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El experimento de la gota de millikan Las teorias acerca de la constitución del atomo los cientificos concluyeron que la electrizacion se debe sencillamente al hecho de que un cuerpo gana o pierde electrones. Por este motivo el valor de la carga electrica de un cuerpo posee, debe ser siempre un multiplo entero del valor de la carga de electron. En otras palabras si deseamos alterar el valor de la carga de un cuerpo, la minima variación que podria realisarse seria cedar o retirar de el unicamente un electron. Poir lo tanto el valor de la carga de un cuepor nunca podria sufrir una variación cuyo valor absoluto fuera interior al modulo de l acarga de dicha particula, es decir tal varioacion no podria ser igual a una fraccion de la carga del electron. Siempre que esto sucede con la magnitud de una cantidad fisica, decimos que esta cuantizada, significando con ello que su valor solo puede varia a saltos. El menor valor de esta variación es decir menor del salto que puede sufrir el valor de la magnitud, se denomina cuanto o (quantum) de la misma. Asi pues podemos decir que la carga electrica es de magnitud cuantizada y que el cuanto de carga electrica es el valor de la carga del electron. En dicha epoca el cientifico estadounidense ROBERT MILLIKAN, realizo varios experimentos que corroboraron efe3ctivamente la cuantizacion de la carga electrica y consiguió ademas determinar el valor de la caraga electrica del electron aun cuando los trabajos realizados por millikan fueron muy laboriososy tomaron un laapso de varios años de trabajo de este cientifico, las ideas basicas en las cuales se apoyan son relativamente sencillas como describiremos a continuación.

Los puntos representan el aceite que se rocia por medio de un pulverizador . estas gotitas en el proceso mismo de formación adquieren una carga electrica generalmente negativa. Millikan necesitaba medir el valor de la carga electrica en las gotas y para ello establecio una diferencia de potencial Vab entre las placas A y B de esta manera entre las placas se establecio un campo electrico uniforme cuya magnitud se establce como E = Vab / d donde d es la distancia en tre las placas algunas placas al pasar a traves dfel pequeño orificio existente eb la placa superior penetran en este campo quedadno bajo la accion de dos fuerzsa de su propio peso MG dirigido hacia abajo y la fuerza electrica F= qE dirigida hacia arriba . Millikan hacia variar el voltaje Vab hasta que la gotita observada a traves de un anteojo quedara en reposo en ambas placas. En esta situación el valor de la fuerza electrica era igual al peso de la gota de aceite, q E = mg de donde q = mg/E como la intensidad del

campo electrico se podia calcular a la expresión E= Vab /d millikan conocia la masa m de cada pequeño globulo, pudo obtener el valor de la carga que existen en cada gota de aceite. En el lapso de 1906 a 1913 millikan realizo un grabn nuemro der experimentos para medir el valor de la carga electrica adwquirida por millares de gotitas de aceite. Los resultados de tales experimetos le permitieron concluir que en efecto la carga electrica es una magnitud cuantizada, y le permitio tambien determinar el valor del cuanto de electricidad ( el valor de l acarga del electron ). Utilizando la relacion q = mg/E para calcular las diversas gotitas se obtuvieron valores que siempre eran multiplos de una carga dada . esta a ssu vez representaba el menor valor obtenible osea, ninguna de las gotitas analizadas poseia una carga de valor inferior a este minimo. Para aclarar un poco las conclusiones obtenidas por millikan consideremos los siguientes datos, que representaran posibles valores de la carga electrica que se observa en algunas gotas : 1ª gota q1 = 6.4 x 10 -19 2ª gota q2 = 3.2 x 10 -19 3ª gota q3 = 1.6 x 10 -19 4ª gota q4 = 8.0 x 10 -19 5ª gota q5 = 4.8 x 10 -19 Como vemos el ,menor de la carga en una gota es 1.6 x 10 -19C y todas las demas cargas son multiplos de etse valor minimo. Millikan concluyo por esto que la tercera gotita adquirio unicamente un electron en exceso y por lo tanto el valor de la carga del electron era 1.6 entonces en las demas tendremos 1ª gota: 4 electrones en exceso 2ª gota : 2 electrones en exceso 4ª gota : 5 electrones en exceso 5ª gota : 3 electrones en exceso Experimentamos posteriores realizados en otros campos de la fisica proporcionaron resultados en perfecta concordancia con las conclusiones onbtenidas por millikan. Por sus trabajso principalmente por la determinación del valor de la carga del electron , este científico recicbio el premio nobel de fisica en 1923.

Potencial electrico en un conductor Carga disttribuida en la superficie del conductor . suponga que un cuepro conductor, por ejemplo un bloque de metal es froitadoi determinadamente region de su siuérficie adquireiendo asi cargas negativas. Obviamnet la electrizacion aparecera en la region friccionada .

Pero dichas cargas constituidas por un exceso de electreones se repelen mutuamente y actuan sobre los electrones libres del conductor haciendo que se desplazen hasta llegar a una distribución final denominada situación del de equilibrio electrostatico en la cual las cargas del conductor se muestran en reposo. Al llegar a la situación final de equilibrio electrostatico ( lo cual sucede en un lapso sumamente pequeño ), se observa experimentalmente en la carga negativa adquirida por el conductor de esta distribuida en toda superficie. Si el conductor fuese electrizado positivam,ente observaríamos el mismo resultado final. La carga positiva adquirida por el cionductor en una region dada su superficie, atraeria electrones libres de este cuerpo. Tales electrones se desplazarian hasta aklacanzar un equilibrio electrostatico , y entonces la carga positiva aparecera distribuida en la superficie del conductor . Debe observarse este comportamiento es caracteriztico de los conduxctores. En realidad si frotasemos un aislante en una determinada region de la superficie la carga adquirida no quedaria distribuida, si no que permnaneceria en equilibrio en la region donde se genero , esto se debe a que el aislante no posee electrones libres y poir consigyu9nte las cargas eléctricas no podran desplazarse en este material por lo tanto si un conductor electrizado esta en equilibrio electrostatico las cargas electricas se hallearnan distribuidas en su superficie CAMPO EN EL INTERIOR Y EN LA SUPERFICIE DEL CONDUCTOR Como vimos cuando se alcanza el equilibrio elctrostatico las cargas electricas de un conductor estan distribuidas en su superficie y se encuentran en reposo. En tales condiciones las distribución de estas cargas debe ser tal que anule añ campo electrico en cualquier punto inetrno del conductor. En efceto sui este campo electrico en el interionr de dicho conductor fuera diferente de cero , los electrones libres ahí existentes estarian en movimiento debido a la accion de dicho campo . Como las cargas en el conductor estan en equilibrio es te movimiento no puede tener lugar y por lo tanbto el campo electrico debe ser nulo en el interior del conductor GENERADOR DE VAN DE GRAAFF En algunos trabajos de investigación de la fisica moderna es necesario la utilización de medir altos voltajes muy elevados cuyos valores llegan a ser de algunos millones de volts. Estas altas tensiones se emplean para acelerar las particulas atomicas electricas ( protones, electrones , iones , etc. ) haciendo que adquieran grandes velocidades. Tales

partículas se lanzan luego contra los núcleos atomicos de diversos elemtnos provocando reacciones nucleares que son estudiadas por los fisiocas. Un dispositivo que permite obtener voltajes muy elevados para emplearlos en los experimentos mencionados es el genearodr de van der Graf . Quien construyo el primer generador electrostatico cuando colocamos un cuerpo metalico electrizado en contacto interno con otro toda su carga se transmite a este otro. Recuerdese que esto no sucede cuando el contacto se realiza exteriormente. Cuando hay un contacto interno la transferencia de carga del cuerpo introducido a la cavidad hacia el cuepro externo es integra, aunque esta ya posea una carga inicial de manera que si el cuepro fuera electrizado de nuevo y otra ves tocara interirmente al cuerpo su carga se transferira . esta operación puede repetirse varias veces y asi es posibole acumular una carga mayor . la carga naturalmente se encuentra limitada por la rigidez dielectrica del aire que lo envuelve. Como sabemos, si la rigidez dielctrica del aire sobrepasara parte de la carga acumulada tenderia a escapar el aire y por lo tanto la carga maxima que puede existir es la que produce un campo igual al de la rigidez dielectrica del aire.

Observese que esta constituido por una banda o correa de transmisión que pasa por dos poleas una de las cuales es accionada por un motor electrico que le imprime rotacion. La segunda polea se encuentra en el interior de una esfera metalica hueca, sotenida por un soporte aislante. Mientras la correa se mueve es electrizada( o recibe la carga electrica) por medio de una punta conec6tada a una fuente de alta tension ( unos 10000 v ). Tañl carga es transpoortada por la banda al interior de la esfera metalicarecoge la carga transportada por la correa. En virtud del contacto interno la carga se transfiere integramente a laa superficie del cuerpo esferico del generador. Como las cargas son transportadas continuamente por la banda , van acumulandose en la esfera hasta alcanzar al valor de la rigides dielectrica en el aire. En los generadores de

van der Graf utilizados en trabajos cientificos se adquieren voltajes de hasta 10 millones de volts