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L'expérience de Millikan

Difficulté

Dans l'expérience historique de Millikan (1911), des gouttes d'huile de masse \(\displaystyle{m = 4,0 \times 10^{-14}}\) kg et de charge \(\displaystyle{q = -10e}\) sont placées entre deux armatures métalliques chargées distantes de \(\displaystyle{d = 4,0 }\) cm selon le schéma ci-dessous.

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En modifiant la tension U entre les deux armatures de manière à ce que les gouttes aient un mouvement rectiligne et uniforme, il réussit à effectuer la première mesure historique de la charge élémentaire e.

On rappelle qu'un corps est en mouvement rectiligne et uniforme s'il subit des forces qui se compensent. Dans le cas où il s'agit de deux forces de même direction, elles sont nécessairement opposées et de même valeur.

On rappelle aussi la valeur du champ de pesanteur terrestre : \(\displaystyle{g = 9,81}\) N/kg.

1

À quels champs la goutte d'huile va-t-elle être sensible ?

2

Représenter ces champs sur le schéma dans la situation où le mouvement observé des gouttes est rectiligne et uniforme.

3

En déduire et indiquer sur le schéma les polarités (positive ou négative) de chaque armature.

4

Exprimer vectoriellement les deux forces subies par la goutte d'huile en fonction des caractéristiques de celle-ci. Les représenter sur un schéma où ne figurent plus les lignes de champ.

5

Sachant que la tension à appliquer entre les deux armatures est \(\displaystyle{U = 9,86}\) kV, déterminer la valeur e de la charge élémentaire.

6

La valeur de la charge élémentaire que l'on trouve dans les tables actuelles est \(\displaystyle{e = 1,6 \times10^{-19}}\) C. Que peut-on alors conclure ?

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