L’esperimento di Millikan: la goccia sospesa
Millikan spruzzò minuscole gocce d’olio fra due armature orizzontali e le osservò al microscopio. Una goccia carica è spinta in su dal campo e tirata in giù dal peso: regolando la tensione si può tenerla ferma. Ripetendo la misura con molte gocce scoprì che le cariche erano sempre multipli interi di uno stesso valore, la carica elementare.
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q = n e, e = 1,602 · 10⁻¹⁹ C
La goccia ha raggio 1 μm e densità 870 kg/m³: pesa 3,6 · 10⁻¹⁴ N. Le armature distano 1 cm. Con la goccia carica negativamente e l’armatura superiore positiva, la forza elettrica q V / d è verso l’alto.
Se la forza elettrica supera il peso la goccia sale, se è minore scende; in entrambi i casi l’attrito dell’aria (legge di Stokes) la porta subito a una velocità costante di frazioni di millimetro al secondo. Quando le due forze sono uguali la goccia resta ferma: da lì q = m g d / V.
Le tensioni di equilibrio sono 2230 V diviso 1, 2, 3… : la carica della goccia è sempre un multiplo intero di e. Millikan pubblicò nel 1913 un valore di e entro l’1 % di quello attuale, e ricevette il Nobel nel 1923.
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