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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

  1. 1Tippe im Mikroskopbild ein Tröpfchen an; es bekommt einen farbigen Ring.
  2. 2Spannung aus: Starte die Stoppuhr, wenn das Tröpfchen einen Skalenstrich passiert, und stoppe nach 0,50 mm (zwei lange Striche).
  3. 3Mit „obere Platte +“ die Spannung erhöhen, bis das Tröpfchen schwebt, dann „Aktuelle Spannung als Schwebespannung“.
  4. 4Rechne Radius, Masse und Ladung aus. Die „Rechenhilfe“ dient zur Kontrolle, danach „Ladung in die Tabelle“.
  5. 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 V

Polung

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
012345601234567891011Nr. q in 10−19 C

Aufträge

  1. Markiere ein Tröpfchen. Was passiert ohne Spannung, was bei 300 V mit „obere Platte +“, was bei umgekehrter Polung?
  2. Stoppe ohne Spannung, wie lange das markierte Tröpfchen für 0,50 mm braucht. Bestimme daraus Radius und Masse (Rechenweg im Skript, Rechenhilfe zur Kontrolle).
  3. Stelle die Spannung so ein, dass das Tröpfchen schwebt, und berechne seine Ladung.
  4. Wiederhole für mindestens acht Tröpfchen. Was fällt an den Ladungen auf? Bestimme daraus die Elementarladung.
  5. Warum schwebt ein Tröpfchen nie ganz ruhig? Welche Messunsicherheit folgt daraus für die Schwebespannung?

Theorie: E-Lehre-Skript, Abschnitt „Schwebende Teilchen“.

Üben in Minærva Noctua

Fragen und Aufgaben zu den passenden Abschnitten im Skript: