Welke variabelen zorgen voor de bepaalde waarde van de elementaire lading?

Question

Maw waardoor wordt de lading van een elektron bepaald cq wat houdt dat in?

De elementaire lading is de elektrische lading gedragen door één enkel elektron of proton.
De Elektrische lading, (kortweg lading), geeft aan op welke manier een deeltje wordt beïnvloed door elektrische en magnetische velden

De elementaire lading heeft een waarde van 1,602 176 565(35) × 10-19 C.
Nu is C (1 coulomb) gelijk aan de elektrische lading in 6,241 506·1018 protonen. Daar worden we dus niet veel wijzer van...

Maar hoe komt men aan die waarde van 1,602 176 565(35) × 10-19?
In het oliedruppel-experiment van Millikan werd de lading van een elektron bepaald. Zij deden dat door de elektrische veldsterkte te achterhalen, én de massa van de oliedruppel. Hieruit kwam dan telkens een veelvoud van een bepaalde lading 1,602 176 565(35) × 10-19 C.
Maar stel dat die oliedruppels met een lichtstraal zouden kunnen worden beschenen zou dan de waarde van de lading anders zijn geweest? En als dat zo is, moet je dan ook zeggen dat elektronen die in een hogere schil liggen ook een andere invloed hebben op het resultaat dan lager 'geschilde'?

Of is de lading alleen door zijn massa bepaald?

Of, maw, in hoeverre verschilt de lading van een elektron met de energie van een elektron?
Als ik bijv. een atoom plaats op een planeet met een veel grotere zwaartekracht verandert daardoor dan zowel de energie als de lading van het elektron?

WimNobel · Accepted Answer

De elementaire elektrische lading is een natuurconstante die kan worden uitgedrukt in andere natuurconstanten. Zo geldt er de volgende relatie: α = e²/2ε₀hc . Daaruit volgt e = √2ε₀hcα. Met α de fijnstructuurconstante, ε₀ de diëlektrische constante, h de constante van Planck en c de lichtsnelheid.
Die laatste drie hebben alle een meetbare waarde die kan worden uitgedrukt in eenheden. De numerieke waarde is daarom afhankelijk van de willekeurige keuze van die eenheden. Dat geldt natuurlijk ook voor de elementaire lading zelf, uitgedrukt in coulomb. De waarde 1,602…E-19 is puur een gevolg van de toevallige keuze van de coulomb als eenheid. De fijnstructuurconstante is echter een dimensieloos getal dat onafhankelijk is van de keuze van eenheden. 
In het stelsel van Planck-eenheden wordt de numerieke waarde van ε₀, h/2π en c op 1 gesteld (h/2π is de gereduceerde constante van Planck ofwel de constante van Dirac). Daardoor kan de elementaire lading ook weergegeven worden als dimensieloos getal: e = √4πα.
α = 1/137,036
e = √4πα = 0,302822…
Deze numerieke waarden zijn fundamentele gegevens van de natuur (in ons heelal). Er is tot op heden geen diepere reden gevonden waarom de fijnstructuurconstante, en dus ook de elementaire lading, precies deze waarden moeten hebben, en er wordt dan ook wel gespeculeerd dat ze in een ander heelal een andere waarde zouden hebben.

Dan nog even over het experiment van Millikan. De druppels olie zijn zo klein mogelijk maar bestaan nog steeds uit miljoenen moleculen. Met daarbij een overschot of een tekort van één of enkele elektronen. Dat tekort of overschot springt voortdurend heen en weer tussen de moleculen en levert een minieme bijdrage aan de totale massa van de druppel. Het beschijnen met licht zal daar weinig verandering in brengen. De boventallige of ontbrekende elektronen zijn dus niet geassocieerd met een bepaalde atoomschil.

 · Answer

De elektrische lading (e) van een elektron (of, tegengesteld daaraan,  proton) is  een natuurconstante. Het kenmerk van een natuurconstante is dat deze niet verandert. Een ander kenmerk is dat er geen variabelen zijn die de natuurconstante bepalen omdat als de variabelen veranderen de natuurconstante verandert en dan is het geen natuurconstante meer (e heeft ook geen enkele relatie met andere natuurconstantes).

In de waarde die je voor e meegeeft staat (35). Dat is de onzekerheid die de waarde heeft (zie de link).

Toegevoegd na 7 minuten:
In je vraag leg je een relatie tussen massa (c.q. zwaartekracht) en de elektrische lading. Zwaartekracht werkt alleen op massa niet op elektrische lading. Daarom is er ook geen enkele relatie tussen de elektrische lading en de massa (van wat dan ook)

Welke variabelen zorgen voor de bepaalde waarde van de elementaire lading?

Het beste antwoord

Andere antwoorden (1)

Weet jij het beter..?