Aufgabe MILLIKAN-Versuch Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe Robert Andrews MILLIKAN (1868 - 1953) Bundesarchiv, Bild 102-12631 / CC-BY-SA [ CC-BY-SA-3. 0-de], via Wikimedia Commons a) Erläutern Sie das physikalisch bedeutsamste Ergebnis des MILLIKAN-Versuchs. b) Skizzieren und beschreiben Sie das Wesentliche des Versuchsaufbaus. Millikan-Experiment Aufgabe? (Schule, Physik, Aufgabenstellung). In einem vertikal gerichteten homogenen elektrischen Feld der Stärke \(10 \cdot 10^{ 4} \rm{\frac{V}{m}}\) schwebt ein positiv geladenes Öltröpfchen der Masse \(3, 3\cdot10^{-12}\rm{g}\). c) Erläutern Sie, wie das elektrische Feld gerichtet sein muss, damit sich der Schwebezustand einstellen kann. d) Berechnen Sie, wie viele Elementarladungen das Tröpfchen trägt. e) Bei den üblichen Elektrostatik-Versuchen in der Schule tritt die Ladungsquantelung nicht zu Tage. Nennen Sie einen Grund, woran dies liegt. Erhärten Sie ihre Aussage, indem Sie abschätzen wie viele Elementarladungen auf der Platte eines Kondensators sitzen, der die Kapazität von \(1, 0\rm{nF}\) hat und an dem die Spannung von \(5, 0\rm{kV}\) liegt.
Die Coulombkraft, die auf eine Ladung $Q$ im elektrischen Feld wirkt, können wir mit $F_{el} = Q \cdot E$ ersetzen. Nach Einsetzen kann noch vereinfacht werden. Insgesamt erhalten wir: $Q = \frac{4}{3} \cdot \pi \cdot g \cdot \rho' \cdot \frac{d}{U} \cdot r^{3}$ Dabei ist $g$ die Erdbeschleunigung, $d$ der Plattenabstand, $U$ die an den Kondensator angelegte Spannung und $\rho' = \rho_{Öl} - \rho_{Luft}$ die reduzierte Dichte. Millikan versuch aufgaben lösungen kostenlos. Wir kennen fast alle Größen aus dieser Gleichung – nur den Radius $r$ des Tröpfchens nicht. (Anmerkung für Interessierte: Die Tröpfchen sind so klein, dass wir im Mikroskop genau genommen nicht die Tröpfchen, sondern nur ihre Beugungsringe sehen können. Deswegen können wir ihre Größe nicht einfach abmessen. ) Um den Radius des Tröpfchens zu bestimmen, können wir aber die Sinkphase ausnutzen. Die Sinkphase Um die Sinkphase beobachten zu können, schalten wir die Spannung am Kondensator ab. So fällt die nach oben wirkende Kraft $F_{el}$ weg und das Tröpfchen beschleunigt nach unten.
Schauen wir uns nun die Durchführung an. Millikan-Versuch: Durchführung mit der Schwebemethode Um das Experiment durchzuführen, werden zwischen den Platten des Plattenkondensators kleine Öltröpfchen zerstäubt. Durch die Reibung der Tröpfchen aneinander, laden sich diese negativ auf. Die Bewegungen der Tröpfchen können nun mit einem Mikroskop beobachtet werden. Die Ladung der Kondensatoren ist so ausgerichtet, dass die positiv geladene Platte oben, und die negativ geladene Platte unten ist. Das negativ geladene Öltröpfchen wird also in Richtung der positiven Platte bewegt. Wirkende Kräfte Schau dir jetzt einmal an, welche Kräfte denn alles auf das Tröpfchen wirken. Auf das Tröpfchen wirken also mehrere Kräfte gleichzeitig. Zum einen wirkt die Schwerkraft bzw. die Gewichtskraft des Tröpfchens nach unten. Millikan versuch aufgaben lösungen fur. Neben der wirkenden Gewichtskraft wirkt allerdings auch die Auftriebskraft und die elektrische Kraft der Kondensatoren auf das Tröpfchen. Diese wirken entgegen der Gewichtskraft. Eine Auftriebskraft wirkt nur, wenn ein Medium verdrängt wird (z.
Aufgaben zum Millikan-Experiment 367. In der skizzierten Versuchsanordnung gelangen elektrisch geladene Öltröpfchen durch eine Bohrung in einen Plattenkondensator mit Plattenabstand d=3, 00 mm, an dem eine variable Spannung U anliegt. Der Wert der Öldichte von 880 kg/m³ enthält bereits eine Korrektur für den Auftrieb in Luft. Millikan versuch aufgaben lösungen in holz. a) Um ein Öltröpfchen im Kondensator zum Schweben zu bringen, muss eine bestimmte Spannung U eingestellt werden. In welchem Bereich muss diese Spannung gewählt werden, wenn von einem größtmöglichen Öltröpfchenradius von 0, 5 µm ausgegangen werden kann? b) Erklären Sie, warum mit der Schwebemethode die Ladung des Öltröpfchens nur ungenau bestimmt werden kann. c) Nachdem ein Öltröpfchen bei U=42V zum Schweben bebracht wurde, wird der Kondensator vollständig entladen.
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