A Determinação Da Carga Massa Do Elétron

A DETERMINAÇÃO DA CARGA DO ELÉTRON

O conceito de partícula elétrica era aceito a mais de dois séculos atrás, sendo em 1881 a primeira vez que seu valor numérico foi estimado por G.Johnstune Stoney de Dublin. Em seguida, o precursor na investigação da carga do elétron foi J.J.Thomson que o descobriu em 1897 e determinou sua razão carga/massa. Desde então, Thomson e seus colaboradores passaram a tentar estimar o valor da carga. Várias tentativas foram feitas para resolver se a carga elétrica poderia ter qualquer grandeza ou somente variar em estágios, por incrementos regulares. Robert Andrews Millikan e seus colaboradores determinaram a evidência experimental que solucionou o problema. Millikan descobriu que, se gotículas de óleo fossem pulverizadas em uma pequena câmara, era possível observar o movimento de uma única gota com o microscópio.

O experimento se constitui de um condensador de placas horizontais entre os quais existe ar. Um borrifador lança gotas finíssimas de óleo que tem seu comportamento observado por um microscópio cujo eixo é paralelo às placas. Nos experimentos de Millikan, a maioria das gotículas tornava-se eletricamente carregadas pelo atrito durante o processo de pulverização ou por outras causas. Era possível alterar a velocidade de queda das gotículas pela aplicação de um potencial elétrico entre as placas de metal colocadas nas partes superior e inferior da câmara. Realmente, pela ação da força elétrica produzida pela diferença de potencial, uma determinada gotícula carregada poderia ter sua velocidade de queda aumentada ou diminuída, ser forçada a parar ou ainda a movimentar-se para cima. Quando a diferença de potencial elétrico entre as placas era exatamente suficiente para fazer parar a gotícula, a força gravitacional e a força elétrica estavam equilibradas. Medindo-se separadamente a massa da gotícula, foi possível calcular a força elétrica necessária para manter a gotícula estacionária. Utilizando os seus dados experimentais e a Lei de Coulomb (que relaciona a carga e a distância com a força), Millikan conseguiu calcular a grandeza da carga da gotícula. O seu aparelho pode ser considerado como uma balança delicada para comparar forças gravitacional e elétrica.Millikan foi capaz de provar que todas as cargas elétricas são múltiplos de uma unidade elementar definida, cujo valor é igual a 1,60 x 10-19 ou 4,80 x 10-10 u.e. Até hoje, ninguém conseguiu produzir ou demonstrar a existência de carga negativa de grandeza menor do que 1,591x10–19 C (Coulomb); atualmente, o valor mais preciso é 1,60186x10–19 C.

Para explicar as observações experimentais, concluiu-se que as cargas dos íons devem diferir em pequenas quantidades ou que as massas desses íons devem diferir. A partir do trabalho de Millikan, parece que pelo menos a carga negativa aparece em unidades discretas, mas Millikan trabalhou com gotículas de óleo que continham inicialmente cargas positivas e negativas. Entretanto, todas as cargas positivas e negativas que ele observou eram sempre múltiplas de uma carga unitária, a carga do elétron. Se, na matéria, os elétrons são unidades de carga negativa que neutralizam unidades de carga positiva, essas cargas negativas e positivas devem vir em conjuntos de grandeza igual. Se assim não fosse, as cargas negativas e positivas em um objeto nem sempre dariam exatamente zero ou

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