El experimento de la gota de aceite de Robert Millikan midió la carga del electrón. El experimento se realizó pulverizando una niebla de gotitas de aceite en una cámara por encima de las placas metálicas. La elección del aceite era importante porque la mayoría de los aceites se evaporarían bajo el calor de la fuente de luz, haciendo que la gota cambiara de masa a lo largo del experimento. El aceite para aplicaciones de vacío fue una buena opción porque tenía una presión de vapor muy baja. Las gotitas de aceite podrían cargarse eléctricamente a través de la fricción a medida que se pulverizaban a través de la boquilla o podrían cargarse exponiéndolas a radiación ionizante. Las gotas cargadas entrarían en el espacio entre las placas paralelas. El control del potencial eléctrico a través de las placas haría que las gotas se elevaran o cayeran.
Cálculos para el Experimento
Fd = 6nrnv1
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donde r es el radio de caída, η es la viscosidad del aire y v1 es la velocidad terminal de la gota.
El peso W de la gota de aceite es el volumen V multiplicado por la densidad ρ y la aceleración debida a la gravedad g.
El peso aparente de la gota de aire es el peso real menos el empuje ascendente (igual al peso del aire desplazado por la gota de aceite). Si se supone que la gota es perfectamente esférica, se puede calcular el peso aparente:
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W = 4/3 nr3g (ρ-ρaire)
La gota no se acelera a velocidad terminal, por lo que la fuerza total que actúa sobre ella debe ser cero, de modo que F = W. En esta condición:
r2 = 9nv1 / 2g (ρ-ρaire)
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r se calcula para que W pueda resolverse. Cuando se enciende el voltaje, la fuerza eléctrica sobre la caída es:
FE = qE
donde q es la carga en la gota de aceite y E es el potencial eléctrico a través de las placas. Para placas paralelas:
E = V / d
donde V es el voltaje y d es la distancia entre las placas.
La carga en la gota se determina aumentando ligeramente el voltaje para que la gota de aceite aumente con la velocidad v2:
qE-W = 6nrnv2
qE-W = Wv2/v1
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