Номер 6, страница 307 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Электростатика. Глава 7. Электрические взаимодействия. Параграф 37. Взаимодействие электрических зарядов - номер 6, страница 307.

Условие.

6. Расскажите, как и кем был измерен заряд электрона. Чему он равен?

Решение.

Как и кем был измерен заряд электрона

Заряд электрона был впервые точно измерен американским физиком Робертом Милликеном (в сотрудничестве с Харви Флетчером) в серии экспериментов, проведенных между 1909 и 1913 годами. Этот эксперимент известен как «опыт Милликена с каплей масла».

Суть эксперимента заключалась в следующем:

1. В пространство между двумя горизонтальными металлическими пластинами (конденсатором) с помощью пульверизатора впрыскивались мельчайшие капли масла. При распылении капли электризовались (приобретали небольшой заряд $\text{q}$) за счет трения.

2. За движением отдельной капли наблюдали с помощью микроскопа. Сначала, при выключенном электрическом поле, капля падала вниз под действием силы тяжести. Измерив установившуюся скорость падения капли, можно было, используя закон Стокса для силы сопротивления воздуха, рассчитать ее радиус, а затем и массу $\text{m}$.

3. Затем на пластины подавалось напряжение, создавая между ними однородное электрическое поле напряженностью $\text{E}$. Это поле действовало на заряженную каплю с электрической силой $F_э = qE$.

4. Подбирая напряженность поля $\text{E}$ так, чтобы электрическая сила уравновесила силу тяжести $F_т = mg$, можно было заставить каплю «зависнуть» в воздухе. В состоянии равновесия выполнялось условие: $qE = mg$.

5. Зная массу капли $\text{m}$, ускорение свободного падения $\text{g}$ и напряженность поля $\text{E}$, можно было вычислить заряд капли $\text{q}$.

Милликен провел множество измерений с разными каплями. Он также использовал рентгеновское излучение, чтобы изменять заряд капли прямо во время наблюдения. В результате он установил, что заряд любой капли всегда был целым кратным некоторой минимальной, фундаментальной величины: $q = ne$, где $\text{n}$ — целое число. Эта наименьшая порция заряда $\text{e}$ была названа элементарным зарядом и была отождествлена с зарядом электрона. Таким образом, Милликен не только измерил заряд электрона, но и экспериментально доказал дискретность (квантование) электрического заряда.

Ответ: Заряд электрона был измерен американским физиком Р. Милликеном в опыте с каплями масла. Он установил, что заряд является дискретной величиной и кратен элементарному заряду $\text{e}$, который и является зарядом электрона.

Чему он равен

Заряд электрона, или элементарный электрический заряд, является одной из фундаментальных физических констант. Его принято обозначать буквой $\text{e}$.

Согласно современным данным, его величина составляет:

$e \approx 1,602176634 \times 10^{-19}$ Кл

По определению, заряд электрона является отрицательной величиной и равен $-e$. Заряд протона положителен и равен $+e$. В большинстве практических расчетов используется округленное значение.

Ответ: Заряд электрона (элементарный заряд) равен приблизительно $1,6 \times 10^{-19}$ Кл.