大學物理仿真實驗報告密立根油滴法測電子電荷實驗

1、大學物理仿真實驗實驗名稱：油滴法測電子電荷實驗實驗目的：學習測量元電荷的方法，并訓練物理實驗時應有的嚴謹態(tài)度和堅韌不拔的科學精神。實驗儀器：密立根油滴儀，噴霧器，氣壓計等。實驗原理：按油滴作勻速直線運動或靜止兩種運動方式分衣平衡測量法。J態(tài)測量法考慮重力場中一個足夠小油滴的運動，設此油溢故此運動油滴除重力和浮力外還受粘滯阻力的作用。速度成正比。設油滴以勻速Vf下落，則有此處叫為與油滴同體積空氣的質量，K為比例常場中的受力情況如圖示。由（3）式可以看出來，要測量汕滴上的電荷6需要為中一O由噴霧器噴出的小油滴半徑r是微米量級，直接測量其質量而帶之以容易測量的量。設油與空氣的密度分別為pLp2,二6

2、兀2，此處r|為粘度，f為物體半徑，于是可將公式（4：2gr2因此,2g（Q-燉）以此帶入（3）并整理得到（門-P2）&121、（1+-Ev因此，如果測出Vf和r|,ppP2,E等宏觀量即可得:再將此心值帶入m中，并以m入式，得第相當空氣1*71+4(1+1.1-UtjS-q=9心選定之后在實驗過，式中有些量和實驗儀器以及條件有關，等，將這些量與常數一起舟C代表，可稱為儀器常數，于是衡測量法平衡測量法的岀發(fā)點是，使油滴在均勻電場中靜止在動。當油滴在電場中平衡時，油滴在兩極板間受到的電場h衡，從而靜止在某一位置，即qE二（一搐2）S油滴在重力場中作勻速運動時，情形同動態(tài)測量法，來則有I元電荷的測

3、量方法M一必）百11+測量油滴上帶的電荷的目的是找出電荷的最小單位氏出其所帶的電荷值珥，它們應近似為某一最小單位的整數倍,或油滴帶電量之差的最大公約數，即為元電荷實驗中采用紫外線，X射線或放射源等改變同一油滴所荷的改變值Aq,而Aq值應是元電荷的整數倍。即實驗內容學習控制油滴在視場中的運動，并選擇合適的油滴測量元I或-個油滴所帶電荷改變欲以匕1.選擇適當的油滴并測量油滴上所帶電侖要做好油滴實驗所選的油滴體積要適中，大的油滴雖然【下髓度太肉不容剔1準確；太小則受布朗運動的影響明顯剔旌確。因此應該選擇質量適中，而帶電不多的油滴。2調整油滴實驗裝置1曲饗*V-I電彊扳川粒t訥昶Kfr：-?ir|*：

4、xI編板汕h；WA；11I電撕戦IEM：12-卜電ftWH&il；l5也満肚*冷上蓋板(8)的小孔中，此時上下極板必須處于短路狀態(tài),電源或涉及人身安全。調整目鏡使橫絲清晰，I或玻璃絲成像在橫絲平面上，并調整光源，使I整好后望遠鏡的位置不得移動。取出銅絲或玻壬好屏幕盒蓋板。當油霧從噴霧口噴入油滴室內后，視場中將出現大量清I上平衡電壓，改變其大小和極性，驅散不需要的油滴，練習搭為了提高測量結果的精確度，每個油滴上下往返次數不:油滴或一個油滴所帶電量改變7次以上。(1)首先要調節(jié)調平螺絲，將1f 3讀取實驗給定的其他有用常數計算電荷的基本單位（數據處理方法不限），并選取一,實驗I步、驟根據軟件提示操作。數據表格及數據處理：數據記錄表格nXP0X0。油滴平衡電壓油滴下落時間油滴帶電量X.數據處理利用（3式計算各油滴帶電量填入上表；根據上表數據利用軟件可求得：基本電荷X標準差。X相對誤差實驗結論：油滴法能較為精確地測量電子電荷。思考題：1.若油滴室內兩容器極板不平行，對實驗結果有何影響。答：若油滴室內兩容器極板不平行，則油滴所受電場力不在豎直方向上，故不能保證油滴做直線運動，計算公式條件不成立，求出來的電子電荷數量不準確。2.若所加視場方向使得電荷所受電場力方向與重力方向相同，能否利用本實驗的理論思想和方法測得電子電荷e答：若所加視場方向使得電荷所受