Até o ano de 1907, o valor da carga contida nos elétrons não era conhecido, mas apenas a razão entre sua carga e massa. Muitos pesquisadores de renome, como o físico inglês J. J. Thomson, haviam tentado determinar o valor da carga dos elétrons, mas sem sucesso.
Por volta de 1897, Thomson descobriu os elétrons: partículas elementares e de carga negativa. Também foi capaz de determinar experimentalmente a razão entre carga e massa eletrônicas. Além disso, usando uma câmara de nuvens, conseguiu obter valores de carga muito próximos daquele que é conhecido atualmente. Seu melhor resultado experimental foi cerca de 1,1.10-19 C.
No entanto, o valor conhecido atualmente da carga eletrônica só foi precisamente determinado pelo físico norte-americano Robert Andrews Millikan (1868-1953) em 1909. A descoberta rendeu a ele o prêmio Nobel de Física em 1923. Seu experimento ficou conhecido como Experimento da Gota de Óleo.
Experimento
Diversas tentativas envolvendo gotas de água e três montagens experimentais distintas foram necessárias para que Millikan pudesse refinar seu experimento. Sua montagem experimental definitiva era um atomizador (uma espécie de borrifador) capaz de borrifar óleo em pequenas gotículas, que eram lançadas em direção a um capacitor de placas paralelas preenchido com ar e alimentado por baterias que geravam algumas dezenas de milhares de volts de tensão elétrica.
Quando borrifadas, algumas gotículas ficavam eletrizadas por atrito e apresentavam um desequilíbrio de cargas. Essa carga excedente respondia ao campo elétrico externo com uma força elétrica que as lançava para cima ou para baixo, de acordo com o sinal da carga presente em seu interior.
Para algumas gotículas, no entanto, as forças peso, elétrica, empuxo e atrito do ar ficavam próximas de se anular, fazendo-as subir ou descer muito lentamente e permitindo medidas precisas de seu diâmetro e massa, que eram algumas das medidas necessárias para a determinação da carga individual de cada gota.
Com os resultados experimentais em mãos, Millikan percebeu que os valores de carga elétrica determinados experimentalmente nas gotículas de óleo eram sempre múltiplos de um valor menor: 1,59.10-19 C.
Os resultados obtidos por Millikan puderam embasar a quantização da carga elétrica e impulsionaram as pesquisas relacionadas com os fenômenos de natureza elétrica.
*Crédito da imagem: neftali / Shutterstock.com
Por Rafael Helerbrock
Graduado em Física