Expérience de la goutte d'huile de Millikan - Définition

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Exploitation

On peut mesurer la charge q de la gouttelette de plusieurs méthodes différentes.

Méthode de l'équilibre

Dans cette méthode, la mesure se fait en deux étapes.

  1. On annule la tension aux bornes du condensateur. Le champ électrique E est alors nul, et on mesure la vitesse limite v0 de la goutte. Cette vitesse permet de remonter au rayon inconnu de la goutte :
    v_0=\frac{\frac{4}{3} \pi r^3 \mathrm{g} (\rho_h - \rho_a)}{6 \pi \eta r} \quad \Rightarrow \quad r = 3 \sqrt{\frac{\eta v_0}{2 \mathrm{g} (\rho_h-\rho_a)}}.
  2. On fait varier le champ électrique jusqu'à ce que la goutte soit immobilisée. Le champ E0 correspondant à l'équilibre des forces permet de remonter à la charge de la goutte :
    v_\text{lim}(E_0) = 0 \quad \Rightarrow \quad q = \frac{6 \pi \eta r v_0}{E_0}.

En pratique, l'équilibre des forces est difficile à observer en raison du mouvement brownien qui agite la goutte d'huile. Puisque ce mouvement est surtout sensible à basse vitesse, il est plus intéressant de travailler à vitesse importante, ce qui est le cas de la méthode ci-dessous.

Méthode à champ constant

Dans cette méthode, on garde l'amplitude du champ constant et on alterne la polarité du condensateur de sorte que la force électrique est dirigée vers le bas puis vers le haut.

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