Physik-LK · Skript 3 · Elektrizitätslehre
Millikan-Versuch
Zwischen zwei waagrechten Kondensatorplatten im Abstand d = 6,0 mm schweben geladene Öltröpfchen, wenn die elektrische Kraft die Gewichtskraft aufhebt: q · Ud = m · g. Die Masse bestimmt man aus der Sinkgeschwindigkeit ohne Feld (Stokessches Gesetz). Millikan fand: Alle Ladungen sind ganzzahlige Vielfache der Elementarladung e.
So gehst du vor
- 1Tippe im Mikroskopbild ein Tröpfchen an; es bekommt einen farbigen Ring.
- 2Spannung aus: Starte die Stoppuhr, wenn das Tröpfchen einen Skalenstrich passiert, und stoppe nach 0,50 mm (zwei lange Striche).
- 3Mit „obere Platte +“ die Spannung erhöhen, bis das Tröpfchen schwebt, dann „Aktuelle Spannung als Schwebespannung“.
- 4Rechne Radius, Masse und Ladung aus. Die „Rechenhilfe“ dient zur Kontrolle, danach „Ladung in die Tabelle“.
- 5Mit „Neue Tröpfchen einsprühen“ weitere Tröpfchen messen, mindestens acht.
Spannung
0 V
obere Platte
+
Die Tröpfchen sind negativ geladen. Sie zittern wegen der Brownschen Bewegung. Auftrieb in Luft und die Korrektur des Stokesschen Gesetzes für sehr kleine Tröpfchen sind im Modell weggelassen.
Spannung U
0 VPolung
Fallzeit stoppen (Spannung aus)
Stoppuhr
0,00 s
Ladungen der Tröpfchen
Mindestens acht Tröpfchen messen. Liegen die Werte zufällig verteilt oder auf bestimmten Stufen?
| Nr. | Tröpfchen Nr. | Ladung q in 10−19 C |
|---|
Aufträge
- Markiere ein Tröpfchen. Was passiert ohne Spannung, was bei 300 V mit „obere Platte +“, was bei umgekehrter Polung?
- Stoppe ohne Spannung, wie lange das markierte Tröpfchen für 0,50 mm braucht. Bestimme daraus Radius und Masse (Rechenweg im Skript, Rechenhilfe zur Kontrolle).
- Stelle die Spannung so ein, dass das Tröpfchen schwebt, und berechne seine Ladung.
- Wiederhole für mindestens acht Tröpfchen. Was fällt an den Ladungen auf? Bestimme daraus die Elementarladung.
- Warum schwebt ein Tröpfchen nie ganz ruhig? Welche Messunsicherheit folgt daraus für die Schwebespannung?
Theorie: E-Lehre-Skript, Abschnitt „Schwebende Teilchen“.