电子电量的测量方法研究 毕业论文

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1、学科代码：070201学号：2009405193本科毕业论文题目：电子电量的测量方法研究学院：＿物理与电子技术工程学院＿专业：＿＿物理学＿＿＿＿班级：2009级(1)班学生姓名：指导教师：＿＿＿＿＿＿＿＿2013年03月31日目录摘要II关键词IIABSTRACTIIIKEYWORDSIII引言1１实验原理12实验仪器33实验步骤43.1实验油滴装置的调整43.2实验测量44实验数据的处理55结束语86实验中存在的问题87改进方案8参考文献98致谢12III电子电量的测量方法研究王超（凯里学院物理与电子工程2009级物理学贵州凯里556011）摘要：密立根实验仪可以给出油滴的平衡电压、下落

2、时间以及所带电量，由于实验仪器本身的原因和人为的操作误差，常常导致实验结果测量到的电子电荷数与理论值相距甚远，大大超出可接受的范围。本实验选取三种不同粘滞系数的油滴对密立根实验中影响电子电量测量精确度的物理因素、规律进行了研究。发现测量相对误差及其分布范围随油滴粘滞系数的增加而减少，随油滴下落时间的增加而增加。关键词：密立根；电子电量；实验改进；油滴IIIMeasurementoftheelectronenergyWangchao(collegeofscience,KaiLiUniversity,KaiLi,556000,china)Abstract：Millikan'sexperimen

3、tinstrumentcanbalancethevoltage,falltimeandthechargegivenoildroplets,becauseofthelaboratoryinstrumentandartificialoperationerror,oftencauseelectronicchargenumberoftheexperimentalresultswiththetheoreticalvaluemeasuredinthefar,farbeyondtheacceptablerange.Threedifferentviscositycoefficientselectionof

4、theoildropletsofMillikan'sexperimenteffectofphysicalfactors,precisionelectronicelectricalmeasurementarestudiedFoundtherelativeerroranditsdistributionrangemeasurementdecreasedwithincreasingoilviscosity,increasewiththeincreaseofoildropletsfalltime.Keywords:Millikan;Electronicelectricity;experimental

5、improvements;OildropletIII0引言英国物理学密立根在1909—1917年间做了大量的测量微小油滴所带电荷的实验工作，测量到基本的电子电量为e=1.60×10-19库仑，证明了电荷的不连续性[1]。电子电荷量e是一个重要基本物理常数,其经典测量技术——密立根油滴实验是大学物理实验教学的重要项目之一[2]。密立根实验已经成为大学物理实验中非常重要的教学内容，其数据处理与相对误差分析得到广泛的研究。在密立根油滴实验中，通过测量带电油滴在电场中平衡时的平衡电压和自由下落时间，利用平衡电压和下落时间，由计算公式可求出油滴的带电量[3]。在实验过程中由于时间的关系不能用大量的油

6、滴来实验，从而导致实验的精确度大大降低，在实验过程中也没有考虑不同油滴的粘滞系数不同导致实验结果有片面性。为了实验的结果更有说服力和科学性，本文利用三种不同粘滞系数的油进行实验，研究粘滞系数、油滴下落时间对电子电量测量精确度的影响规律和机制，在实验中发现问题，提出改进方案，提高实验测量精度。１实验原理用喷雾器将油喷入电容器两块水平的平行电极板之间时，喷入的油是雾状的油滴，油滴一般都是极小的。油滴在平行电极板之间的受力情况如图1所示。图1油滴在无电场和有电场中的受力分析图12在不加电场的情况下，设油滴半径为质量为，空气除对油滴有浮力外还有粘滞阻力。设油滴在重力、浮力和粘滞阻力的情况下以速度匀

7、速下落则有[4](1)式中为与油滴同体积的空气质量,为比例系数。油滴在空气中的受力情况如图1（a）所示。当油滴带电量为，并在场强为的均匀电场中时，设电场力方向与重力方向刚好相反如题1（b）示，如果油滴匀速上升则有[5](2)由式（1）和式（2）消去，有（3）由（3）式可以看出要测电荷，就要分别求出、、、、等物理量。喷雾器喷出的油滴的半径是微米级的，直接测量半径是非常困难的，而电子带电量q与油滴的质量有关，油滴的质量不能直