文档介绍：实验报告实验题目:用密立根油滴实验测量电子电量实验时间:: 闫彬 PB08203186 实验目的:学习测量元电荷的方法,用密立根油滴实验方法测量元电荷电量。实验仪器:密立根油滴实验仪实验原理:按油滴作匀速直线运动或静止两种运动方式分类,油滴法测电子电荷分为动态测量法和平衡测量法。●    动态测量法考虑重力场中一个足够小油滴的运动,设此油滴半径为r,质量为m1,空气是粘滞流体,故此运动油滴除重力和浮力外还受粘滞阻力的作用。由斯托克斯定律,粘滞阻力与物体运动速度成正比。设油滴以匀速vf下落,则有(1)此处m2为与油滴同体积空气的质量,K为比例常数,g为重力加速度。-1所示。若此油滴带电荷为q,并处在场强为E的均匀电场中,设电场力qE方向与重力方向相反,-2所示,如果油滴以匀速vr上升,则有(2)由式(1)和(2)消去K,可解出q为:(3)由(3)式可以看出来,要测量油滴上的电荷q,需要分别测出m1,m2,E,vr,vf等物理量。图1重力场中油滴受力示意图由喷雾器喷出的小油滴半径r是微米量级,直接测量其质量m1也是困难的,为此希望消去m1,而带之以容易测量的量。设油与空气的密度分别为ρ1,ρ2,于是半径为r的油滴的视重为(4)由斯托克斯定律,粘滞流体对球形运动物体的阻力与物体速度成正比,其比例系数K为6πηr,此处η为粘度,r为物体半径,于是可将公式(4)带入式(1)有(5)因此,(6)以此带入(3)并整理得到(7)因此,如果测出vr,vf和η,ρ1,ρ2,E等宏观量即可得到q值。考虑到油滴的直径与空气分子的间隙相当,空气已不能看成是连续介质,其粘度η需作相应的修正此处p为空气压强,b为修正常数,b=,因此,(8)当精确度要求不太高时,常采用近似计算方法,先将vf带入(6)式计算得(9)再将此r0值带入η’中,并以η’入式(7),得(10)实验中常常固定油滴运动的距离,通过测量它通过此距离s所需的时间来求得其运动速度,且电场强度E=U/d,d为平行板间的距离,U为所加的电压,因此,式(10)可写成(11)式中有些量和实验仪器以及条件有关,选定之后在实验过程中不变,如d,s,(ρ1-ρ2)及η等,将这些量与常数一起用C代表,可称为仪器常数,于是式(11)简化成(12)由此可知,度量油滴上的电荷,只体现在U,tf,tr的不同。对同一油滴,tf相同,U和tr的不同,标志着电荷的不同。●      平衡测量法平衡测量法的出发点是,使油滴在均匀电场中静止在某一位置,或在重力场中作匀速运动。当油滴在电场中平衡时,油滴在两极板间受到的电场力qE,重力m1g和浮力m2g达到平衡,从而静止在某一位置,即油滴在重力场中作匀速运动时,情形同动态测量法,将式(4),(9)和带入式(11)并注意到则有(13)●  元电荷的测量方法测量油滴上带的电荷的目的是找出电荷的最小单位e。为此可以对不同的油滴,分别测出其所带的电荷值qi,它们应近似为某一最小单位的整数倍,即油滴电荷量的最大公约数,或油滴带电量之差的最大公约数,即为元电荷。实验步骤:。,调节油滴在电场中平衡。,测量油滴在重力场中匀速下落的速度。每个油滴测量七次以上。。并计算每个油滴所带电量。。数据处理:     仪器及环境参数如下:油滴密度ρ1=981空气密度ρ2======:   201v///(s)(s)(s)(s)(s)(s)(s)(s)(s)??(s)(s)      由公式(13),计算每个油滴所带电量值,忽略公式中仪器和环境参量的不确定度,忽略修正项中的中的的不确定度,一并作为实验的系统误差处理。时间测量的最大允差取