Vraag 13Experiment van Millikan
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- Bekijk welke krachten op de druppel werken terwijl hij naar beneden valt.
- Bedenk wat je kunt afleiden uit het feit dat de snelheid niet verandert.
- Zoek op hoe je de massa van een bolvormige druppel kunt uitdrukken met dichtheid en straal.
- Werk de formules stap voor stap uit tot de gevraagde grootheid alleen aan één kant staat.
Hier verliezen leerlingen punten
- Laat elke stap van je afleiding zien, want bij een afleiding telt de redenering mee.
- Noem de formules uit het informatieboek die je gebruikt, zoals die voor de massa of het volume.
- Stop niet halverwege met herleiden. Maak de vergelijking helemaal af in de gevraagde vorm.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
In 1909 voerden Robert Millikan en Harvey Fletcher een experiment uit waarmee ze de lading van het elektron bepaalden. In figuur 1 staat een opstelling voor dit experiment afgebeeld. In figuur 2 is de opstelling schematisch weergegeven. In het bovenste gedeelte wordt olie verneveld tot kleine druppeltjes. De druppeltjes krijgen met behulp van ioniserende straling een lading. Door een kleine opening in de bovenste van twee platen kunnen enkele druppels omlaag vallen in het onderste gedeelte. Tussen deze platen kan een homogeen elektrisch veld gecreëerd worden door een spanningsbron aan te sluiten op de platen. Wanneer daar geen spanning over staat, vallen de druppels naar beneden. Als er wel een spanning staat kunnen de druppels ook omhoog bewegen. Tijdens het experiment lieten Millikan en Fletcher een druppel een aantal keren op en neer bewegen. figuur 1 figuur 2 Om de lading van één zo’n druppel te bepalen moet eerst de straal van die druppel bepaald worden. Deze kan bepaald worden door de valsnelheid van de druppel te meten op het moment dat er geen spanning over de platen staat. Tijdens het vallen werken er dan twee krachten op de druppel, de zwaartekracht F en de wrijvingskracht F . z w Voor de wrijvingskracht geldt: F = 6π η rv (1) w Hierin is: − η de viscositeit van de lucht, ook wel stroperigheid genoemd − r de straal van de druppel − v de snelheid van de druppel − 5 De grootte van de viscositeit is 1,828 · 10 , uitgedrukt in SI-eenheden.
De bolvormige druppel valt met een constante valsnelheid. Door deze snelheid te meten kan de straal van een druppel bepaald worden. Voor de straal geldt dan: 9 η v r = (2) 2 g ρ olie Hierin is: − g de valversnelling − ρ de dichtheid van de olie olie De overige grootheden zijn dezelfde als in formule (1).
Leid formule (2) af met behulp van formule (1) en formules uit het informatieboek.