L'expérience de Millikan Problème

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

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 : g = 9{,}81 N/kg.

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

Le champ gravitationnel

Le champ électrique

Le champ magnétique

Le champ scalaire

Sur quel schéma a-t-on correctement représenté ces champs dans la situation où le mouvement observé des gouttes est rectiligne et uniforme ?

Sur quel schéma a-t-on correctement représenté les polarités (positive ou négative) de chaque armature ?

Quelles sont les expressions vectorielles des deux forces subies par la goutte d'huile en fonction des caractéristiques de celle-ci ?

\overrightarrow{F_{e}} = -10e \times \overrightarrow{E}
\overrightarrow{F_{g}} = 4{,}0 \times 10^{-14} \times \overrightarrow{g}

\overrightarrow{F_{e}} = -10e \times \overrightarrow{E}
\overrightarrow{F_{g}} = -4{,}0 \times 10^{-14} \times \overrightarrow{g}

\overrightarrow{F_{e}} = 10e \times \overrightarrow{E}
\overrightarrow{F_{g}} = -4{,}0 \times 10^{-14} \times \overrightarrow{g}

\overrightarrow{F_{e}} = 10e \times \overrightarrow{E}
\overrightarrow{F_{g}} = 4{,}0 \times 10^{-14} \times \overrightarrow{g}

Quelle est la représentation correcte de ces forces ?

Sachant que la tension à appliquer entre les deux armatures est U = 9{,}86 kV, quelle est alors la valeur du champ électrique existant entre les armatures ?

E=2{,}5\times 10^{5} V.m⁻¹

E=1{,}5\times 10^{5} V.m⁻¹

E=3{,}5\times 10^{5} V.m⁻¹

E=4{,}5\times 10^{5} V.m⁻¹

Quel calcul donne alors la valeur e de la charge élémentaire ?

e=\dfrac{4{,}0 \times 10^{-14} \times 9{,}81}{10\times 2{,}5 \times 10^{5}} = 1{,}6 \times 10^{-19} C

e=\dfrac{4{,}0 \times 10^{-14} \times 9{,}81}{10\times 2{,}5 \times 10^{5}} = 1{,}6 \times 10^{19} C

e=\dfrac{10\times 2{,}5 \times 10^{5}}{4{,}0 \times 10^{-14} \times 9{,}81} = 1{,}6 \times 10^{-19} C

e=\dfrac{10\times 2{,}5 \times 10^{5}}{4{,}0 \times 10^{-14} \times 9{,}81} = 1{,}6 \times 10^{19} C

La valeur de la charge élémentaire que l'on trouve dans les tables actuelles est e = 1{,}6 \times10^{-19} C.

Que peut-on alors conclure ?

Cette méthode de détermination possède une bonne fiabilité car la valeur de la charge élémentaire que l'on trouve dans les tables actuelles est la même que celle déterminée avec les valeurs expérimentales.

Cette méthode de détermination possède une bonne fiabilité car la valeur de la charge élémentaire que l'on trouve dans les tables actuelles n'est pas la même que celle déterminée avec les valeurs expérimentales.

Cette méthode de détermination n'est pas fiable car la valeur de la charge élémentaire que l'on trouve dans les tables actuelles est la même que celle déterminée avec les valeurs expérimentales.

Cette méthode de détermination n'est pas fiable car la valeur de la charge élémentaire que l'on trouve dans les tables actuelles n'est pas la même que celle déterminée avec les valeurs expérimentales.