260. Öljypisara sähkökentässä

Pieni sähköisesti varattu öljypisara leijuu sähkökentässä levossa. Öljypisaraan kohdistuvan painon suuruus on 2,7 [[$\cdot$]]​ 10–14 N. Sähkökentän voimakkuus on 18 600 N/C. Kuinka suuri on öljypisaran sähkövaraus? Kuinka monen elektronin varausta tämä vastaa?

Millikanin koe (Wikipedia)


Ratkaisu

Pallon leijuessa levossa, siihen kohdistuva paino ja sähköinen voima kumoavat toisensa. Sovitaan suunta ylöspäin positiiviseksi.

Newtonin II lain mukaan saadaan kirjoitettua

​[[$ \begin{align*} \sum \overline{F}&=\overline{0} \\\, \\ \overline{F}_s+\overline{G}&=\overline{0} \\\, \\ F_s-G&=0\\\, \\ F_s&=G \\\, \\ qE&=G \\\, \\ q&=\dfrac{G}{E} \\\, \\ q&=\dfrac{2,7 \cdot 10^{-14} \text{ N}}{18 600 \text{N/C}} \\\, \\ q&=1,451 \ldots 10^{-18} \text{ C} \approx 1,5 \text{ aC} \end{align*} $]]​

Ratkaistaan kuinka montaa alkeisvarausta tämä vastaa.

[[$ n=\dfrac{Q}{e}=\dfrac{1,451 \cdot 10^{-18} \text{ C}}{1,602 \cdot 10^{-19} \text{ C}} =9,057 \ldots \approx 9 $]]​

Vastaus on noin 1,5 aC ja 9 elektronia.