بحث عن تجربة قطرة الزيت لميليكان، تقوم هذه التجربة على مبدأ الموازنة بين قوى الثقالة التي تتجه للأسفل، مع قوى الطفو والقوى الكهربائية التي تتجه للأعلى، وذلك لمعرفة تأثيرها على قطرة زيت دقيقة متوازنة بين قطبين معدنيين، وبمعلومية كثافة الزيت ونصف قطر القطرة يمكن حساب قوى الطفو والثقالة وكذلك كتل القطرات، وقد تمكن كل من فليتشر وميليكيان الاستفادة من التوازن الميكانيكي والحقل الكهربائي لتحديد شحنة قطرات الزيت، في هذا السياق نقدم لكم بحث عن تجربة قطرة الزيت لميليكان.
بحث عن تجربة قطرة الزيت لميليكان
إن العلم بحقائقه وتعميماته ونظرياته العلمية التي وصلت إلينا لم تأتِ من فراغ، وإنما هي نتاج تجارب وفرضيات وأبحاث متواصلة قام بها الكثير من العلماء بشكل متتابع، نظراً لكون العلم تراكمي البناء، في السطور التالية نقدم لكم بحث عن تجربة قطرة الزيت لميليكان:
- تعتبر تجربة قطرة الزيت واحدة من أشهر الطرق المستخدمة لقياس الشحنة e (وهي شحنة الإلكترون).
- وقد نفذها العالمين الشهيرين روبرت ميليكان، وهارفي فليتشر وذلك سنة 1909 م.
- إذ قام بتحريك قطرة دقيقة من الزين تحت تأثير مجال كهربائي، بما يجعلها متوازنة مع قوى الجاذبية، والقوة الكهربائية، وكذلك اللزوجة أي الكثافة عند مرورها في الهواء.
- وقد كان حريصاً على مراعاة حساب القوى تحت تأثير اللزوجة والجاذبية، وذلك وفق كل من: كمية قطرة الزيت وسرعتها، ما يساعد على استنباط القوة الكهربائية.
- ويمكن حساب الشحنة الكهربائية من خلال القوة الكهربائية والمجال الكهربائي.
- وبالتجريب لاحظ أن قياس الشحنة الكهربائية لقطرات زيت مختلفة، تكون مضاعفات لشحنة مفردة صغيرة تعرف باسم الشحنة نظرتيية e.
- وقد كانت قيمة الشحنة الكهربائية 1.5924×10−19 كولوم، وذلك بفارق 1% عن القيمة المقبولة في الوقت الحالي والتي تعادل 1.602176487×10−19 كولوم.
- وقد افترض العلماء أنها شحنة الإلكترون الواحد.
شاهد أيضا: بحث عن الرياضيات وتعريفها مع مقدمة وخاتمة
لماذا استخدم ميليكان الزيت في تجربته
تقوم تجربة ميليكان على تحديد قيمة الشحنة الكهربائية، لكن ما سبب استخدام الزيت في هذه التجربة، فيما يلي نوضح لماذا استخدم ميليكان الزيت في تجربته:
- تعرف تجربة ميليكان باسم تجربة قطرة الزيت، نظراً لاستخدام الزيت فيها.
- تعتبر هذه الطريقة شهيرة في تحديد الشحنة الأولية e (وهي شحنة الإلكترون).
- ومن الجدير بالذكر أن تنفيذها كان سنة 1909م، وذلك على يد كل من: روبرت ميليكان وهارفي فليتشر.
- وذلك من خلال تحريك قطرة صغيرة من الزيت في مجال كهربائي بمعدل يساعد على التوازن بين قوى الجاذبية، واللزوجة (عند مروره خلال الهواء)، والقوة الكهربائية.
شاهد أيضا: بحث عن الثروة الحيوانية جاهز للطباعة
تلخيص تجربة قطرة الزيت الهدف والاستنتاج
إن تجربة ميليكان جاءت بهدف قياس الشحنة الكهربائية والتي تبين أنها شحنة الإلكترون، فيما يلي نضع بين أيديكم تلخيص تجربة قطرة الزيت مع توضيح كل من الهدف والاستنتاج.
- آلية عمل جهاز ميليكان:
- في البداية يتم رش قطرات دقيقة من الزيت في الهواء باستخدام مرذاذ.
- تكتسب القطرات شحنة بالاحتكاك.
- تسقط القطرات تحت تأثير الجاذبية الأرضية.
- يدخل بعض هذه القطرات في فتحة اللوح العلوي داخل الجهاز.
- تطبيق فرق الجهد كبير بين اللوحين، وبالتالي يحدث تأثير قوي على القطرات المشحونة.
- عند حد معين ستبدأ قطرات الزيت بالارتفاع وتعلق في الهواء بين اللوحين.
عندها ستتساوى قوة الجاذبية لأسفل مع قوة المجال الكهربائي لأعلى. - لكي يتم إيجاد وزن القطرات بواسطة العلاقة mg تعلق القطرة، ثم يتم إيقاف المجال الكهربائي بين اللوحين.
- كي يتم قياس معدل السقوط.
- نستخدم السرعة الحدية المقسمة من أجل حساب المقدار mg وبمعلومية E يتم حساب مقدار الشحنة.
- مشاهدات التجربة: نلاحظ أن هناك اختلاف كبير بين شحنات القطرات.
- وكذلك أن التغير في مقدار الشحنة المؤثرة على القطرات يكون أحد مضاعفات القيمة 1.6×10-19، وسبب التغير يكون بفعل إضافة أو إزالة إلكترون واحد أو أكثر إلى القطرات.
- استنتاجات التجربة: إن أدنى تغير في مقدار الشحنة يعادل مقدار شحنة الإلكترون.
- جميع الإلكترونات الدائمة تمتلك ذات الشحنة والتي تعادل 1.6×10-19 كولوم.
- أيضا الشحنة مكمأة، وهذا يعني أن شحنة أي جسم تكون من مضاعفات شحنة الالكترون.
شاهد أيضا: بحث عن الطاقة وتعريفها مع مقدمة وخاتمة
تمارين حول تجربة ميليكان
يبحث بعض الطلبة عن تمارين حول تجربة ميليكان، وذلك لمعرفة آلية حل المسائل التي تتناول هذه التجربة، وذلك من خلال تحديد المعطيات الواردة في التمرين، وتحديد المطلوب، ثم وضع استراتيجية للحل، إليكم بعض هذه التمارين:
- التمرين الأول: في غياب حقل كهربائي، تسقط قطيرة زيت كتلتها الحجمية p=1260kg.m-3، ومعامل لزوجتها η =1.8×10-5 cm-1s-1 بسرعة v1=32.0×10-5m. s-1 احسب نصف قطر وكتلة القطيرة؟
- أما التمرين الثاني: تخضع القطيرة لحقل كهربائي E=4.5×105 v/m داخل مكثفة، تصعد القطيرة بسرعة v2=11.80×10-5m. s-1، احسب الشحنة المحمولة على القطيرة؟ يمكن اهمال دافعة ارخميدس.
- التمرين الثالث: في جهاز ميليكان نتابع السقوط الحر لقطيرة زيت في الهواء فكانت: 1_بسرعة 0.217mm/s تحت تأثير الحقل الكهربائي E تأخذ القطيرة شحنة قدرها 6.49×10- 19 c فتصعد بسرعة 2.174mm/s أحسب قيمة هذا الحقل؟
- أثناء التجربة تكتسب القطيرة شحنة عنصرية اضافية واحدة احسب السرعة الجديدة للقطيرة تحت تأثير نفس الحقل الكهربائي؟
قدمنا لكم بحث عن تجربة قطرة الزيت لميليكان، بالإضافة إلى توضيح سبب استخدام الزيت في هذه التجربة، مع توضيح هدف التجربة والاستنتاج الذي توصل إليه العالم، وبعض التمارين على تجربة ميليكان.