Die Ladung des Elektrons
Der Versuch von M i l l i k a n zur Bestimmung der Ladung des Elektrons:
Eine geschichtliche Bemerkung: (Leitfaden der Physik S.219)
Schon 1672 beschrieb Otto von Guericke den Versuch in ähnlicher Form. Eine Seifenblase schwebt in einem Kondensator, wenn die Summe aus elektrischer Kraft Fel und Auftrieb FA seiner Gewichtskraft FG gleich ist.
┌────────────────────────┬─
└────────────────────────┘ - negativ geladen
┌────────────────────────┬─
└────────────────────────┘ + positiv geladen
(Robert Andrews Millikan, amerikanischer Physiker,erhielt 1923 den Nobelpreis)
Versuchsaufbau und Wirkungsweise:
Hier wurde Öl, statt der Seifenblasen verwendet.
Beim Versuch des Amerikaners erzeugte die an die Kondensatoren gelegte Spannung jeweils eine Feldstärke.
So war bei 20 000 V die Feldstärke 210**5 N/C,
bei 40 000 V 410**5 N/C.
In das Feld zwischen den Kondensatorplatten laden sich die hineingespritzten Öltropfen negativ auf, werden folglich von der oberen Platte (die dann positiv geladen ist, sonst erfolgt die Bewegung in die andere Richtung) angezogen. Wichtig ist, dass in einem homogenen Feld gearbeitet wird, um die Wirkung der angelegten Spannung beobachten zu können. Bei geeigneter
Feldstärke wird damit die Gewichtskraft ausgeglichen und die Öltröpfchen schweben zwischen den Platten (Schweben auch bei Abstoßung – je nach Plattenaufladung).
Millikan ermittelte bei folgenden Feldstärken Schwebungen:
200 000 N/C, 400 000 N/C, 600 000 N/C, .....
Aus dem Gleichgewicht der Kräfte ergibt sich, dass
QE = F und damit ist die Ladung Q = F/E
weil E = U/d bekannt ist.
Ladungen treten nur als ganzzahliges Vielfache einer Elementarladung auf.
Die Elemtarladungen waren demnach
1,6 10-19 C, 3,2 10-19 C, 4,8 10-19 C,
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