实验7密立根油滴实验

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1、实验7密立根油滴实验一、实验目的：1.通过对带电油滴在璽力场和静电场中运动的测量，证明电荷的不连续性，并测量基木电荷幺的大小。2.通过实验中对仪器的调整、油滴的选择、跟踪、测量及数据处理，培养学生科学的实验方法。3.了解现代测量技术在试验中的应用。二、仪器及用具：CCQ密立根油滴仪，钟表油，喷雾器。三、实验原理：一个质量为加带电量为g的油滴处在二块平行板之间，在平行板未加电压吋,油滴受重力的作用而加速下降，曲于空气阻力几的作用，下降一段距离后，油滴将匀速运动，速度为冬，此时好•与加g平衡，如图1所

2、示。由斯托克斯定律知，粘滞阻力为式中"为空气粘滞系数，Q为油滴的半径。此时在平行板上加电压兀油滴处在场强为E的静电场屮，其所受静电场力也与重力驱相反。如图2所示。qEmg当也大于加g时，油滴加速上升，山于巴的作用，上升一段距离后，将以吆的速度匀速上升，于是有(2)由于汕滴半径°小到10"米,所以，空气的粘滞系数〃应修正为(5)Pa6巾〃匕=mg5111(2)式可知，为了测定油滴所带的电荷量“除应测平行板上所加电压厶两块平行板之间距离d、汕滴匀速上升的速度人和仪外，还需知汕滴质量加。由于空气屮的悬浮

3、和空气表而张力的作用，可将油滴视为圆球，其质量为437QXm=—mp(3)3由(2)和(3)式得油滴半径为(4)将(5)代入(4)式，得于是,带电油滴质量加为(7)设油滴匀速下降和匀速上升的距离和等，均为人贝怡所以油滴所带的电荷量为令（8）式中K•d,dV则（8）式变为(9)(8)该式就是动态法测量汕滴带电荷的公式。实验时，让油滴自由下落/距离，测得所用时间@再加上电压兀使油滴上升相同的/吋，测得所用时间心代入（9）式便求得油滴所带电荷量的g值。若调节平行板间电压，使汕滴不动，ve=0,re->o

4、o,则（9）式变为(10)该式就是静态法测量汕滴带电荷的公式。实验时，只需测得汕滴自由下落距离/所用的时间/g和汕滴平衡时所加的电压兀便可求得q的值。四、“CCD密立根油滴仪”结构CCQ密立根油滴仪山油滴盒、油雾室、CCQ电视显微镜、电路箱、监视器等组成。如图3所示。汕滴盒是个重要部件，其结构见图3。从图3上可以看到，在上电极板中心冇一个0.4mm的油雾落入孔，在胶木园环上开冇显微镜观察孔和照明孔。1油雾空2油零孔开关U防风罩4上电极5绝缘圆环6下电极7座架-A上盖板图3在油滴盒外套上冇防风罩，罩

5、上放置一个可取下的油雾杯，杯底中心冇一个落油孔及一个档片，用来开关落汕孔。在电极板上方有一个可以左右拨动的压簧，注意，只有将压簧拨向最边位置，方可取出上极板！照明灯安装在照明朋中间位置，采用了带聚光的半导体发光器件，使用寿命极长,为半永久性。电路箱体内装冇高压产生、测量显示等电路。底部装冇三只调平手轮，面板结构见图4。由测最显示电路产生的电子分划板刻度，与M0D-5C-A型摄像头的行扫描严格同步，相当于刻度线是做在CCD器件上的，所以，尽管监视器有大小，或监视器本身有非线性失真,但刻度值是不会变的

6、。M0D-5C-A汕滴仪备有两种分划板，标准分划板A是33结构，垂肓线视场为2mm,分别八格，每格值为0.25mm。。在面板上有两只控制平行极板电压的三档开关，2控制上极板电压的极性，K2控制极板上电压的大小。当©处于且位置即“平衡常时，可用电位器调节平衡电压。打向■■严升降''档时，在平衡电压的基础上可增加0・200V的提升电压（可以调节），心为测量按钮，按F时极板间电压为零，处于测聚阶段。当处于联动计时状态下按下心，即可同步计时。JLfar升符电圧讷节计对/再计对场动衣鼠市衣城教修仪器味限公司

7、图4由于空气阻力的存在，汕滴是先经i段变速运动然后进入匀速运动的。但这变速运动时间非常短，远小于0.01秒，与计时器精度相当，可以看作当汕滴自静止开始运动时，汕滴是立即作匀速运动的；运动的汕滴突然加上原平衡电压时，将立即静上下來，所以，采用联动方式完全可以保证实验精度。MOD-5C-A空油滴仪的计时器采用“计时/停"方式，即按一下开关，清0的同时立即开始计数，再按一下，停止计数，并保持数据，计时的最小显示为0.01秒，但内部计时精度为luSo五实验方法及操作［仪器调整］调节仪器底座上的三只调平手轮

8、，将水泡调平，由于底座空间较小，调手轮时应将手心向上，用中指夹住手轮调节较为方便。照明光路不需调整。CCD显微镜対焦也不需用调焦针插在平行电极孔中來调节，只需将显微镜筒而端和底座前端对齐，然后喷油后再稍稍前后微调即讥在使用中，前后调焦范围不要过人，取前后调焦1mm内的汕滴较好。［开机使用］打开监视器和油滴仪的电源，在监视器上先出现“CCD微机密立根油滴仪"5秒钟之后口动进入测试状态，显示出标准分划板刻度及电压值和时间值。开机后如想直接进入测试状态，按一下“计时/停"（K3）。如开机