Imforme 12 de Laboratorio de Fisica 3

FORMATO INSTRUCTIVO PARA LA REVISTA SCIENTIA ET TECHNICA

Laboratorio de Fsica III Informe 12 medicin de la carga de un electrn 13 Laboratorio de Fsica III Informe 12 medicin de la carga de un electrn

4 Laboratorio de Fsica III Informe 12 medicin de un electrn

Medicin de la carga del electrnAutor 1: serafn segura hermosaCdigo: 1086361899

Autor 2: Santiago Cardona herrera

Cdigo: 1088821660

Autor 3: Marcela AranaCdigo: 1088307920Materia: laboratorio de fsica Grupo: 4

Horario: martes de 12-2 am

Profesor: francisco Javier

Fecha de entrega: 11 de marzo de 2014Resumen (abstract) en esta prctica procedimos a montar todos los equipos necesario para realizar la prctica despus uno de los integrales comenz a ver atreves del telescopio varias gotas de aceite de las cuales escogimos las mejores para poder observar el tiempo que se tardan en subir y en bajar este tiempo lo pudimos calcular por dos relojes, este proceso lo repetimos para 25 gotas diferentes I. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS INTRODUCCINpara determinar la carga del electrn Robert Millikan empez susexperimentossobre la carga elctrica en 1906, mediante unaparatoque l construy y se basaba en dos lminas conductoras ubicadas de forma paralela, una de las cuales estaba perforada por un pequeo orificio en el cual entraban unas diminutas gotas deaceite, cuando estas adquiran unavelocidadconstante usaba una fuente para determinar qu tanta fuerzaelctrica necesitaba para detener a la gotita en su cada. Como conoca el valor entre las placas y la fuerza pudo obtener la carga sobre la gotita deaceite.

OBJETIVOS

1. Medir la carga del electrn siguiendo el mtodo utilizado por Millikan

2. Calcular la incertidumbre y el porcentaje de error en la medida de la carga.I. DESCRIPCION DE MATERIALES Y EQUIPO Cmara de ionizacin

Microscopio con escala graduada

Fuente de voltaje

Placas paralelas

Lmpara

Cronmetros mecnicos

Bomba de aceite

AceiteII. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Conecte la fuente y aumente gradualmente el potencial aplicado a las gotas hasta 100 V

2. Roci unas pocas gotas por el orificio de la recmara de ionizacin, teniendo cuidado de no saturarla.

3. Ilumine las gotas

4. Enfoque el telescopio hasta que vea claramente algunas gotas. Al invertir la polaridad de las placas vera que estas cambian su direccin de movimiento.

5. Seleccione una gota, ponga los relojes en cero, y empiece a seguirla en su recorrido de ascenso y descenso. Debido a que el telescopio invierte la imagen, la gota que ve subir, est bajando y viceversa. Anote el tiempo de subida y bajada entre la regin graduada.

6. Repita el proceso anterior para el mayor nmero de gotas posibles tomadas durante el tiempo que dura la prctica. Mnimo 25.

NOTA: Debido a que los relojes fueron construidos para ser operados a 50Hz y la frecuencia de la red es de 60Hz, todos los tiempos deben corregirse por un factor de 5/6

III. DATOS OBTENIDOSNumero de gotas Tiempo subiendo Tiempo bajando

13,97 s4,05 s

210,11 s18,81 s

33,37 s3,86 s

415,12 s19,17 s

58,7 s9,73 s

65,14 s5,24 s

78,44 s11,45 s

83,9 s4,45 s

94,8 s5,98 s

107,8 s12,19 s

1112,84 s14,46 s

126,7 s14,02 s

135,45 s8,44 s

146,63 s8,29 s

155,32 s13,75 s

166,62 s14,94 s

174,82 s5,22 s

184,33 s4,39 s

192,98 s3,01 s

204,35 s5,59 s

212,04 s2,94 s

225,24 s5,4 s

232,87 s3,36 s

246,61 s7,52 s

255,18 s5,49 s

TABLA 1IV. ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS

El proceso que se presenta a continuacin pretende hacer un trabajo estadstico para obtener el mnimo valor de la carga elctrica. En el siguiente anlisis debe suponer que la carga de cualquier gota es n veces la carga del electrn, con n un nmero entero positivo.qi = nie1. Si la distancia que recorre la gota hacia arriba o abajo es de 1.0 mm, calcule la velocidad de subida y bajada de cada gota (recuerde que se mueve con velocidad constante). Construya una tabla de datos de tiempos, velocidades y usando la ecuacin 12.8 adicinele una columna con la carga de cada gota.

X= x0 + v0t + 1/2at2

Como la velocidad es constante la ecuacin queda:

V=X/t Vg2=x/tg2 Vg1=x/tg1 a= 3.71x10-11JNumero de gotas tiempovelocidad bajando(Vg1) (m/s)tiempo subiendovelocidad subiendo(Vg2)

(m/s)carga de la gota(q)

(C)

bajando

13,97 s2.51x10-44,05 s2.46x10-44.12x10-19

210,11 s9.89x10-518,81 s5.31x10-53.81 x10-19

33,37 s2.96x10-43,86 s2.59x10-41.25x10-18

415,12 s6.61x10-519,17 s5.21x10-51.64x10-19

58,7 s1.14x10-49,73 s1.02x10-42.77x10-19

65,14 s1.94x10-45,24 s1.90x10-42.84x10-19

78,44 s1.18x10-411,45 s8.73x10-54.22x10-19

83,9 s2.56x10-44,45 s2.24x10-41x10-18

94,8 s2.08x10-45,98 s1.67x10-48.90x10-19

107,8 s1.28x10-412,19 s8.20x10-55.28x10-19

1112,84 s7.78x10-514,46 s6.91x10-51.60x10-19

126,7 s1.49x10-414,02 s7.13x10-57.20x10-19

135,45 s1.83x10-48,44 s1.18x10-49x10-19

146,63 s1.50x10-48,29 s1.20x10-45.48x10-19

155,32 s1.87x10-413,75 s7.27x10-51.03x10-18

166,62 s1.51x10-414,94 s6.69x10-57.41x10-19

174,82 s2.07x10-45,22 s1.91x10-45.90x10-19

184,33 s2.30x10-44,39 s2.27x10-42.87x10-19

192,98 s3.35x10-43,01 s3.32x10-44.28x10-19

204,35 s2.29x10-45,59 s1.78x10-41.07x10-18

212,04 s4.90x10-42,94 s3.40x10-43.77x10-18

225,24 s1.90 x10-45,4 s1.85x10-43.11x10-19

232,87 s3.48x10-43,36 s2.97x10-41.70x10-18

246,61 s1.51x10-47,52 s1.32x10-44.57x10-19

255,18 s1.93x10-45,49 s1.82x10-44.61x10-19

TABLA 2

2. Identifique la carga que tenga menor valor, llmela q1. Asuma que esta carga posee un electrn (n1 = 1).

q1=1.60x10-19 c n1 = 13. Divida las dems cargas entre el valor de q1. Estos sern los valores de ni para cada dato de carga.

4. Ubique los resultados en una tabla (en una columna el valor de la carga y en otra el resultado de la divisin entre q1) y en orden ascendente de q. La carga q1 va de primero en la tabla.

carga de la gota (q) (c)divisin de la carga ni= (q/q1) (c)

1.60x10-191

1.64x10-191.02

2.77x10-191.73

2.84x10-191.77

2.87x10-191.79

3.11x10-191.94

3.81 x10-192.38

4.12x10-192.57

4.22x10-192.63

4.28x10-192.67

4.57x10-192.85

4.61x10-192.88

5.28x10-193.3

5.48x10-193.42

5.90x10-193.68

7.20x10-194.5

7.41x10-194.63

8.90x10-195.56

9x10-195.62

1x10-186.25

1.03x10-186.43

1.07x10-186.68

1.25x10-187.81

1.70x10-1810.62

3.77x10-1823.56

TABLA 35. Luego asuma que la carga de menor valor posee 2 electrones (n1 = 2). Divida las dems cargas entre q1/n1. Ubique los resultados en otra tabla repitiendo el proceso del tem anterior.

carga de la gota (q) (c)divisin de la carga ni= q/(q1/n1) (c)

1.60x10-192

1.64x10-192.05

2.77x10-193.46

2.84x10-193.55

2.87x10-193.58

3.11x10-193.88

3.81 x10-194.76

4.12x10-195.15

4.22x10-195.27

4.28x10-195.35

4.57x10-195.71

4.61x10-195.76

5.28x10-196.6

5.48x10-196.85

5.90x10-197.37

7.20x10-199

7.41x10-199.26

8.90x10-1911.12

9x10-1911.25

1x10-1812.5

1.03x10-1812.87

1.07x10-1813.37

1.25x10-1815.62

1.70x10-1821.25

3.77x10-1847.12

TABLA 46. Repita el proceso anterior tomando n1 = 3, 4, 5,..., 10. Construya las respectivas tablas.

n1 = 3


1.60x10-193

1.64x10-193.07

2.77x10-195.19

2.84x10-195.32

2.87x10-195.38

3.11x10-195.83

3.81 x10-197.14

4.12x10-197.72

4.22x10-197.91

4.28x10-198.03

4.57x10-198.57

4.61x10-198.64

5.28x10-199.90

5.48x10-1910.28

5.90x10-1911.06

7.20x10-1913.50

7.41x10-1913.90

8.90x10-1916.69

9x10-1916.88

1x10-1818.76

1.03x10-1819.32

1.07x10-1820.07

1.25x10-1823.45

1.70x10-1831.89

3.77x10-1870.73

TABLA 5 n1 = 4


1.60x10-194

1.64x10-194.1

2.77x10-196.92

2.84x10-197.1

2.87x10-197.17

3.11x10-197.77

3.81 x10-199.52

4.12x10-1910.3

4.22x10-1910.55

4.28x10-1910.7

4.57x10-1911.42

4.61x10-1911.52

5.28x10-1913.2

5.48x10-1913.7

5.90x10-1914.75

7.20x10-1918

7.41x10-1918.52

8.90x10-1922.25

9x10-1922.5

1x10-1825

1.03x10-1825.75

1.07x10-1826.75

1.25x10-1831.25

1.70x10-1842.5

3.77x10-1894.25

TABLA 6 n1 = 5


1.60x10-195

1.64x10-195.12

2.77x10-198.65

2.84x10-198.87

2.87x10-198.96

3.11x10-199.71

3.81 x10-1911.90

4.12x10-1912.87

4.22x10-1913.18

4.28x10-1913.37

4.57x10-1914.28

4.61x10-1914.40

5.28x10-1916.5

5.48x10-1917.12

5.90x10-1918.43

7.20x10-1922.5

7.41x10-1923.15

8.90x10-1927.81

9x10-1928.12

1x10-1831.25

1.03x10-1832.18

1.07x10-1833.43

1.25x10-1839.06

1.70x10-1853.12

3.77x10-18117.81

TABLA 7n1 = 6


1.60x10-196

1.64x10-196.16

2.77x10-1910.41

2.84x10-1910.67

2.87x10-1910.78

3.11x10-1911.69

3.81 x10-1914.32

4.12x10-1915.48

4.22x10-1915.86

4.28x10-1916.09

4.57x10-1917.18

4.61x10-1917.33

5.28x10-1919.84

5.48x10-1920.60

5.90x10-1922.18

7.20x10-1927.06

7.41x10-1927.85

8.90x10-1933.45

9x10-1933.83

1x10-1837.59

1.03x10-1838.72

1.07x10-1840.22

1.25x10-1846.99

1.70x10-1863.90

3.77x10-18141.72

TABLA 8 n1 = 7


1.60x10-197

1.64x10-197.19

2.77x10-1912.14

2.84x10-1912.45

2.87x10-1912.58

3.11x10-1913.64

3.81 x10-1916.71

4.12x10-1918.07

4.22x10-1918.50

4.28x10-1918.77

4.57x10-1920.04

4.61x10-1920.21

5.28x10-1923.15

5.48x10-1924.03

5.90x10-1925.87

7.20x10-1931.57

7.41x10-1932.5

8.90x10-1939.03

9x10-1939.47

1x10-1843.85

1.03x10-1845.17

1.07x10-1846.92

1.25x10-1854.82

1.70x10-1874.56

3.77x10-18165.35

TABLA 9n1 = 8


1.60x10-198

1.64x10-198.2

2.77x10-1913.85

2.84x10-1914.2

2.87x10-1914.35

3.11x10-1915.55

3.81 x10-1919.05

4.12x10-1920.6

4.22x10-1921.1

4.28x10-1921.4

4.57x10-1922.85

4.61x10-1923.05

5.28x10-1926.4

5.48x10-1927.4

5.90x10-1929.5

7.20x10-1936

7.41x10-1937.05

8.90x10-1944.5

9x10-1945

1x10-1850

1.03x10-1851.5

1.07x10-1853.5

1.25x10-1862.5

1.70x10-1885

3.77x10-18188.5

TABLA 10n1 = 9


1.60x10-199

1.64x10-199.26

2.77x10-1915.64

2.84x10-1916.04

2.87x10-1916.21

3.11x10-1917.57

3.81 x10-1921.52

4.12x10-1923.27

4.22x10-1923.84

4.28x10-1924.18

4.57x10-1925.81

4.61x10-1926.04

5.28x10-1929.83

5.48x10-1930.96

5.90x10-1933.33

7.20x10-1940.67

7.41x10-1941.86

8.90x10-1950.28

9x10-1950.84

1x10-1856.49

1.03x10-1858.19

1.07x10-1860.45

1.25x10-1870.62

1.70x10-1896.04

3.77x10-18212.99

TABLA 11 n1 = 10


1.60x10-1910

1.64x10-1910.25

2.77x10-1917.31

2.84x10-1917.75

2.87x10-1917.93

3.11x10-1919.43

3.81 x10-1923.81

4.12x10-1925.75

4.22x10-1926.37

4.28x10-1926.75

4.57x10-1928.56

4.61x10-1928.81

5.28x10-1933

5.48x10-1934.25

5.90x10-1936.87

7.20x10-1945

7.41x10-1946.31

8.90x10-1955.62

9x10-1956.25

1x10-1862.5

1.03x10-1864.37

1.07x10-1866.87

1.25x10-1878.12

1.70x10-18106.25

3.77x10-18235.62

TABLA 12 7. En cada una de las tablas obtenidas calcule la diferencia entre cada ni y el entero ms cercano (en valor absoluto). Sume en cada tabla las diferencias de todos los ni. Determine en cul de las tablas esta sumatoria es la mnima.

n1 = 1divisin de la carga ni= (q/q1) (c)lni-enterol

11

1.020,02

1.730,27

1.770,23

1.790,,21

1.940,06

2.380,38

2.570,43

2.630,37

2.670,33

2.850,15

2.880,12

3.30,3

3.420,42

3.680,32

4.50,5

4.630,37

5.560,44

5.620,38

6.250,25

6.430,43

6.680,32

7.810,19

10.620,38

23.560,44

SUMA = 8.1

TABLA 13n1 = 2

divisin de la carga ni= q/(q1/n1) (c)lni-enterol

21

2.050.05

3.460.46

3.550.45

3.580.42

3.880.12

4.760.24

5.150.15

5.270.27

5.350.35

5.710.29

5.760.24

6.60.4

6.850.15

7.370.37

91

9.260.26

11.120.12

11.250.25

12.50.5

12.870,13

13.370,37

15.620,48

21.250,25

47.120,12

SUMA = 8.78

TABLA 14

n1 = 3


31

3.070.07

5.190.19

5.320.32

5.380.38

5.830.17

7.140.14

7.720.28

7.910.9

8.030.03

8.570.43

8.640.46

9.900.10

10.280.28

11.060.06

13.500.5

13.900.10

16.690.49

16.880.12

18.760.24

19.320.32

20.070.07

23.450.45

31.890.11

70.730.27

SUMA =7.48

TABLA 15

n1 = 4


41

4.10.1

6.920.8

7.10.1

7.170.17

7.770.13

9.520.48

10.30.3

10.550.45

10.70.3

11.420.42

11.520.48

13.20.2

13.70.3

14.750.15

181

18.520.48

22.250.25

22.50.5

251

25.750.15

26.750.15

31.250.25

42.50.5

94.250.25

SUMA = 10.23

TABLA 16

n1 = 5


51

5.120.12

8.650.45

8.870.13

8.960.4

9.710.29

11.900.10

12.870.13

13.180.18

13.370.37

14.280.28

14.400.40

16.50.50

17.120.12

18.430.43

22.50.50

23.150.15

27.810.19

28.120.12

31.250.25

32.180.18

33.430.43

39.060.06

53.120.12

117.810.19

SUMA = 8.09

TABLA 17

n1 = 6


61

6.160.16

10.410.41

10.670.33

10.780.22

11.690.31

14.320.32

15.480.48

15.860.14

16.090.09

17.180.18

17.330.33

19.840.16

20.600.40

22.180.18

27.060.06

27.850.15

33.450.45

33.830.17

37.590.41

38.720.28

40.220.22

46.990.01

63.900.10

141.720.28

SUMA = 9.32

TABLA 18

n1 = 7


71

7.190.19

12.140.14

12.450.45

12.580.48

13.640.36

16.710.29

18.070.07

18.500.50

18.770.23

20.040.04

20.210.21

23.150.15

24.030.03

25.870.13

31.570.43

32.50.5

39.030.03

39.470.47

43.850.15

45.170.17

46.920.8

54.820.18

74.560.44

165.350.35

SUMA = 7.79

TABLA 19

n1 = 8


81

8.20.2

13.850.15

14.20.2

14.350.35

15.550.45

19.050.05

20.60.6

21.10.1

21.40.4

22.850.15

23.050.05

26.40.4

27.40.4

29.50.5

361

37.050.05

44.50.5

451

501

51.50.5

53.50.5

62.50.5

851

188.50.5

SUMA = 11.14

TABLA 20

n1 = 9


91

9.260.26

15.640.36

16.040.04

16.210.21

17.570.43

21.520.48

23.270.27

23.840.16

24.180.18

25.810.19

26.040.04

29.830.17

30.960.4

33.330.33

40.670.33

41.860.14

50.280.28

50.840.16

56.490.49

58.190.19

60.450.45

70.620.38

96.040.04

212.990.01

SUMA = 6.99

TABLA 21

n1 = 10


101

10.25 0.25

17.310.31

17.750.15

17.930.07

19.43 0.43

23.810.19

25.750.15

26.370.37

26.750.15

28.560.44

28.810.19

331

34.250.25

36.870.13

451

46.310.31

55.620.38

56.250.25

62.50.5

64.370.37

66.870.13

78.120.12

106.250.25

235.620.38

SUMA = 8.97

TABLA 22

8. La tabla correspondiente a esta mnima diferencia contiene la informacin necesaria para calcular los valores de los enteros ni que le permiten despejar la carga del electrn utilizando la ecuacin 12.10. Tenga en cuenta que para calcular los ni debe aproximar los valores de su tabla al entero ms cercano. Calcule entonces la carga del electrn para cada ni.n1 = 9 TABLA 21 qi = nie.Numero de gotas carga de la gota(qi)divisin de la carga

(C) ni= q/(q1/n1) (c)CARGA DEL ELECTRON (c)

14.12x10-1994.57 x10-20

23.81 x10-199.264.23x10-20

31.25x10-1815.647.81x10-20

41.64x10-1916.041.02x10-20

52.77x10-1916.211.73x10-20

62.84x10-1917.571.57x10-20

74.22x10-1921.521.91x10-20

81x10-1823.274.34x10-20

98.90x10-1923.843.70x10-19

105.28x10-1924.182.2x10-20

111.60x10-1925.816.15x10-21

127.20x10-1926.042.76x10-20

139x10-1929.833x10-20

145.48x10-1930.961.76x10-20

151.03x10-1833.333.12x10-20

167.41x10-1940.671.80x10-20

175.90x10-1941.861.40x10-20

182.87x10-1950.285.74x10-21

194.28x10-1950.848.39x10-21

201.07x10-1856.491.91x10-20

213.77x10-1858.196.5x10-20

223.11x10-1960.455.18x10-21

231.70x10-1870.622.39x10-20

244.57x10-1996.044.76x10-21

254.61x10-19212.992.16x10-21

TABLA 239. Como resultado final para la carga del electrn halle el promedio de los valores obtenidos en el punto anterior.

PROMEDIO = e= 8.09x10-20 C carga del electrn 10. Calcule el error en su medida de la carga del electrn para cada gota, teniendo en cuenta que el error en la medida de las distancias es de 0.1 mm, el error en la medida de los tiempos es de 0.01 s y el error en el valor de a es de un 10% de a. Finalmente combine en cuadratura los errores obtenidos para encontrar la incertidumbre en la carga promedio electrnica.11. Compare el valor por usted hallado con el valor medido, y aceptado de: e = 1.60217733 0.000.00049 1019 C

V. CONCLUSIONES Se puede concluir que al tomar los datos del tiempo de subida de la gota es ms rpida que el tiempo de bajada de la misma gota Se pudo deducir que la carga de la gota ms baja es muy aproximado al resultado permitido par el electrn

Al analizar los ni y la diferencia del entero ms cercano se pudo deducir que no se sobrepasa del nmero 1 Al analizar los datos se puede deducir que la carga del electrn encontrada por nosotros es ms pequea que la aceptada 8.09x10-20 C < 1.60217733 Al calcular la velocidad de cada gota se puede concluir que el tiempo es inversamente proporcional al tiempo de cada gota VI. BIBLIOGRAFIA gua de laboratorio de fsica 3 SearsyZemansky,FisicaGeneral,EditorialAguilarS.A.,Espaa,1980 SEARS AND ZEMANSKY, Fsica para ingeniera, Vol. 2, onceaba edicin SERWAY-JEWETT,Electricidad ymagnetismo, sptima edicinFecha de entrega: 6 de mayo 2014

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Imforme 12 de Laboratorio de Fisica 3