元电荷的测定大学物理实验.ppt

元电荷的测定实验目的了解密立根油滴仪的结构,油滴实验测定电子电荷的设计思想和方法;D图像传感器的原理和电视显微测量方法;用平衡法测量电子电量的大小;验证电荷的量子性。重点与难点重点:(1)了解实验测定电子电荷的设计思想和方法;(2)用平衡法测量电子电量的大小;验证电荷的量子性(不连续性)。操作难点(1)选择到合适的油滴;(2)测准下落时间。D摄像系统(蓝色)两个平行电极板通电后形成电场;带电油滴从上板的小孔进入油滴室做受控运动;气泡摄像头实时拍摄油滴的运动画面;显示器在屏幕上;。设油滴的质量为m。若油滴被喷雾器喷出的瞬间与空气摩擦带电,所带的电荷为q,两极板间的电压为V,则油滴在平行极板间将同时受到重力mg和静电力qE的作用。如图所示。若某一电荷恰好在电压V下达到平衡,此时称为平衡电压V即dv(1)当调节电压大于平衡电压V时,电场力>重力,油滴上升;(2)当调节电压小于平衡电压V时,重力>电场力,油滴下降。,电场力等于0,油滴只受重力作用而加速下降,但受空气阻力的作用(空气阻力与物体运动速度成正比),下降一段距离达到某一速度后,阻力与重力平衡,如图所示(空气浮力忽略不记),油滴将匀速下降,根据斯托克斯定律,油滴匀速下降时:式中:是空气的粘滞系数,是油滴的半径。,其粘度需修正,取油的密度,重力加速度空气黏度,油匀速下降的距离,修正常数,大气压强,平行极板距离,可推导最终的电荷量测量表达式为:其中,单位均用衡电压;t是匀速运动的时间。,:油滴开始运动要计时按1次,开始灯亮;运动一段距离要结束计时再按1次,:电极板不加电压时,切换到0V灯亮;要用[电压调节]旋钮改变电压时,:(1)0V灯亮,平衡灯亮时,重力跟空气阻力平衡;(2)工作灯亮,平衡灯亮时,重力跟电场力平衡;(3)工作灯亮,提升灯亮时,电场力大于重力;,才能用[电压调节]旋钮改变电压;否则调不动。:要用的时候按;不用的时候不要按,否则画面会出错。实验步骤1. 调整仪器将仪器放平稳,调节仪器的调平螺丝(只动其中任意两个螺丝),使水准仪气泡处于中央位置,这时平行板处于水平,从而保证电场和重力场相平行,然后接通电源。(否则不水平操作会使油滴产生倾斜运动)调平螺丝水平气泡