Dans l'expérience historique de Millikan (1911), des gouttes d'huile de masse m = 8{,}0 \times 10^{-14} kg et de charge q = -20e sont placées entre deux armatures métalliques chargées distantes de d = 6{,}0 cm selon le schéma ci-dessous.
En modifiant la tension U entre les deux armatures de telle manière 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 ?
Quelle est la représentation correcte de ces champs sur le schéma ? On se place dans la situation où le mouvement des gouttes observé 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 ?
Quelle est la représentation correcte de ces deux forces sur un schéma ? (Les lignes de champ ne figurent plus pour ne pas le surcharger.)
Sachant que la tension à appliquer entre les deux armatures est U = 15 kV, quelle est la valeur e de la charge élémentaire ?
La valeur de la charge élémentaire que l'on trouve dans les tables actuelles est e = 1{,}6 \times10^{-19} C.
Que peut-on en conclure ?