Millikan
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1. que la gotita de aceite justo quede suspendida e Desconecte la tensi n del condensador con el interruptor U e Tan pronto como la gotita de aceite se encuentre al lado de una marca de la escala seleccionada por usted inicie la medici n del tiempo con el interruptor t e Tan pronto como la gotita de aceite haya descendido otras 20 marcas de la escala corresponde a 1 mm en el ocular se ve como que asciende detenga la medici n del tiempo con el interruptor t y conecte nuevamente la tensi n del condensador con el interruptor U e Transfiera hacia la tabla los valores medidos del tiempo de descenso t4 y la tensi n U con 5 La carga q calculada ingresar autom ticamente al histograma e Repita la medici n para otras gotitas de aceite b M todo del descenso y ascenso E Cargar ajustes e Coloque el micr metro ocular en posici n vertical y ajuste la nitidez de la imagen girando el anillo negro del ocular e Luego ponga los interruptores U y t hacia abajo e Encienda el interruptor del condensador con el interruptor U y ajuste una tensi n 400 a 600 V con el potenci metro giratorio de tal forma que la gotita de aceite seleccionada ascienda 1 2 divisiones de escala por segundo en el ocular se ve como que cae e Desconecte la tensi n del condensador con el interruptor U e Tan pronto como la gotita de aceite se encuentre al lado de una marca de la escala seleccionada por usted inicie la medici n del tiempo con el interrupt2. CASSY Lab 2 2011 06 07 P6 1 2 3 4 F sica at mica y nuclear Determinaci n de la carga Experimentos introductorios elemental el ctrica seg n Experimento de Millikan Millikan y comprobaci n de la cuantizaci n de la carga Medici n con CASSY Descripci n del CASSY Lab 2 Para descargar ejemplos y ajustes utilice por favor la ayuda del CASSY Lab 2 O by LD DIDACTIC GmbH Leyboldstrasse 1 D 50354 Huerth www Id didactic com Lo bivacric Phome 49 2233 604 0 Fax 49 2233 222 E mail infoOld didactic de Technical alterations reserved CASSY Lab 2 Experimento de Millikan 559 421 Apropiado tambi n para el Pocket CASSY Descripci n del ensayo En 1910 R A Millikan consigui demostrar la cuantificaci n de las cantidades m s peque as de electricidad con su famoso m todo de la gota de aceite Observ el movimiento de gotitas de aceite cargadas en un campo el ctrico vertical producido por un condensador de placas con distancia entre placas d y determina a partir del radio r y del campo el ctrico E U d la carga q de una gotita en suspensi n Al mismo tiempo verifica que q s lo se presenta como un m ltiplo entero de una carga elemental e esto es q n e Teor a Si una gotita de aceite de radio r desciende cae con una velocidad v4 hacia abajo sobre ella act a la fricci n de Stokes contraria al movimiento F1 6rr nro v4 n Viscosidad del aire Si la misma gotita de aceite ascie
3. bitual la medici n del ejemplo registradas en negro Para la medici n de las cargas q negativas se debe intercambiar las conexiones tanto en el condensador de placas como en la entrada B de CASSY Si la presi n atmosf rica local es bastante diferente de 1013 hPa entonces se recomienda modificar la presi n atmosf rica en la f rmula referida al Par metro de correcci n A respectivo Es claro que despu s de ello los valores del ejemplo mostrados ya no ser n coherentes con la medici n by LD DIDACTIC GmbH Leyboldstrasse 1 gt D 50354 Huerth www ld didactic com ID LD DIDACTIC Phone 49 2233 604 0 Fax 49 2233 222 E mail info ld didactic de Technical alterations reserved 284
4. da E y la salida del cron metro 2 con la entrada F de la unidad Timer Conecte la salida de tensi n de la unidad de servicio con la entrada B del Sensor CASSY Atenci n El microscopio genera una imagen inversa Todas las direcciones de movimiento aparecen por ello a la inversa Sin embargo a continuaci n se describe el movimiento real Si desea mejorar la demostraci n de las gotitas de aceite entonces se recomienda grabar la imagen microsc pica con una c mara de v deo por ejemplo VideoFlex de ken a vision En este caso la c mara puede grabar tambi n de cabeza de tal manera que la direcci n de movimiento visible corresponda nuevamente a la direcci n de movimiento real Realizaci n del ensayo a M todo de la suspensi n E Cargar ajustes e Coloque el micr metro ocular en posici n vertical y ajuste la nitidez de la imagen girando el anillo negro del ocular e Luego ponga los interruptores U y t hacia abajo O by LD DIDACTIC GmbH Leyboldstrasse 1 D 50354 Huerth www Id didactic com IN LD DIDACTIC Phone 49 2233 604 0 Fax 49 2233 222 E mail info ld didactic de Technical alterations reserved 283 CASSY Lab 2 e Encienda el interruptor del condensador con el interruptor U y ajuste una tensi n 400 a 600 V con el potenci metro giratorio de tal forma que la gotita de aceite seleccionada ascienda 1 2 divisiones de escala por segundo en el ocular se ve como que cae Luego reducir la tensi n hasta
5. nde con una velocidad v2 en un campo el ctrico E entonces la fricci n de Stokes act a en sentido contrario F2 6TT N Fp v2 La diferencia entre estas dos fuerzas corresponde exactamente a la fuerza qo E debido al campo el ctrico aplicado E esto es qo 6TT N Tod vy v gt 2 U Para determinar la carga qo s lo falta conocer el radio r de la gotita observada que puede ser obtenida f cilmente a partir del equilibrio de fuerzas de su peso resultante F V Ap g y de la fricci n de Stokes F4 cuando la gotita cae en donde Ap es la diferencia de densidades entre aceite y aire O by LD DIDACTIC GmbH Leyboldstrasse 1 D 50354 Huerth www Id didactic com ID LD DIDACTIC Phone 49 2233 604 0 Fax 49 2233 222 E mail info ld didactic de Technical alterations reserved 282 CASSY Lab 2 Se cumple entonces O F F4 4 3 mro Apg 6T Nrova ro V 9nvy 2Ap9 Para determinar con exactitud la carga q se debe considerar que la fricci n de Stokes para radios r muy peque os debe ser corregida ya que estos se encuentran en el orden de magnitud del recorrido medio libre de las mol culas de aire La f rmula para la fricci n corregida dependiente de la presi n de aire p tiene la siguiente forma F 6tnrv 1 b rp donde b 80 um hPa constante Si reemplazamos A b p el radio corregido r deviene en r xro A14 A 2 y la carga corregida q es entonces q qo 1 A r M todo de la s
6. or t e Tan pronto como la gotita de aceite haya descendido otras 20 marcas de la escala corresponde a 1 mm en el ocular se ve como que asciende conecte nuevamente la tensi n del condensador con el interruptor U Esto inicia autom ticamente la medici n del tiempo t2 e Tan pronto como la gotita de aceite nuevamente se encuentre al lado de la primera divisi n de la escala detenga la medici n del tiempo con el interruptor t e Transfiera hacia la tabla los valores medidos del tiempo de descenso ty el tiempo de ascenso tz y la tensi n U con La carga q calculada ingresar autom ticamente al histograma e Repita la medici n para otras gotitas de aceite Evaluaci n Para la evaluaci n existe la posibilidad de insertar en la distribuci n de frecuencia medida el valor medio y verificar la relaci n q n e con e 1 6022 w C Notas Si se selecciona gotitas de aceite con carga reducida la estad stica conlleva r pidamente a un resultado consistente Las gotitas de aceite de carga reducida pueden ser reconocidas por su tama o stas son peque as y se mueven relativamente lentas en el campo el ctrico Si en la clase no hay tiempo suficiente para seguir unas 20 a 30 gotitas de aceite entonces antes de la medici n uno puede cargar el ejemplo con los valores medidos en lugar de puros ajustes Los nuevos valores medidos aparecen en el histograma como barras rojas y confirman de esta manera con la imprecisi n estad stica ha
7. uspensi n En esta variante del experimento la tensi n U es ajustada en el condensador de placas de tal forma que la gotita de aceite elegida su velocidad de ascenso sea cero v2 0 La velocidad de descenso v4 se mide luego de desconectar la tensi n del condensador U Con v2 0 las f rmulas descritas l neas arriba se simplifican en algo En realidad no es tan exacto determinar v2 0 y por esta raz n el m todo de la suspensi n arroja errores grandes y la dispersi n en la distribuci n de frecuencias es tambi n grande mucho m s que por el m todo que se describe a continuaci n M todo del descenso y ascenso En esta segunda variante se mide ambas velocidades vy y v2 as como la tensi n U La ventaja de este m todo frente al m todo de suspensi n de la gotita de aceite es la determinaci n m s precisa de los valores medidos pues se mide realmente la velocidad v2 Equipo requerido 1 Sensor CASSY 524 010 524 013 1 CASSY Lab 2 524 220 1 Unidad Timer 524 034 1 Aparato de Millikan 559 411 1 Unidad de servicio del aparato de Millikan 559 421 1 Cable de experimentaci n 50 cm rojo 500 421 3 Pares de cables 50 cm rojos y azules 501 45 1 Par de cables 50 cm negro 501 451 1 PC con Windows XP Vista 7 Montaje del ensayo v ase el esquema Ensamble el aparato de Millikan seg n las instrucciones de servicio llene el aceite y monte el circuito seg n el esquema Para ello conecte la salida del cron metro 1 con la entra
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