Vraag 16

Met opgeheven hoofd je examens in

Oefen de examens van de afgelopen 8 jaar, met uitleg van docenten bij elke vraag
Extra uitleg en oefenen bij elk onderwerp uit je examen
Loop je vast? Ainstein, je AI-tutor, kijkt met je mee en helpt je verder

In 1909 voerden Robert Millikan en Harvey Fletcher een experiment uit waarmee ze de lading van het elektron bepaalden. In figuur 1 staat een opstelling voor dit experiment afgebeeld. In figuur 2 is de opstelling schematisch weergegeven. In het bovenste gedeelte wordt olie verneveld tot kleine druppeltjes. De druppeltjes krijgen met behulp van ioniserende straling een lading. Door een kleine opening in de bovenste van twee platen kunnen enkele druppels omlaag vallen in het onderste gedeelte. Tussen deze platen kan een homogeen elektrisch veld gecreëerd worden door een spanningsbron aan te sluiten op de platen. Wanneer daar geen spanning over staat, vallen de druppels naar beneden. Als er wel een spanning staat kunnen de druppels ook omhoog bewegen. Tijdens het experiment lieten Millikan en Fletcher een druppel een aantal keren op en neer bewegen.

Om de lading van één zo'n druppel te bepalen moet eerst de straal van die druppel bepaald worden. Deze kan bepaald worden door de valsnelheid van de druppel te meten op het moment dat er geen spanning over de platen staat. Tijdens het vallen werken er dan twee krachten op de druppel, de zwaartekracht$F_{\mathrm{z}}en de wrijvingskracht$F_{\mathrm{w}}.

Voor de wrijvingskracht geldt:

F_{\mathrm{w}}=6 \pi \eta r v(1)

Hierin is:

•\etade viscositeit van de lucht, ook wel stroperigheid genoemd

•$rde straal van de druppel

•$vde snelheid van de druppel

5 punten

Open vraag

Tijdens het vallen werkt er eigenlijk nog een tweede omhoog gerichte kracht op de druppel. Dit is de opwaartse kracht. De grootte van deze kracht is gelijk aan de zwaartekracht op de hoeveelheid lucht die door de druppel wordt verplaatst. Het volume van de verplaatste lucht is dus gelijk aan het volume van de oliedruppel. De opwaartse kracht is verwaarloosbaar klein ten opzichte van de zwaartekracht op de druppel. Millikan vond voor de druppel een valsnelheid van0{,}084\text{ cm s}^{-1}. De straal van de druppel is dan gelijk aan2{,}7\,\mu\text{m}.

De dichtheid van de olie, die Millikan gebruikte, is gelijk aan9{,}7\cdot10^2\text{ kg m}^{-3}.

Op de uitwerkbijlage staat de druppel weergegeven. In de figuur zijn de zwaartekracht en de wrijvingskracht op de druppel op schaal weergegeven.

Voer de volgende opdrachten uit:

•Teken in de figuur op de uitwerkbijlage de elektrische kracht op de druppel.

•Bepaal de lading van de druppel. Noteer je antwoord in twee significante cijfers.

Beoordeling

uitkomst:2{,}8\cdot10^{-18}\text{ C}met een marge van0{,}1\cdot10^{-18}\text{ C}

voorbeeld van een antwoord:

•

•De grootte van de zwaartekracht is gelijk aan$F_{z}=m g=\frac{4}{3} \pi(2{,}7 \cdot 10^{-6})^{3} \cdot 9{,}7 \cdot 10^{2} \cdot 9{,}81=7{,}8 \cdot 10^{-13} \mathrm{~N}. De grootte van de elektrische kracht volgt uit de tekening en is gelijk aan$8{,}9 \cdot 10^{-13} \mathrm{~N}. Voor deze kracht geldt:$F_{\text {el }}=q E. Dus de lading van de druppel is gelijk aanq=\frac{F_{\text{el }}}{E}=\frac{8{,}9 \cdot10^{-13}}{3{,}2 \cdot10^{5}}=2{,}8\cdot10^{-18}\text{ C}.

➤ Indien correct 1 punt:

Oefen vraag

Bijbehorende onderwerpen

Examenroute

Alle onderwerpen die je voor je examen moet kennen op een rijtje gezet.

Bekijk examenroute

Op deze pagina behandelen we vraag 16 van het centraal examen natuurkunde vwo 2025 – tijdvak 2. Deze vraag is onderdeel van Experiment van Millikan, en is 5 punten waard.

Je kunt hier zelf het antwoord invullen en vervolgens direct de uitwerking en uitleg bekijken.

Daarnaast kun je:

Oude antwoorden terugzien
Extra uitleg vragen aan onze AI-hulp via de knop "Stel je vraag"
Klikken op de bijbehorende onderwerpen uit de examenroute om verdieping te vinden

De onderwerpen bij deze vraag zijn:

Het elektrische veld