Exercice 3 : Expérience de Millikan (1911)

Leçonn°2:Champsetpotentielsdanslevide
Exercice3:Expér iencedeMillikan(1911)
Entredeuxplaquesmétalliqueshorizontalesdistantesde l =1,5cm,onappliqueunedifférence
depotentielU de3kV.
Onconstatealorsquedepetitesgouttesd’huilechargéesnégativementsontenéquilibresentre
lesdeuxplaques.
a)Quellessontlespolaritésdesplaques?
b)Quelleestlacharged’unegoutted’huile?Compareràlacharged’unélectron.
Ondonne:
 massevolumiquedel’huile: r =900kg/m
3
 diamètred’unegoutte:D=4,1μm
 intensitéduchampdepesanteur:g=9,8m/s²
Solution
a)C’estlaforceélectrostatiquequiempêchelesgouttesdetomber.
La force électrostatique est donc dirigée vers le haut. La charge étant négative, force
électrostatiqueetchampélectrostatiquesontdesensopposés.Lechampélectrostatiqueestdonc
dirigéverslebas.Laplaqueduhautestdoncchargéepositivement,celledubasnégativement.
b)Al’équilibre,lasommedesforcesquis’appliquesurunegoutteestnulle.
Lepoidsestexactementcompenséparlaforceélectrostatique: m g q E = 0 + r
r
r
(metqdésignentlamasseetlacharged’unegoutte)
Enfaisantlaprojectionsurunaxedirigéverslebas,ona: m g q E = 0 -
Parconséquent:
3
3 3
4 g
m g 4 g 4 g
3
q = U
E E 3 E 3 l
r´ p ´ r´ p ´ r´ p ´
= = = æ ö
ç ÷
è ø
R R R
Applicationnumérique: 18
1.6 10 10
-
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