基本电荷测量(w).doc

实验三密立根油滴实验
一、实验目的:
1. 了解密立根油滴实验仪的结构以及利用油滴测定电子电荷的设计思想和方法。
2. 验证电荷的量子性,并测定电子的电荷值。
二、实验仪器:密立根油滴仪,喷雾器,实验用油等。
三、实验原理:
用油雾器将油喷入两块相距为d的水平放置的平行极板之间。油在喷射撕裂成油滴时,一般都是带电的(有正负之分)。设油滴的质量为m,所带的电荷为q,两极板间的电压为V,则油滴在平行极板间将同时受到重力mg和静电力qE的作用(忽略空气浮力)。若某一电荷恰好在电压V下达到平衡,即:
当两极板间电压为0时,油滴受重力作用而加速下降,但受空气阻力的作用(空气阻力与物体运动速度成正比),下降一段距离达到某一速度后,阻力与重力mg平衡(空气浮力忽略不记),油滴将匀速下降,根据斯托克斯定律,油滴匀速下降时:
式中是空气的粘滞系数,a是油滴的半径(由于表面张力的原因,油滴总是呈小球状)。设油滴的密度为,油滴的质量m,考虑到油滴的半径在10-6米左右,油滴的大小空
气的间隙只相差几个数量级,空气的粘滞系数η应作如下修正:
式中b为修正常数(),p为大气压强。测量表达式为:
设油滴匀速下降的距离为,时间为tg,则:
最终测量公式:

式中,V为油滴处于平衡状态时的平衡电压,可从油滴仪的电压表上直接读出;油滴匀速下降距离所用的时间tg,也可从油滴仪上的秒表测定;都是与实验条件和仪器有关的或设定的参数。
四、实验步骤:
:要做好本实验,很重要的一点是选择合适的油滴。选的油滴体积不能太大或太小,通常可以选择平衡电压在150~350V左右,在15~30秒时间内匀速下降2mm(8个刻度,)的油滴。
::将功能控制开关选择“工作”“平衡”档,注视选定的一颗油滴,仔细调节平衡电压旋钮,并将油滴置于分划板上某条横线附近以便准确判断出这颗油滴是否静