تجربة ملكان The Millikan Oil-Drop Experiment

 

📄 اطبع pdf
00971504825082

<<<تجربة ملكان >>>

العلاقات الكهربائية الأساسية

العلاقة بين الشحنة (Q)، التيار (I)، والزمن (t)

$$Q = I × t$$
حيث:
Q: الشحنة الكهربائية (كولوم)
I: شدة التيار (أمبير)
t: الزمن (ثانية)

العلاقة مع الشحنة الأولية

$$Q = n × e$$
حيث:
e:الشحنة الأولية $$e= (1.6 × 10^{-19})\;c$$
n: عدد صحيح (عدد الإلكترونات)

تجربة ميليكان لتحديد الشحنة الأولية

في سنة 1909 توصل “روبرت ميليكان”، أستاذ بجامعة شيكاغو، وبمساعدة من الأستاذ هارفي فليتشر إلى القيمة التقريبية للشحنة الإبتدائية للإلكترون. تسمى الطريقة التي اعتمدها ميليكان تجربة قطرات الزيت المشحونة

اعتمدت التجربة على دراسة قطرات الزيت المشحونة في مجال كهربائي:

الهدف من التجربة

تحديد شحنة الإلكترون عن طريق دراسة حركة قطرات الزيت في مجال كهربائي.

$$q =\frac { (m × g)}{ E }$$
حيث:

المفهوم	الرمز	الوصف
الكتلة	m	كمية المادة في الجسم (واحدة القياس: كيلوجرام)
شحنة القطرة	q	الشحنة الكهربائية للقطرة (واحدة القياس: كولوم)
شدة المجال الكهربائي	E	قوة المجال الكهربائي المؤثر على الشحنة (واحدة القياس: نيوتن/كولوم)
عجلة الجاذبية الأرضية	g	تسارع الجسم تحت تأثير الجاذبية (واحدة القياس: م/ث²)

شدة المجال الكهربائي (نيوتن/كولوم)

ملاحظات هامة:

• الشحنة الكهربائية كمية مُكمَّمة (منفصلة القيم)
• قيمة الشحنة الأولية $$(e) ≈ 1.602 × 10^{-19}\;c$$
• نال روبرت ميليكان جائزة نوبل عام 1923 لهذا الاكتشاف

المعادلات الأساسية

قوة الجاذبية

$$F_g = mg$$

حيث

$$m=\frac {𝜌}{V}=\frac {𝜌}{\frac {4}{3}𝜋r^3}$$ $$F_g = mg =\frac {𝜌}{V}.g=\frac {𝜌}{\frac {4}{3}𝜋r^3}.g$$

m	ρ	r	g
الكتلة	الكثافة	نصف قطر القطرة	عجلة الجاذبية الأرضية

القوة الكهربائية

$$F_e = qE$$

حيث:

$$q$$ شحنة القطرة $$E$$ شدة المجال الكهربائي

العلاقة بين شدة المجال الكهربائي وفرق الجهد

المعادلات الأساسية:

شدة المجال الكهربائي (E) = فرق الجهد (V) ÷ المسافة بين اللوحين (d)
$$E = \frac {V}{ d}$$

شرح الرموز:

الرمز	الوصف	الوحدة (SI)
E	شدة المجال الكهربائي	فولت/متر (V/m)
V	فرق الجهد بين اللوحين	فولت (V)
d	المسافة بين اللوحين	متر (m)

كيفية الحساب:

1. حدد قيمة فرق الجهد بين اللوحين (V)
2. قم بقياس المسافة بين اللوحين (d)
3. اقسم قيمة فرق الجهد على المسافة للحصول على شدة المجال الكهربائي

مثال عملي:

إذا كان فرق الجهد بين لوحين متوازيين 12 فولت والمسافة بينهما 0.03 متر:

$$E = \frac {V }{ d }= \frac {12V }{0.03m }= 400 V/m$$

ملاحظات هامة:

• تطبق هذه المعادلة فقط على المجال الكهربائي المنتظم بين لوحين متوازيين
• شدة المجال تتناسب طرديًا مع فرق الجهد وعكسيًا مع المسافة
• الاتجاه يكون دائمًا من اللوح الموجب إلى اللوح السالب

الخطوات العملية:

1. رش قطرات زيت مشحونة بالاحتكاك
2. تعريضها لمجال كهربائي قابل للتعديل
3. قياس الجهد اللازم لتعليق القطرة في الهواء
4. حساب الشحنة من خلال التوازن: قوة كهربائية = قوة جاذبية
5. تكرير التجربة لعدة قطرات وإيجاد القاسم المشترك الأكبر (e)

الاستنتاج

عندما تكون القوة الكهربائية مساوية للقوة الجاذبية

$$qE = mg$$ $$q = \frac{mg}{E}$$

بعد تكرار التجربة، لوحظ أن الشحنة $$q$$ دائماً ما تكون مضاعفات عدد صحيح لشحنة أساسية $$e$$

$$q = ne$$

حيث $$n = 1, 2, 3, ...$$

تم تحديد قيمة الشحنة الأساسية (شحنة الإلكترون)

$$e \approx 1.602 \times 10^{-19} \, \text{C}$$

حاسبة شحنة قطرة الزيت (تجربة مليكان)

المسافة بين اللوحين (متر):

فرق الجهد (فولت):

كثافة القطرة (كجم/م³):

حجم القطرة (م³):




اكتب تعليقا واذا كان هناك خطأ اكتبه وحدد مكانه Write a comment, and if there is mistake, write and specify its location