Nel 1909, Robert Millikan determinò che l'elettrone ha una carica di 1,60x10 ^ -19 Coulomb. Lo ha determinato bilanciando l'attrazione gravitazionale sulle gocce d'olio contro il campo elettrico necessario per evitare la caduta delle goccioline. Una singola gocciolina avrebbe più elettroni in eccesso, quindi il comune divisore della carica su più goccioline ha dato la carica di un singolo elettrone. Derivata da questo esperimento, una domanda comune di studenti di fisica introduttiva oggi è quanti elettroni in eccesso si trovano su una sfera carica se la sua carica totale viene rilevata dall'esperimento in Coulomb "x", supponendo che tu conosca già la carica di un singolo elettrone?
Supponiamo di aver determinato che la carica di una goccia di petrolio sia, per esempio, 2.4 x 10 ^ -18 Coulomb. Notare che il cursore "^" si riferisce all'esponenziazione. Ad esempio, 10 ^ -2 è uguale a 0,01.
Supponiamo anche di sapere in anticipo che la carica di un elettrone è 1,60x10 ^ -19 Coulomb.
Dividere la carica totale in eccesso dal carica nota di un singolo elettrone.
Continuando con l'esempio sopra, 2.4 x 10 ^ -18 diviso per 1,60 x 10 ^ -19 è lo stesso di 2,4 /1,60 volte 10 ^ -18 /10 ^ -19 . Notare che 10 ^ -18 /10 ^ -19 è uguale a 10 ^ -18 * 10 ^ 19, che equivale a 10. 2.4 /1.6 = 1.5. Quindi la risposta è 1,5 x 10 o 15 elettroni.
Suggerimento
Un problema più difficile è quello di risolvere il numero di elettroni senza conoscere prima la carica di un elettrone. Ad esempio, potresti scoprire che le cinque goccioline hanno cariche di 2,4 x 10 ^ -18, 3,36 x 10 ^ -18, 1,44 x 10 ^ -18, 2,08 x 10 ^ -18 e 8,0 x 10 ^ -19. Trovare la carica di un singolo elettrone diventa quindi una questione di risoluzione per il divisore comune di 240, 336, 144, 208 e 80. Il problema qui è che i numeri sono così grandi. Un trucco per semplificare ulteriormente il problema è trovare le differenze tra i numeri vicini. 240 - 208 = 32. 2 x 80 - 144 = 16. Quindi il numero 16 si apre. Dividere 16 nei 5 punti dati originali indica che questa è in effetti la risposta giusta. (Quando i numeri hanno un intervallo di errore significativo, il problema diventa davvero molto difficile.)
