Physik-Milikan-Versuch-Protokoll und vorbetrachtung. Und ein Vergleich in Kunst PDF

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Summary

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Description

Vorbetrachtung Millikan-Versuch 1. Erarbeite die theoretischen Grundlagen des Millikanversuchs und erläutere die Bedeutung des Ergebnisses Theoretische Grundlagen des Millikan Versuchs Mit dem Millikanversuch soll die Quantelung der Ladung nachgewiesen werden. Möglich durch folgenden Versuch. Dieser nennt sich Schwebemethode. Es werden Öltröpfchen in einen horizontalen Plattenkondensator gesprüht. Diese lassen sich durch ein Mikroskop sichtbar machen. Wenn nun am Kondensator eine passende Spannung anliegt schwebt dies in der Luft. Der Grund dafür ist einmal die elektrische Kraft und einmal die Gewichtskraft. Wenn deren Betrag gleich ist schwebt das Öltröpfchen, da die elektrische Kraft nach oben und die Gewichtskraft nach unten wirkt. ! Bedeutung des Ergebnisses Durch diesen Versuch konnte einmal nachgewiesen werden, dass eine Quantelung der elektrischen Ladung existiert. Dass bedeutet, dass in der Natur vorkommende elektrische Ladungen immer ein ganzzahliges Vielfaches einer kleinsten Ladung, der Elementarladung e, sind. Darüberhinaus konnten durch genaue Messungen die Elementarladung e = 1,60217646 ⋅ 10−19C herausgefunden werden.!

Herleitung der Formel für das Öltröpchen

| Fel | = | FG | ! | q | ⋅ E = m ⋅ g! U 4 = roh ⋅ Pi ⋅ r 3 ⋅ g! |q| ⋅ d 3 roh ⋅ 4Pi ⋅ r 3 ⋅ g ⋅ d |q| = ! 3U 2. Welchen Sinn macht die Verwendung von logarithmischem Papier? Logarithmisches Papier hat keine „normale“ Achseneinteilung, sondern eine logarithmische. Dadurch können nicht-lineare Funktionen linear dargestellt werden und das Ablesen von Werten somit deutlich vereinfacht werden.

3. Erläutere die Schwierigkeiten beim Ermitteln der Masse von Öltröpfchen und die wesentlichen Punkte der für diesen Versuch verwendeten Methode. (Warum lässt sich die Gewichtskraft nur mit Hilfe des Graphen bestimmen?) Die Masse eines Öltröpfchens könnte durch die Formel

4 m = p ∙ V = p ∙  ∙ π ∙ r 3 3

berechnet oder klassischerweise einfach gewogen werden. Beide Methoden funktionieren bei unserem Versuch nicht, da wir weder das Öltröpfchen wiegen, noch den Radius messen können. Somit muss man eine andere Methode wählen. Im Versuch wählen wir die „Einfeldmethode“/ „Schwebemethode“, d.h. wir lassen das Teilchen nach Erreichen des Schwebezustands eine bestimmte Strecke sinken, messen die Zeit und berechnen daraus dann die Fallgeschwindigkeit.

9π d ∙ Man könnte nun die Ladung anhand einer Formel q = U

2η 3 ∙ v 3 2 ∙ (ρO − ρL) ∙ g

mit

d = Plat ten a bsta n d η = 1,81 ∙ 10−5

Ns = Visk osit ätd erL u f t(tem perat ura bhä ngig) m2 ρO = Dichted esÖls ρL = 1,29

kg = Dichted erL u f t m3

berechnen. Eine andere, einfachere Möglichkeit, ist, einen auf logarithmischem Papier gezeichneten Graphen zur Bestimmung der Gewichtskraft zu nutzen. Kennt man den Wert der Geschwindigkeit, so kann man anhand des Graphen die passende Gewichtskraft bestimmen und mit der oben hergeleiteten Formel dann die Ladung des Ölteilchens bestimmen....