Millikan-Versuch
Um die Elementarladung zu bestimmen, maß Millikan die Steig- bzw. Sinkgeschwindigkeit von geladenen Öltröpfchen in einem elektrischen Feld. Er ermittelte dabei einen Wert für die Elementarladung von e=4,774 +- 0,009) · 1010 ESL (ESL = elektrostatische Ladungseinheit). Der genaue Wert dieser Physikalischen Naturkonstanten beträgt e = 1,602 176462 · 10-19 Coulomb. Inzwischen wurde Millikans Versuchsaufbau durch präzisere Methoden zur Bestimmung der Elementarladung ersetzt.
Versuchsaufbau
Mit einem Zerstäuber werden feinste Öltröpfchen erzeugt. Diese Öltröpfchen werden elektrisch geladen, bei Millikans historischem Versuchsaufbau geschah dies durch eine Röntgenröhre. Die Röntgenstrahlung ionisiert dann die Öltröpfen, tatsächlich genügt aber die Reibung der Öltröpfchen an der Luft diese zu ionisieren. Anschließend bringt man diese Tröpfchen in einen Plattenkondensator.
Auf jedes Tröpfchen wirkt nun die Gravitationskraft, die das Tröpfchen nach unten zieht, und die Auftriebskraft der Öltröpfchens in der Luft, die nach oben gerichtet ist. Werden die Platten des Kondensators horizontal montiert, so kann man durch Anlegen einer geeigneten Spannung an den Kondensator eine elektrische Kraft derart auf die Tröpfchen ausüben, dass diese die anderen beiden Kräfte kompensiert. Somit kann man geladene Teilchen zum Schweben bringen.
In diesem Schwebezustand ist die Gewichtskraft 
gleich der Kraft im elektrischen Feld 
. Da sich das Öltröpfchen im Schwebezustand nicht bewegt, erfährt es keine Stokessche Reibung. Durch Lösung der Gleichung 
ist die Ladung eines Öltröpfchens bereits bestimmbar. Dieses Verfahren ist allerdings sehr ungenau, da der Schwebezustand aufgrund der Brownschen Bewegung nur schwer zu bestimmen ist und es auch schwierig ist den Radius eines Öltröpfchens genau zu bestimmen.
Um die Genauigkeit des Versuches zu verbessern ist der Umstand ausnutzbar, dass sich durch das elektrische Feld im Kondensator und die geschwindigkeitsabhängige Reibungskraft ein Kräftegleichgewicht einstellt. Somit stellt sich ebenfalls eine konstante Sinkgeschwindigkeit 
ein. Beim Erreichen einer bestimmten Stelle A wird das elektrische Feld bei gleichbleibendem Spannungsbetrag nun umgepolt. Dann steigt das Teilchen mit einer wiederum konstanten Geschwindigkeit 
. Da sich die Öltröpchen bewegen wirkt nun eine Stokessche Reibungskraft auf sie.
Wirksame Kräfte
1. Gravitationskraft (einer Kugel im homogenen Schwerefeld der Erde): 
2. Auftriebskraft (einer Kugel): 
3. Stokessche Reibungskraft (einer Kugel): 
4. Kraft im Elektrischen Feld: 
Dabei bedeuten:
= Viskosität der Luft
= Dichte des Öls
= Dichte der Luft
= Steig- bzw. Sinkgeschwindigkeit des Öltröpfchens
Im Folgenden wird die Auftriebskraft direkt in die Gravitationskraft einbezogen, indem = (Dichte des Öls - Dichte der Luft) gesetzt wird.
Berechnung von Ladung und Radius
Ist am Kondensator keine Spannung angelegt, wirken nur Gravitations-, Auftriebs- und Reibungskraft auf die Öltröpfchen. Dabei führen diese zu Beginn eine beschleunigte Fallbewegung aus, die jedoch nach dem Bruchteil einer Sekunde zu einer konstanten Sinkgeschwindigkeit 
wird, da die Stokesche Reibungskraft mit zunehmender Fallgeschwindigkeit proportional zunimmt, und sich hierdurch folgendes Kräftegleichgewicht einstellt: 
. Aus dieser Gleichung ergibt sich:
Somit kann der Radius der Öltröpfchen errechnet werden und muss nicht durch eine ungenaue Messung bestimmt werden.
Wird nun an die Kondensatorplatten eine Gleichspannung angelegt,
wobei an der oberen Platte eine der Tröpfchenladung entgegengesetzte
Spannung anliegt, wirken elektrisches Feld und Auftriebskraft entgegen
der Gravitations- und Reibungskraft. Aufgrund der Reibungskraft stellt sich
erneut ein Kräftegleichgewicht ein:
,
und die Tröpfchen steigen mit konstanter Geschwindigkeit 
nach oben.
Polt man die Spannung um, so dass sich die Tröpfchen mit Geschwindigkeit 
nach unten fallen, gilt:
.
Aus diesen beiden Kräftegleichgewichten lässt sich nun die Ladung q
und
Bestimmung der Elementarladung
Da jedes Öltröpfchen aus einer ganzen Anzahl von Atomen besteht und keine einfache Ionisierung sichergestellt werden kann, ist jede berechnete Ladung q 
.
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