EM-velden opg 11 De proef van Millikan

Onderwerp: Elektrisch veld en magnetisch veld

De proef van Millikan.

Opgave 11: De proef van Millikan

De Amerikaanse wetenschapper Robert Millikan bepaalde aan het begin van de 20e eeuw de lading van het elektron met een verrassend simpel experiment. In figuur 1.11 zie je een vereenvoudigde weergave van zijn opstelling.

Figuur 1.11: De proef van Millikan

Met een spray spoot Millikan oliedruppeltjes in een ruimte. Door wrijving met de spray raakten ze een beetje negatief geladen. Het ene druppeltje kreeg bijvoorbeeld een overschot van 2 elektronen, een andere van 3, enzovoort.

Onder invloed van de zwaartekracht zakten de druppeltjes langzaam naar beneden. Sommige druppeltjes kwamen hierdoor tussen de twee metalen platen terecht. Deze platen zijn aangesloten op een variabele spanningsbron. De spanningsbron zorgt ervoor dat er tussen de platen een vrijwel uniform elektrisch veld ontstaat, waarvoor geldt:

>

Hierin is U de bronspanning (in V) en d de afstand tussen de platen (in m). Met een microscoop hield Millikan een druppeltje in de gaten, terwijl hij de bronspanning aanpaste. Bij een bepaalde spanning bleef het druppeltje zweven.

a) Welke krachten zijn in dat geval in evenwicht?
b) 2. Bepaal de richting van het elektrisch veld tussen de metalen platen.

 

Stel dat de dichtheid van de gebruikte olie 972 kg/m3 is en het zwevende, bolvormige druppeltje een diameter heeft van 19.10-7 m.

c) Bereken de zwaartekracht op dit druppeltje.

 

Bij een afstand d van 5,0 mm blijkt een bronspanning van 180 V nodig om het druppeltje te laten zweven.

d) Bereken de lading van het druppeltje.

 

Door zijn proef te herhalen, bepaalde Millikan de lading van duizenden oliedruppeltjes.

e) Leg uit hoe Millikan hiermee uiteindelijk de lading van het elektron kon bepalen.

Deze opgave komt uit de vwo-module 'Elektrische en magnetische velden' van het project NiNa, die de auteurs voor de pilot van het NiNa-examenprogramma hebben ontwikkeld. Via het menu hieronder kom je in de e-versie van die module op natuurkunde.nl.

Vorige opgave Terug naar: 1.5 Het elektrisch veld Overzicht opgaven Statische elektriciteit Volgende opgave