Determinação da carga elementar

Determinação da Carga Elementar: Experiência de Millikan
Cesar de onofre filho

Resumo O objetivo desta experiência foi de verificar e determinar a quantização da carga utilizando o método desenvolvido por Robert A. Millikan, em 1909. Calculou-se o tempo de subida e o de descida de gotas de óleo com várias cargas em diferentes voltagens e, a partir desses tempos determinou-se as velocidades, o raio, a carga de cada gota e o valor da carga elementar.

1 Introdução
A demonstração sem ambiguidades da natureza discreta das cargas elétricas e as primeiras determinações confiáveis do valor da carga do elétron pela medida das cargas de partículas isoladas foram feitas por Robert A. Millikan, a partir de 1909. Millikan utilizou gotas de óleo ionizadas que podiam ser confinadas num campo elétrico orientado. Medindo tempos de subida e de descida de cada gota, Millikan calculou as velocidades de subida e de descida e aplicou esses valores nas forças atuantes em cada gota como a força peso, força elétrica, força viscosa e empuxo. Com esses dados achou o raio de cada gota e consequentemente sua carga. A força gravitacional tem a fórmula Fp = mg, onde m é a massa da gota e g a aceleração da gravidade cuja valor é 9.81m/s2 . A força elétrica tem a fórmula FE = QE, onde Q é a carga da gota e E é o campo elétrico. O empuxo é Fem = ρ2 V g, onde ρ2 é a densidade do ar, cujo valor é 1.0293kg.m−3 , e V o volume da gota. A força de viscosidade é Fv = −kηv, onde k é uma constante e seu valor é k = 6ηπr (com r o raio da gota e η a viscosidade do ar, cujo valor é 1.82 × 10−5 kg/m.s). A força resultante para um campo elétrico para baixo é: FR = FE + Fp + Fem + Fv (1)

A força Fv pela lei de Stokes se torna Fv = 6πrvη e se a gota possui volume V e densidade
4 ρ1 = 1.03 × 103 Kg.m−3 , logo sua força peso é Fp = V gρ1 , com V = 3 πr3 . A força elétrica é dada

por FE = Q U , onde d é a distância entre as placas capacitoras, U é a diferença de potencial das placas d e Q é a carga de