Náboj elektronu je ekvivalentní velikosti elementárního náboje (e), ale nese záporné znaménko. Protože hodnota elementárního náboje je zhruba 1,602 x 10-19coulomby (C), pak je náboj elektronu -1,602 x 10-19C.
Když je vyjádřen v atomových jednotkách, elementární náboj nabývá hodnoty jednotky; tj. e = 1. Náboj elektronu lze tedy označit -e. Přestože je proton mnohem hmotnější než elektron, má pouze náboj e. Neutrální atomy tedy vždy nesou stejný počet protonů a elektronů.
JJ Thomson je nesporným objevitelem elektronu. Přes všechny ty experimenty, které na něm provedl, se mu však podařilo získat pouze poměr náboje elektronu k hmotnosti. Vyznamenání za to, že byl prvním, kdo změřil náboj elektronu, získal Robert Millikan prostřednictvím experimentu s kapkami oleje v roce 1909.
The Millikan Oil-Drop Experiment
Zde je základní myšlenka. Pokud znáte hustotu a rozměry (tedy následně objem) látky, bude snadné vypočítat její hmotnost a sílu, kterou na ni působí gravitace, neboli hmotnost. Pokud si vzpomínáte, hmotnost je jen m x g.
Nyní předpokládejme, že tyto látky jsou nabité kapkami oleje. Pokud tyto kapky vystavíte samotné gravitaci, budou padat volně. Pokud je jim však umožněno padat v jednotném elektrickém poli, jejich trajektorie se změní v závislosti na směru a velikosti pole.
Pokud jsou síly způsobené polem nasměrovány opačně než gravitace, rychlost částic se může snížit. V určitém okamžiku, kdy se síla směrem nahoru rovná síle směrem dolů, mohou rychlosti dokonce klesnout na nulu a částice zůstanou ve vzduchu.
V tomto konkrétním případě, pokud známe velikost elektrického pole (v N/C, jednotky definující sílu na jednotku náboje) a hmotnost každé částice, můžeme vypočítat sílu elektrického pole na jednu částici a nakonec odvodit náboj.
Základní nastavení experimentu Millikan Oil-Drop Experiment tedy bude zahrnovat kryt obsahující padající nabité kapky oleje, zařízení pro měření jejich poloměrů, nastavitelné rovnoměrné elektrické pole a měřič pro určení velikosti pole.
Opakováním experimentu na velkém počtu kapek oleje získali Millikan a jeho kolega Harvey Fletcher hodnoty elektronového náboje v rozmezí 1 % od aktuálně přijímané hodnoty.
V Universe Today máme několik článků, které souvisejí s nábojem elektronu. Zde jsou dva z nich:
Physics World má také některé další:
Unavené oči? Nechte své uši, aby vám pomohly učit se pro změnu. Zde je několik epizod z Astronomy Cast, které by mohly vyhovovat vašemu vkusu:
Prameny:
Wikipedie
Hyperfyzika GSU
University of Alaska-Fairbanks