密立根油滴实验报告.doc

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密立根油滴实验——电子电荷的测量
【实验目的】
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。
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。
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】
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 ，可使两力到达平衡，这时：
(1)
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 外，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，下降一段距离到达某一速度后，阻力与重力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：
(2)
其中是空气的粘滞系数，是油滴的半径。经过变换及修正，可得斯托克斯定律：
(3)
其中b是修正常数， b=×10-6m·cmHg,p为大气压强，单位为厘米***高。
至于油滴匀速下降的速度，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
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，时间为t ，那么
(4)
最后得到理论公式：
(5)
动态〔非平衡〕测量法
非平衡测量法那么是在平行极板上加以适当的电压V ，但并不调节V 使静电力和重力到达平衡，而是使油滴受静电力作用加速上升。由于空气阻力的作用，上升一段距离到达某一速度υ 后，空气阻力、重力与静电力到达平衡〔空气浮力忽略不计〕，油滴将匀速上升，如图 3 所示。这时：
〔6〕
当去掉平行极板上所加的电压V 后，油