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Qué es el experimento de Millikan

 
Por Ángela Belmonte. 13 enero 2020
Qué es el experimento de Millikan
Imagen: Google Sites

El experimento de Millikan o experimento de la gota de aceite fue llevado a cabo por el físico Robert Andrews Millikan y Harvey Fletcher en 1909 para determinar la carga del electrón (aunque en 1911 publicaron una versión actualizada y mejorada del experimento inicial). Esta experiencia es todavía hoy en día es considerado como uno de los experimentos más bellos de la física. En esta lección de unPROFESOR veremos qué es el experimento de Millikan de forma sencilla, qué pretendía estudiar Millikan cuando lo planteó y lo que realmente descubrió. Si quieres saber en qué consiste este elegante experimento, ¡sigue leyendo!

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Causas del experimento Millikan o el de la gota de aceite

Determinar la carga eléctrica del electrón fue vital para el desarrollo de la física ya que es una de las constantes fundamentales de esta ciencia. Como la mayoría de los descubrimiento, Millikan no descubrió la carga eléctrica de la noche a la mañana, si no que se sirvió de conocimientos e hipótesis propuestas por sus contemporáneos.

En primer lugar, un físico británico llamado J. J. Thomson había demostrado en 1897 la relación carga-masa del electrón, pero ninguna de las dos por separado. Así pues, los investigadores de la época se propusieron descubrir por separado uno de estos dos valores (carga o masa), ya que el otro podría calcularse fácilmente a partir de la relación descubierta por Thomson.

En segundo lugar, los físicos se preguntaron si la carga eléctrica era una magnitud continua o discreta. Una magnitud continua es aquella que tiene infinitos estados intermedios, como por ejemplo el peso o la altura, que podemos tomar tantas cifras decimales como nos permita el instrumento con que midamos. En cambio, una magnitud discreta es aquella que se puede dividir hasta un límite finito, como por ejemplo el número de personas que atiende a una fiesta (solo puede tomar valores enteros (veinte, quince, cien)). Algunos físicos, como Edison, creyeron que la carga del electrón debía ser continua pero Millikan creía lo contrario.

Por tanto, el objetivo del experimento de Millikan era determinar no solo el valor de la carga electrónica si no también que era una magnitud discreta.

La importancia de esta constante física fue tan grande que en 1923, Millikan, ganó el Premio Nobel de física, en parte debido a este experimento y a los estudios que su equipo realizó a partir del mismo y sobre el efecto fotoeléctrico.

Qué es el experimento de Millikan - Causas del experimento Millikan o el de la gota de aceite
Imagen: Slideplayer

Explicación sencilla del experimento de Millikan

Para comenzar con su experimento, Millikan diseñó un aparato con las siguientes partes:

  • Atomizador. Este instrumento le permitió a Millikan obtener pequeñísimas gotas de aceite (del orden de micrómetros), necesarias para que su experimento funcionase.
  • Cámara con composición controlada, para evitar la dispersión de las gotas y la interferencia del aire exterior.
  • Dos placas paralelas, una cargada positivamente, arriba, y otra negativamente, abajo. La placa superior tiene un agujero para que pasen las gotas de aceite y ambas están conectadas a una fuente de alimentación continua de varios miles de voltios.
  • Entre las dos placas paralelas, Millikan puso un microscopio para observar la caída de las pequeñas gotas.

Millikan hacía pasar el aceite por el atomizador, formando pequeñas moléculas. Estas moléculas pasaban a la cámara y de ahí a la placa con carga positiva. Ahora tenían que elegir una gota con la que trabajar. Gracias a la irradiación con rayos X la gota se cargaba cuando pasaba por el orificio de la placa positiva. Justo cuando la gota llegaba a la parte superior del hueco formado por las dos placas, los investigadores ajustaban el campo eléctrico hasta conseguir que la gota permaneciera en reposo o equilibrio estático. Esto ocurría cuando la fuerza eléctrica era igual y opuesta a la gravitatoria. Esta fuerza que equilibraba la caída de la gotita de aceite es, por definición, de la misma magnitud y carga opuesta a la carga del electrón.

Entonces, el objetivo básico de este experimento era hacer flotar la gota de aceite, equilibrando la fuerza de la gravedad con las fuerzas eléctricas del campo aplicado.

Qué es el experimento de Millikan - Explicación sencilla del experimento de Millikan
Imagen: BBVA

Resultados del experimento Millikan

Repitiendo este experimento muchas veces y con múltiples gotas de diferentes tamaños, Millikan y su equipo llegó al resultado de que la carga eléctrica siempre toma un valor igual a un múltiplo entero de una carga elemental: la del electrón. El valor obtenido por Millikan y su equipo fue de 1,5924·10-19 C; este valor está dentro de un uno por ciento de error del valor actualmente aceptado, que es de 1,602176487.10-19 C.

Se cree que este pequeño error se debe a que Millikan utilizó un valor de viscosidad de la atmósfera dentro de la cámara erróneo. Además, esta magnitud resultó tener un valor discreto, como había predicho Millikan y a diferencia de lo que pensaba Edison.

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Bibliografía
  • Úcar, I. (20 de abril de 2009) El experimento de la gota de aceite. Recuperado de https://www.enchufa2.es/archives/el-experimento-de-la-gota-de-aceite.html
  • Beléndez, A (3 de mayo de 2017) Millikan, el físico que llegó a ver el electrón. Recuperado de https://www.bbvaopenmind.com/ciencia/fisica/millikan-el-fisico-que-llego-a-ver-el-electron/
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