carga opuesta. La magnitud de la intensidad de campo se puede controlar por medio de una resistencia variable intercalada en el circuito eléctrico. El campo se ajusta hasta que la fuerza eléctrica ascendente que actúa sobre la gota sea igual a la fuerza gravitacional descendente, de modo que la gota de aceite quede inmóvil.

En estas condiciones: 

Donde:

q = carga neta de la gota de aceite

m = masa de la gota de aceite

g = aceleración de la gravedad

La intensidad de campo E, como se determino por la ecuación V = Ed,  es función del voltaje aplicado V y de la separación de las placas d. Por tanto, la ecuación  se sustituye:

Y la magnitud de la carga sobre la gota de aceite se determina por:

 La diferencia de potencial V se puede leer directamente en un voltímetro, incorporado al circuito.

Las cargas observadas por Millikan no siempre fueron iguales, pero el demostró que la magnitud de la carga era siempre un múltiplo entero de una cantidad básica de carga. Se supuso que esa carga mínima debía ser la carga de un solo electrón y que las otras cantidades resultaban de dos o más electrones. Los cálculos de la carga electrónica por este método:

e = 1.6065 X 10-'9C lo cual concuerda en gran medida con los valores obtenidos con otros métodos.

Bibliografía: Física, Conceptos y aplicaciones, Séptima edición, Paul E. Tippens.