内容包含:实验目的、实验原理简述、实验中注意事项、实验预习中的问题探讨
实验目的:
1通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量,验证电荷的不连续性,并测定电荷的电荷值e。
2通过实验过程中,对仪器的调整、油滴的选择、耐心地跟踪和测量以及数据的处理等,培养学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度。
3学习和理解密立根利用宏观量测量微观量的巧妙设想和构思。
实验原理:
静态(平衡)测量法
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=×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,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)
动态(非平衡)测量法
非平衡测量法则是在平行极板上加以适当的电压V ,但并不调节V 使静电力和重力达到平衡,而是使油滴受静电力作用加速上升。由于空气阻力的作用,上升一段距离达到某一速度υ后,空气阻力、重力与静电力达到平衡(空气浮力忽略不计),油滴将匀速上升,
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