Laddningen av elektronen är ekvivalent med storleken på den elementära laddningen (e) men har ett negativt tecken. Eftersom värdet på den elementära laddningen är ungefär 1,602 x 10-19coulombs (C), då är elektronens laddning -1,602 x 10-19C.
När den uttrycks i atomenheter tar den elementära laddningen värdet av enhet; dvs e = 1. Således kan elektronens laddning betecknas med -e. Även om protonen är mycket mer massiv än elektronen har den bara en laddning på e. Därför bär neutrala atomer alltid samma antal protoner och elektroner.
JJ Thomson är den obestridda upptäckaren av elektronen. Men trots alla de experiment han utförde på den, kunde han bara lyckas få fram elektronens laddning till massförhållande. Skillnaden att vara den första att mäta elektronens laddning går till Robert Millikan genom hans oljedroppsexperiment 1909.
Millikan Oil-Drop Experiment
Här är grundidén. Om du känner till densiteten och dimensionerna (och därefter volymen) av ett ämne, kommer det att vara lätt att beräkna dess massa och den kraft som gravitationen utövar på det, a.k.a. vikt. Om du kommer ihåg är vikten bara m x g.
Låt oss nu anta att dessa ämnen är laddade oljedroppar. Om du utsätter dessa droppar enbart för gravitationen kommer de att falla fritt. Men om de tillåts falla i ett enhetligt elektriskt fält, kommer deras bana att ändras beroende på fältets riktning och storlek.
Om krafterna på grund av fältet är riktade mot tyngdkraften kan partiklarnas nedåtgående hastighet minska. Vid någon tidpunkt, när den uppåtriktade kraften är lika med den nedåtriktade kraften, kan hastigheterna till och med gå ner till noll och partiklarna stannar i luften.
I det här specifika fallet, om vi vet storleken på det elektriska fältet (i N/C, enheter som definierar kraften per laddningsenhet) och vikten av varje partikel, kan vi beräkna kraften av det elektriska fältet på en enskild partikel och slutligen härleda avgiften.
Således kommer en grundläggande uppsättning av Millikan Oil-Drop Experiment att inkludera ett hölje som innehåller fallande laddade oljedroppar, en anordning för att mäta deras radier, ett justerbart enhetligt elektriskt fält och en mätare för att bestämma fältets storlek.
Genom att upprepa experimentet på ett stort antal oljedroppar, erhöll Millikan och hans kollega, Harvey Fletcher, elektronladdningsvärden inom 1 % av det för närvarande accepterade.
Vi har några artiklar i Universe Today som är relaterade till elektronens laddning. Här är två av dem:
Physics World har också några fler:
Trötta ögon? Låt dina öron hjälpa dig att lära dig för en förändring. Här är några avsnitt från Astronomy Cast som kanske passar din smak:
Källor:
Wikipedia
GSU hyperfysik
University of Alaska-Fairbanks