Physikprotokoll LK L1 – Jgst. 12 18.9.2007

Physikprotokoll LK L1 – Jgst. 12 18.9.2007 Fachlehrer: Herr Bastgen Thorsten Hersam

Montag den, 18.9.2007:

In der Einzelstunde am Montag rechneten wir theoretisch den Millikan’schen Öltröpfchen Versuch durch.

Die Hauptfrage war: Welche Spannung muss ich anlegen, damit ein 1 Fach geladenes Öl-Tröpfchen schwebt?

Der ganze Versuch soll im Plattenkondensator stattfinden.

Gesucht ist also die Spannung U.

Vorgegeben sind:

 e = 1,6*10

¹⁹ C

 d = 1 cm = 0,01 m

 g = 9,81 m/s²

 r = 0,1mm = 0,001 m

 Dichte = 0,8 g/cm³

Zuerst setzen wir die Kräfte F el und F g gleich, da die elektrische Kraft die Fallbeschleunigung aufheben muss, damit das Öl-Tröpfchen schwebt.

F el = F g Gleichsetzen e * E = m * g mit E=U/d e * U/d = m * g einsetzen

U = (m * g * d) / e nach U auflösen

Nun sehen wir, dass uns um weiter zu rechnen die Masse m fehlt. Da es sich bei einem Öl-Tröpfchen um eine Kugel handelt müssen wir die Formeln für eine Kugel benutzen.

Für die Masse m brauchen wir das Volumen V und die Dichte.

1/2

d Öltröpfchen, e+

-

+

Die Dichte haben wir bereits vorgegeben.

Sie ist: 0,8 g/cm³

Das Volumen eines Tropfens bzw. einer Kugel berechnet man mit der Formel:

V = 4/3 * π * r³ Also können wir nun:

m = Dichte * Volumen in die Formel:

U = (m * g * d) / e einsetzen.

Nach dem Einsetzen erhält man:

U = ((Dichte * V) * g * d) / e bzw.

U = ((Dichte * 4/3 * π * r³) * g * d) / e Wenn wir jetzt alle Größen in die Formel einsetzen

erhalten wir die Spannung U, mit der wir ein Öl-Tröpfchen der Masse m, der Ladung e, der Dichte _ und dem Radius r in einem Plattenkondensator mit dem Abstand d zu schweben bringen.

U = ( (Dichte * 4/3 * π * r³) * g * d) / e

(0,8 g/cm³) * 4/3 * π *(0,001m)³ * (9,81 m/s²) * (0,01m) e

ausrechnen.

U = 2 * 10 ⁹ V

Das Öl-Tröpfchen schwebt im Plattenkondensator sobald eine Spannung von 2 * 10 ⁹ V an den Kondensator angelegt wurde.

2/2

Masse m Fallbeschleunigung g Radius r

Ladung e

U =