3.2 Cargas en equilibrio en un campo eléctrico uniforme. Ejercicios.
Ejemplo o ejercicio resuelto
| Una gota de aceite de 2·10-7 kg y cargada con una carga q, se encuentra suspendida en el vacío por un campo electrostático uniforme vertical, con sentido hacia arriba, de 300 N/C. ¿Cuál es la carga de la gota de aceite? |  |
| Imagen 30. Elaboración propia. |
Ejemplo o ejercicio resuelto
| Una pequeña esfera de 10 g posee una carga q y está suspendida de un punto mediante un hilo de masa despreciable y de 1 m de longitud. Al aplicar un campo eléctrico uniforme horizontal de 104 N/C, el hilo forma un ángulo de 30º con la vertical. Dibuja un esquema con las fuerzas que actúan sobre la esfera. ¿Cuál es el valor de esas fuerzas? |  |
| Imagen 32. Elaboración propia. |
y despejando 
Objetivos
Experimento de Millikan o de la gota de aceite
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| Imagen 34. Wricardoh. Creative commons. |
Se denomina así al experimento diseñado por el físico Robert Millikan de la Universidad de Chicago, realizado de 1909 a 1913, que le permitió medir la carga del electrón.
La experiencia se basa en el movimiento de partículas cargadas en un campo eléctrico.
Millikan introdujo, mediante un pulverizador, gotitas de aceite en una cámara de niebla donde, usando rayos X que ionizaban el aire, las gotitas se cargaban negativamente.
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| Imagen 35. Unknown. Dominio público |
Estas gotitas caen a través de un orificio a una zona en la que se puede crear un campo eléctrico vertical.
En ausencia de campo eléctrico, las gotas caen muy lentamente, con movimiento uniforme, ya que debido al rozamiento su peso es compensado por la fuerza de rozamiento con el medio. Ajustando convenientemente el campo, se puede lograr que la gota se detenga, que ascienda o que descienda.
Conociendo el valor m de la masa de la gota, la intensidad E del campo eléctrico y el valor g de la gravedad, puede calcularse la carga q de la gota en equilibrio:
mg = qE
Millikan comprobó que las variaciones de esta carga eran siempre múltiplos de una carga elemental, la del electrón y así llego al resultado de que la carga eléctrica que posee un electrón es:
e = 1,602 × 10-19 culombios.
Millikan recibió el premio Nobel de Física en 1923.
AV - Reflexión
¿Cuál es la carga que debes suministrar a una partícula de 5 g de masa para que se encuentre en equilibrio en un campo eléctrico uniforme de 103 N/C dirigido verticalmente hacia abajo?
Dato: g = 9,8 m/s2
