A determinação da carga elétrica de um único elétron foi uma das conquistas mais importantes da Física no início do século XX.
Em 1909, o físico Robert Millikan realizou um experimento inovador utilizando pequenas gotas de óleo, o que lhe permitiu medir pela primeira vez a carga elétrica elementar. O resultado contribuiu decisivamente para a compreensão da estrutura da matéria e tornou-se um marco da ciência moderna.
No cotidiano, atividades simples, como acender uma lâmpada ou conectar um celular ao carregador, envolvem o movimento de quantidades imensas de elétrons. No entanto, até o início do século XX, o valor da carga elétrica transportada por cada uma dessas partículas ainda era desconhecido.
Para solucionar essa questão, Robert Millikan desenvolveu um experimento baseado em minúsculas gotas de óleo. As gotículas eram borrifadas no interior de uma câmara e caíam sob a ação da gravidade. Parte delas atravessava um pequeno orifício e alcançava uma segunda câmara equipada com duas placas metálicas eletricamente carregadas, uma positiva e outra negativa, alimentadas por uma bateria.
Nesse ambiente, feixes de raios X ionizavam moléculas do ar, liberando elétrons que aderiam às gotas de óleo. Como consequência, as gotículas adquiriam carga elétrica negativa. A presença do campo elétrico entre as placas fazia surgir uma força elétrica dirigida para cima, enquanto a gravidade continuava atuando para baixo.
Dessa forma, cada gota ficava submetida simultaneamente a duas forças opostas. A massa da gotícula podia ser estimada por meio da velocidade de queda observada quando o campo elétrico estava desligado. Em seguida, Millikan ajustava a diferença de potencial entre as placas, alterando a intensidade da força elétrica. Dependendo da voltagem aplicada, a velocidade da gota podia aumentar, diminuir ou até mesmo ser anulada.
Quando a força elétrica ascendente se tornava exatamente igual à força gravitacional descendente, a gota permanecia suspensa no ar. Conhecendo a massa da gotícula e a voltagem necessária para mantê-la em equilíbrio, era possível calcular a carga elétrica total presente nela.
Millikan repetiu o procedimento com numerosas gotas de diferentes tamanhos e verificou que todas as cargas medidas correspondiam a múltiplos de um mesmo valor fundamental.
Em suas medições mais refinadas, obteve aproximadamente 1,5924 × 10⁻¹⁹ coulomb. Esse valor foi identificado como a carga elétrica elementar associada ao elétron.
Atualmente, o valor aceito para a carga elementar é de 1,602 × 10⁻¹⁹ coulomb. A diferença inferior a 1% em relação ao resultado obtido por Millikan evidencia a extraordinária precisão alcançada pelo experimento para os padrões tecnológicos da época.
Utilizando apenas os princípios da Física clássica, gotas de óleo e um elaborado método experimental, Robert Millikan conseguiu medir pela primeira vez a carga elétrica elementar. O trabalho, realizado com importante colaboração de Harvey Fletcher, tornou-se um dos experimentos mais famosos da história da Física e contribuiu significativamente para o entendimento da estrutura da matéria. Em reconhecimento à relevância dessa descoberta, Millikan recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1923.
ALEXANDRE BERTOZZI-Engenheiro eletricista e professor universitário. [email protected]
