Massimo Fantin 2003

L'esperimento consiste nel determinare direttamente la carica posseduta da goccioline con debolissime cariche elettriche e verificare che le cariche possedute dalle goccioline sono multiple della carica elementare dell'elettrone.

Per misurare la carica di una gocciolina la si lascia cadere in presenza di aria in un campo elettrico che si oppone alla forza peso, si regola l'intensità del campo elettrico fino a che la forza elettrica annulli esattamente il peso, la gocciolina rimane così sospesa in aria. Conoscendo l'intensità del campo elettrico e la massa della gocciolina si può calcolare la carica.

che ci permette di calcolare la carica della gocciolina conoscendo il diametro, la densità, l'accelerazione di gravità, la differenza di potenziale, e la distanza tra le armature.

• generare una gocciolina carica con un multiplo intero della carica dell'elettrone,
• lasciarla cadere tra le armature di un condensatore alle quali è applicata una V variabile tra 0 e il valore massimo di 1,00 Volt,
• fermarla, scegliendo con attenzione il valore della V opportuno,
• misurare il diametro della gocciolina mediante un microscopio,
• infine conoscendo le altre grandezze che entrano nella formula, calcolare la carica posseduta dalla gocciolina.

Ripetendo la prova con parecchie goccioline si verifica che le cariche trovate ( se si è stati molto attenti a non sbagliare ) sono tutte multiple di un valore, che è appunto la carica elementare dell'elettrone.

I valori che entrano in gioco sono:

d Misurabile con il microscopio il cui diametro della lente è 10^-7 m, il diametro ha una scala graduata che consente di misurare il diametro con buona precisione.

V Misurabile con un voltmetro di portata 1 V

Il funzionamento del programma di simulazione è molto semplice, le funzioni sono:

• Generazione di una gocciolina : si clicca sull'erogatore nero in alto
• Variazione della tensione V : Si trascina il cursore del reostato in alto o in basso per variare la d.d.p. tra le armature.
• Misura del diametro della gocciolina: Si sposta la lente del microscopio trascinando con il mouse il suo centro sulla gocciolina e posizionando la gocciolina in posizione utile per lare la misura nel miglior modo possibile ( il diametro della lente è 10 ^-7 m ed è diviso in dieci parti (10 ^-8) e ciascuna in cinque parti.

Esempio di elaborazione dati ottenuti da misurazioni effettuate con il programma di simulazione: sono state fatte dieci misure della carica di altrettante goccioline misurabili ( per alcune goccioline non è possibile fare la misura perché la loro massa è troppo grande perché possa essere equilibrata con la forza elettrica ), per ciascuna sono state misurate il diametro e la V necessaria per equilibrarle, a queste misure sono stati associati degli errori assoluti strumentali. Si sono calcolati i valori di q di ciascuna misura e si è tracciato il grafico in basso, Si vede chiaramente che i valori di carica ottenuti sono tutti multipli di un valore elementare, si è assegnato a ciascuna misura questo valore di moltiplicità n e, dividendo la carica per tale valore si sono trovati dieci valutazioni della carica elementare, infine si è calcolata la media e lo scarto quadratico medio che rappresenta un possibile errore statistico. Il valore trovato è compatibile con quello noto 1,6 10^-19 Coulomb.