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密立根油滴实验 电子电荷的测量
【实验目的】
1. 通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量， 验证电荷的不连续性， 并测
定电荷的电荷值e。
2. 通过实验过程中， 对仪器的调整、油滴的选择、耐心地跟踪和测量以及数据的
处理等，培养学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度。
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学****和理解密立根利用宏观量测量微观量的巧妙设想 和构思。
【实验原理】
1. 静态（平衡）测量法
用喷雾器将油滴喷入两块相距为 d的平行极板之间。油在喷射撕裂成油滴时， 一般都是
带电的。设油滴的质量为 m,所带的电量为q，两极板间的电压为 V ,如图1所示。如果 调节两极板间的电压 V，可使两力达到平衡，这时:
mg 二 qE 二
为了测出油滴所带的电量 q，除了需测定平衡电压 V和极板间距离d夕卜，还
需要测量油滴的质量 m。因m很小，需用如下特殊方法测定：平行极板不加电压
时，油滴受重力作用而加速下降，由于空气阻力的作用，下降一段距离达到某一 速度\后，阻力fr与重力mg平衡，如图2所示（空气浮力忽略不计），油滴将 匀速下降。此时有:
fr = 6 a Vg 二 mg （2）
其中 是空气的粘滞系数，是 a油滴的半径。经过变换及修正，可得斯托克斯定律:
fr
6 a vg
1
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1
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pa
其中b是修正常数,
b= x 10-6m • cmHg,p为大气压强，单位为厘米***高。
1
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至于油滴匀速下降的速度 Vg ,可用下法测出：当两极板间的电压 V为零时，设油滴匀速
下降的距离为丨，时间为t，则
l
Vg
t
g
最后得到理论公式:
18二
q pg
l
tg(1 b)
pa
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2. 动态（非平衡）测量法
非平衡测量法则是在平行极板上加以适当的电压
V ，但并不调节V使静电力和重力达
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(8)
到平衡，而是使油滴受静电力作用加速上升。由于空气阻力的作用，上升一段 距离达到某一速度 U后，空气阻力、重力与静电力达到平衡（空气浮力忽略不 计）,油滴将匀速上升，如图 3所示。这时：
十 V
6 二a Ve =q mg （6）
d
当去掉平行极板上所加的电压 V后，油滴受重力作用而加速下降。当空气
阻力和重力平衡时，油滴将以匀速 u下降，这时:
(7)
6二 vg 二 mg
化简，并把平衡法中油滴的质量代入，得理论公式:
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