密立根油滴仪测油滴电荷示范报告.doc

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1、密立根油滴仪测油滴电荷示范报告一、实验目的1．理解密立根油滴实验的设计原理；2．掌握密立根油滴仪的使用方法；3．运用密立根油滴仪测定油滴的电量。二、实验仪器MOD-5型油滴仪包括：油滴盒，测量显微镜，数字电压表，电压调节，工作电压反向开关，升降电压调节旋钮，升降电压反向开关，CCD和监视器三、实验原理利用带电荷的微小油滴在均匀电场中运动的受力分析，可将油滴所带的微观电荷量q的测量转化为油滴宏观运动速度的测量。用喷雾器将油喷入水平放置的平行极板之间，油在被喷射撕裂成油滴时，一般都带上电荷。油滴在极板间

2、同时受到重力和电场力两个力的作用。油滴质量为m，带电为q，两极板间距为d、电压为U、电场强度为E。femg图1油滴受力分析质量为m带电量为q的油滴处在两块平行极板之间，在平行极板未加电压时，油滴受重力作用而加速下降，由于空气阻力的作用，下降一段距离后，油滴将作匀速运动，速度为，这时重力与阻力平衡,如图1所示，根据斯托克斯定律，粘滞阻力为：，式中是空气的粘滞系数，是油滴的半径，这时有：，斯托克斯定律是以连续介质为前提的，对于半径小到10-6m的微小油滴，不能将空气看作连续介质，因此空气的粘滞系数修改为

3、：UdqEmgfr图2平行极板当在平行极板上加电压V时，油滴处在场强为E的静电场中，设电场力qE与重力相反，如图2所示，使油滴受电场力加速上升，由于空气阻力作用，上升一段距离后，油滴所受的空气阻力、重力与电场力达到平衡，则油滴将以匀速上升，此时速度为，则有：电场强度,质量及空气的粘滞系数修正后代入上述公式得到:令得：／U5此式是动态（非平衡）法测油滴电荷的公式。实验中调节平行极板间的电压，使油滴不动，，即，可得：其中为平衡电压上式即为静态法测油滴电荷的公式。四、实验内容<一>仪器调整1、水平调节：调

4、整左右两只调平螺栓，使水准仪气泡居中，平行极板处于水平状态。2、用喷雾器将油喷入（喷一次即可），关闭油雾孔，以免空气流动而使油滴漂移。3、微调测量显微镜的调焦手轮，这时视场中即出现大量清晰的油滴。4、从监视器荧光屏上观察油滴的运动。如果油滴斜向运动，则可转动显微镜上的圆形CCD，使油滴垂直方向运动。<二>练习测量1、学会选择油滴：大油滴虽然比较亮，但带电量比较多，下降速度也比较快，时间不容易测准。小的油滴，布朗运动明显。按实验的需要以及经验总结选择原则:.油滴在格子区域内.油滴能被平衡,提升,下落三

5、个键控制.VB(200-400)V.tg(10-30)s符合条件的油滴大小和带电量比较合适。2、练习控制油滴：实验时仪器预热5分钟，平衡状态平行极板加电压300伏，下落状态喷油，平衡状态驱走不需要的油滴，直到剩下几颗缓慢运动的油滴为止。注视其中的某一颗，调节平衡电压，使油滴静止不动。然后下落状态让它下降，提升状态上升。如此反复多次地进行练习，以掌握控制油滴的方法。3、练习测量油滴运动的时间：任意选择几颗运动速度快慢不同的油滴，用计时器测出它们下降一段距离所用的时间。如此反复多练几次，以掌握测量油滴运

6、动时间的方法。<三>正式测量—静态（平衡）测量法1）测量油滴平衡电压U：（以横线作参考；测量中有改变）；2）测量油滴下降L所需要的时间tg：应熟悉“准备—加速—匀速—减速返回”，油滴要重复使用(L=2mm)；3）对同一颗油滴进行3次测量，而且每次测量都要重新调整平衡电压。如果油滴逐渐变得模糊，要微调测量显微镜跟踪油滴，勿使油滴丢失；4）测完一颗油滴后，将平衡电压调为零，并打在“下落”档，重新喷油，选择油滴测量。本实验要测量5颗油滴。五、实验数据记录及处理5数据表格：油滴序号平衡电压V下降时间tg（s

7、）粗略半径粘滞系数修正K电量电荷数基本电荷百分差A136724.18.501.671.253.2421.620.041.4%236623.9336523.3B135923.88.421.671.243.1421.570.04-1.9%235924.5336024.3C121026.57.981.661.2354.6231.540.05-3.8%221327.6321226.8D121526.58.031.661.244.1831.530.07-4.4%221627.1321626.3E123618.

8、59.711.671.256.4841.710.061.3%223618.2323618.1数据处理过程：1、基本参数记录油的密度：重力加速度：空气粘滞系数：油滴下降距离：修正常数：大气压强：平行板间距离：粘滞系数修正：2、粗略半径的计算（提示为一个油滴落三次的时间平均值）3、和K的计算52、计算各次油滴电荷的电量（平衡电压取平均值）(电压值波动极小,A类不确定度可以忽略)得到：同理可得：，，，3、用倒算法计算各次电荷数以及基本电荷量（有能力的同学可以用作图法、最大公