密立根油滴法测定电子电荷

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1、潘明良数理0920912400216实验内容密立根油滴法测定电子电荷【实验目的】1.测定电子的电荷量e并验证电荷的不连续性2.培养学生进行物理实验时严谨的科学态度【实验原理】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：(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，下降一段距离达到

2、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=6.17×10-6m·cmHg,p为大气压强，单位为厘米汞高。至于油滴匀速下降的速度上升的速度，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，时间为t，则(4)最后得到理论公式：(5)【实验步骤】1.调整仪器（1）将油滴照明灯接2.2V电源，极性转换开关置于中间位置，直流高压电位器V应旋转至最小位置，控制盒上的电极性转换开关亦置于中间位置（2）调节平螺丝，使水准仪器泡到

3、中央，这时平行电极板处于水平位置，保证了电场和重力场平行。（3）调节显微镜目镜，对分划板聚焦（4）在喷雾器中注入油少许，将油喷入测量室，视场将出现大量油滴，犹如夜空繁星。如果油滴太暗，可转动照明电珠，使油滴变亮。2.测量练习练习控制油滴在平行极板上加上平衡电压，驱走不需要的油滴，直到剩下几颗缓慢运动的油滴为止。注视其中的某一颗油滴，仔细调节平衡电压，使这颗油滴静止不动。然后去掉平衡电压，让它自由下降，下降一段距离后再加上提升电压，使油滴上升。如此反复多次的进行练习以掌握控制油滴的方法。3.正式测量（1）对一个油滴进行反复测量a.按测量练习选择好油滴，加上电场，测出油滴运动一段

4、距离的时间，撤去电压，测量出油滴自由下降同一段距离的时间，如此反复，共进行5-10次取平均，求出q（2）对不同油滴进行测量对另一油滴按照（1）进行测量，如此共测量10次，求各油滴电量【数据表格】电压时间12345平均时间t电量200Vte23.423.323.723.722.923.49.95345E-19tg17.917.717.717.618.217.82230Vte22.221.821.722.321.721.947.00851E-19tg22.522.32322.622.222.52260Vte21.22222.121.621.421.668.27429E-19tg1

5、6.616.81717.517.617.1290Vte2625.225.125.624.125.27.7472E-19tg151516.21615.415.52320Vte26.527.227.127.827.527.225.48445E-19tg19.51918.818.11918.88350Vte26.12526.2252525.465.35805E-19tg17.6181918.51818.22380Vte25.326.32525.125.825.55.82689E-19tg1615.315.21615.815.66410Vte21.121.320.820.721.12

6、14.87411E-19tg19.418.519.317.81818.6440Vte28.228.328.528.62828.323.90703E-19tg19.118.518.819.918.518.96470Vte19.519.819.619.919.419.64tg1616.716.616.116.316.345.01669E-19【数据处理】Q9.95345E-197.00851E-198.27429E-197.7472E-195.48445E-195.35805E-195.82689E-194.87411E-193.90703E-195.01669E-19N6455

7、334323e1.659E-191.752E-191.655E-191.549E-191.828E-191.786E-191.457E-191.625E-191.952E-191.672E-19e=1.690E-19cσ=ei-e2KK-1=4.49E-21CE=0.265%所以e=1.690±0.045E-19E=0.265%【思考题】按“倒过来”验证的办法。有人发现让油滴带的电量q越大，求得的e越接近，这是否能说明q越大，实验越好？试从误差和有效数字的观点加以说明。答：该观点证明了q越大，实验越好，