كتب experimental measurements of the initial charge
اذا لم تجد ما تبحث عنه يمكنك استخدام كلمات أكثر دقة.
القياسات التجريبية للشحنة الأولية (معلومة)
بطريقة ثابت أفوجادرو وثابت فاراداي
إذا كانا كل من ثابتي أفوجادرو وفاراداي معروفان على حدة، فبالإمكان استخلاص قيمة الشحنة الأولية، وذلك باستخدام المعادلة التالية:
- (بمعنى آخر، شحنة المول من الإلكترونات مقسمة على عدد الإلكترونات في المول تساوي شحنة الإلكترون الواحد.)
لكن عمليا، تلك الطريقة ليست الأكثر دقة لقياس القيم في الوقت الحالي. فبدلا من حساب من و ، فإن تحسب من و ، بينما تقاس بشكل منفرد بطريقة أخرى. مع ذلك تبقى تلك المعادلة منطقية ومقبولة ودقيقة نوعا ما.
التجارب المنهجية مشروحة بالأسفل:
قياس ثابت فاراداي
تجربة ميليكان لقطرة الزيت هي من أشهر الطرق لقياس شحنة . وذلك بتحريك نقطة صغيرة من الزيت في مجال كهربائي بمعدل يوازن قوى الجاذبية، واللزوجة (عند مروره خلال الهواء)، والقوة الكهربائية. يمكن حساب تلك القوى خلال الجاذبية واللزوجة حسب كمية وسرعة قطرة الزيت، فمنها يمكن استنباط القوة الكهربائية. بما أن القوة الكهربائية هي نتاج الشحنة الكهربائية ومجال كهربي معطى، فيمكن حساب الشحنة الكهربائية لقطرة الزيت بدقة تامة. نجد عند قياس الشحنة لقطرات زيت مختلفة، أن الشحنات كلها هي مضاعفات صحيحة لشحنة صغيرة مفردة تسمى الشحنة الأولية .
الضوضاء القذفية
أي تيار كهربائي سيقترن مع ضوضاء آتية من مصادر متعددة. إحدى تلك المصادر هي ضوضاء قذفية، ويعود ذلك إلى أن مسألة تدفق التيار ليس بالتدفق المستمر السلس، بل يحتوي على الكترونات متناثرة وغير مترابطة تمر في وقت واحد. وبتحليل دقيق للضوضاء، فإنه يمكن حساب شحنة الإلكترون. تلك الطريقة تعطي قيمة الشحنة دقيقة بنسبة بسيطة.
ثابتي جوزيفسون وفون كليتزنج
تعتبر أكثر الطرق دقة لقياس الشحنة الأولية بالوقت الحالي هي عن طريق استنتاجها من قياس تأثيرين في ميكانيكا الكم وهما: تأثير جوزيفسون، وهو تذبذب التيار الكهربائي الذي ينشأ في بنية موصلية فائقة; وتأثير هول الكمي، وهو تأثير كمي للإلكترونات في درجات حرارة منخفضة ومجال مغناطيسي عال ويحجز بين بعدين.
ثابت جوزيفسون هو:
- (حيث أن هو ثابت بلانك). ويمكن قياسها مباشرة باستخدام تأثير جوزيفسون.
ثابت فون كليتزنج هو
ويمكن قياسها مباشرة باستخدام تأثير هول الكمي.
يمكن استنباط الشحنة الأولية من الثابتين وذلك بالمعادلة:
