大学物理密立根油滴实验数据分析

密立根油滴实验报告山东英才职业技术学院实验报告大学物理实验课程2009 年3 月16 日机械学院系本科一班姓名学号同组人姓名实验题目密立根油滴实验测电子电量成绩一、实验目的1、验证电荷的不连续性2、测定电子电量。

二、实验仪器用具计算机及其仿真软件三、实验原理1、设两个极板之间不加电压当重力和空气阻力达到平衡时油滴将做匀速下降如图所示。

设其速度为gv则有gvrgr6343 1 2、当极板两端加上合适的电压为1U时使油滴处于静止状态则有03413dUqgr 2 由1式和2式联立即可测得油滴的电量为ggtlv/ gtUldqg2182/312/32/3 3 3、粘滞系数的修正由于油滴小不能视为连续介质gtlgpb231 4 式中b为常数p为大气压强将4式代入3式则有2/312/32142/312/32/32/31110960.1110430.111231218ggggtUtt Utlgpbgldq 5 四、实验内容一启动软件双击桌面“大学物理仿真实验”软件图标→在菜单上单击“油滴实验”按钮→单击窗口中的“开始实验”图标。

二仪器调节1�6�1�6�1图Ud 1调平仪器按照要求调节调平螺丝使气泡处于气室中央。

2、调焦显微镜用左键和右键在调焦窗口中单击调焦齿轮使右边窗口中金属丝的像清晰可见。

三实验内容及步骤1、单击电压表进入实验状态→单击电源开关接通电源→单击油滴盒弹出观察窗口2、在显微镜视野中选择1号油滴调节平衡电压至216V时油滴静止。

依次测得它通过距离为l时所用有时间分别为0.740s、7.40s、7.46s、7.43s。

计算结果如下1计算得到平均时间stg423.7 2将平均时间和平衡电压代入5式计算油滴所带电量为10028.3423.72161423.710960.1110430.1182/32/3214Cq 3基本电荷数0.19925.181060.110028.31918理论eqn取整4电子电量的测量值10599.1103.0281918Cnnqe测5电子电量的相对误差063.060.160.1599.1/191919标标测eeeE 3、再选择不同的2号和3号油滴分别测得平衡电压和时间如表。

第6章测试结果与理论分析6.1理论误差在一般情况下，油滴的电量计算值受到以下参数影响：空气粘度：η=1.83⨯10-5pa·s升降路程：h=1.50⨯10-3m（萤光屏垂直方向6格）油滴密度：ρ=981kg·m-3（20℃）重力加速度：g=9.7986m·s-2电极距离： d=5.00⨯10-3m修正常数：b=6.17⨯10-6m·cmHg大气压强：p=69.0cmHg而油滴的密度ρ、空气的粘滞系数都是温度的函数，重力加速度g和大气压p 又随实验地点和试验条件的变化而变化，造成计算产生理论误差。

6.2测量误差密立根油滴实验是一个操作技巧较高的实验，因此在实验仪器相同的情况下，测量误差出了由系统误差引起的部分，主要的认为主观因素引起的偶然误差形成的。

首先油滴选择产生误差，选择合适的油滴很重要，油滴的选择太大，大的油滴虽然易观察，但是质量大，必然带必须很多的电荷才能取得平衡，而且下落的时间短，速度快，不易记录实验数据。

油滴的体积过小容易产生漂移，布朗运动明显，也会增大测量误差。

经过多次测量和理论计算，才发现选择的油滴可以根据平衡电压的大小（200V左右）和油滴下落的时间（15—35s）为宜，这些油滴质量适中，电量又不太多是最为可取的。

其次是取平衡电压带来误差，由于油滴的挥发和运动，在去取平衡电压的时候往往是很粗略的。

油滴的挥发使得质量减小，每次测量都发现平衡电压发生了改变（一般变小），为了减少这种误差，在每次测量前必须仔细的调节，找准平衡电压。

比如将油滴悬于一条分格板的横刻度线附近，以便准确判断油滴是否静止。

再次是测量油滴位置带来误差，在测量油滴匀速下降或上升的距离L所需的时间t时，选定测量的这段距离的位置也会影响测量误差的大小。

若L的距离太近上极板，极板上小孔有气流，电场变得不均匀，影响测量结果；如果太靠近下极板，测量完时间t后油滴容易丢失，影响重复测量。

为了减少误差，测量的L 段距离应该选择在平行板的中央部分。

关于密立根油滴实验分析2021大学生物理实验研究论文关于密立根油滴实验影响因素及误差分析虞金花（08009203）（东南大学自动化学院南京市 210096）摘要：本文介绍了密立根油滴实验影响结果的各个因素，分析了各种可能的误差，通过分析研究，给出减小误差的有效对策。

关键词：油滴实验；影响因素；对策Discussion about the influence factors and erroranalysis of the oil drop experimentYu Jin Hua(Department of Automation, Southeast University, Nanjing 210096)Abstract:The paper introduced various factors that influenced the oil experiment, and the result is analyzed, then the paperdiscussed the effective ways to reduce the possible error. key words: Millikon oil drop experiment; influence factors; countermeasure1213826427@密立根油滴实验是由美国著名的物理实验学家密立根设计并完成的，它证明了电荷的不连续性并精确地测定了基本电荷电量。

密立根实验是一个操作技巧要求较高的实验，因此测量中除了有系统误差，主要是测量人员的主观因素引起的偶然误差。

本文介绍此实验误差影响并提出减小误差的方案。

实验中，油滴的选择对实验结果影响很大，它必须满足(1)油要纯净； (2)粘滞系数要适中且随温度的变化要小；(3)油的挥发性要小；(4)油的密度基本不随温度的变化而变化。

1.1.1 油滴的大小油滴的大小直接影响着对油滴的控制。

北京航空航天大学物理研究性实验报告密立根油滴实验第一作者：所在院系：就读专业：第二作者：所在院系：就读专业：一．实验目的 (3)二．实验原理 (3)三、实验仪器 (5)四、实验内容 (5)4.1．准备工作 (5)4.2．开机使用 (5)4.3．测量练习 (6)4.4．正式测量 (6)五．数据处理 (6)5.1静态法 (7)5.1.1一元线性回归法 (7)5.1.2加权平均法 (8)5.1.3数据处理方法的讨论 (9)六．误差分析和实验参数的选择 (10)七．实验感想 (11)八．参考文献 (12)6e gf a V πη=摘要：密立根油滴实验，美国物理学家密立根（Millike ）所做的测定电子电荷的实验。

在本实验过程中，油滴的选取是决定实验成败与准确度的关键，而在选取油滴的时候，平衡电压在100~300V 范围内时，下落时间取8~25时效果比较好。

本报告对于实验时油滴参数的选取进行了分析，并对本实验的数据处理与误差分析做了简单的分析。

关键词：密立根油滴实验、参数选取、误差分析一．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，并测定基本电荷值② 通过对仪器的调整、油滴的选定、跟踪和测量以及数据的处理，培养学生严谨的科学态度和实验方法二．实验原理一个质量为m ，带电量为ｑ的油滴处在二块平行极板之间，在平行极板未加电压时，油滴受重力作用而加速下降，由于空气阻力的作用，下降一段距离后，油滴将作匀速运动，速度为Vg ，这时重力与阻力平衡（本文中空气浮力忽略不计），如图1所示。

根据斯托克斯定律，粘滞阻力为式中η是空气的粘滞系数，ａ是油滴的半径，这时有6πηa V mg g = （１）当在平行极板上加电压V 时，油滴处在场强为Ｅ的静电场中，设电场力q Ｅ与重力相反，如图2所示，使油滴受电场力加速上升，由于空气阻力作用，上升一段距离后，油滴所受的空气阻力、重力与电场力达到平衡，则油滴将以匀速上升，此时速度为Ｖｅ，则有：6e a V qE mg πη=- （２）又因为 Ｅ＝Ｖ／ｄ （３） 由上述（１）、（２）、（３）式可解出：图2重力与电场力平衡图1重力与阻力平衡q mgd VV V V g e g=+⎛⎝ ⎫⎭⎪⎪ （４） 为测定油滴所带电荷ｑ，除应测出Ｖ、ｄ和速度Ｖｅ、Ｖｇ外，还需知油滴质量ｍ，由于空气中悬浮和表面张力作用，可将油滴看作圆球，其质量为m a =433/πρ （５）式中ρ是油滴的密度。

密立根油滴实验数据处理密立根油滴实验数据处理罗泽海摘要：本文主要讨论了大学物理实验中的密立根油滴实验数据处理。

其中主要讲解了MOD-8型密立根油滴实验仪的使用及其实验实验事项、密立根油滴实验的基本原理，重点介绍密立根油滴实验平衡测量的数据处理，实验数据处理过程由的数值计算和图形绘制来实现，通过运用microsoft excel图表对数据处理，计算出电荷e的实验值幷与理论值进行比较，作出实验误差小结个人预见。

关键词：油滴实验数据处理个人预见Dense grain root oil drops experimental data processingLuozehaiAbstract: This paper discusses the physics experiment Millikan oil drop experiment data proce-ssing. Mainly explained MOD-8 type Millikan oil drop experiment and the experiment using the experimental instrument matters, Millikan oil drop experiment of the basic principles, focusing on balance Millikan oil drop experiment measurement data processing, data processing process from the numerical computation and graphics rendering to achieve, through the use of microsoft excel chart of data processing to calculate the charge e of the experimental data are compared with thetheoretical value Bing, individuals predicted to experimental error summary.Key words：Oil Drop Experiment；Data Processing;Individual predicted目录第1章绪论电荷有两个基本特征：一是遵循守恒定律；二是具有量子性。

密立根油滴实验——电子电荷的测量日期： 1 桌号：第一次实验时： 室温：24.2 ℃， 大气压：102.4KPa第二次实验时： 室温：25.0 ℃， 大气压：102.3KPa 实验人： 参加人：【仪器设备】密立根油滴仪，应包括水平放置的平行极板（油滴盒），调平装置，照明装置，显微镜，电源，计时器（数字毫秒计），实验油，喷雾器等。

【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，并测定电子的电荷值e2．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图 1 图1 密立根油滴仪 【实验原理】用油滴法测量电子的电荷，可以用静态（平衡）测量法或动态（非平衡）测量法，也可以通过改变油滴的带电量，用静态法或动态法测量油滴带电量的改变量。

测量方法分述如下。

1．静态（平衡）测量法用喷雾器将油喷入两块相距为 d 的水平放置的平行极板之间。

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 ，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Vmg qE qd == （1）从上式可见，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gv 后，阻力rf与重力mg 平衡，（空气浮力忽略不计），油滴将匀速下降。

根据斯托克斯定律，油滴匀速下降时：6r gf a v πη= （2）其中η是空气的粘滞系数，a 是油滴的半径（由于表面张力的原因，油滴总是呈小球状）。

设油滴密度为ρ ，油滴的质量m 可以用下式表示343m a πρ= （3）由式（2）和式（3）可得油滴的半径a =（4）对于半径小到610-m 的小球，空气的粘滞系数η 应作如下修正1b pa ηη'=+这时斯托克斯定律应改为：61gr a v f b pa πη=+其中b 为修正常数，b =6.17×610-m/cmHg ，p 为大气压强，单位为厘米汞高(cmHg)。

浙江大学宁波理工学院物理实验报告一、实验名称：密立根油滴实验测电子电荷e二、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，并测定电子电荷的电荷值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。

三、仪器用具：密立根油滴实验仪四、实验原理：动态测量法假设重力场中一个足够小油滴的运动，设此油滴半径为r ，质量为1m ，空气是粘滞流体，故此运动油滴除重力和浮力外还受粘滞阻力的作用。

由斯托克斯定律，粘滞阻力与物体运动速度成正比。

设油滴以速度f v 匀速下落，则有12f m g m g Kv -=（1）此处2m 为与油滴同体积的空气质量，K 为比例系数，g 为重力加速度。

油滴在空气及重力场中的受力情况如图1所示：若此油滴带电荷为q ，并处在场强为E 的均匀电场中，设电场力qE 方向与重力方向相反，如图2所示，如果油滴以速度rv 匀速上升，则有 12()fqE m m g Kv =-+ （2）g m 2f Kv gm 1qEg m 2r Kv gm 1由式（1）和（2）消去K ，可解出q 为12()()f r fm m g q v v Ev -=+ （3） 由式（3）可以看出，要测量油滴上携带的电荷q ，需要分别测出1m 、2m 、E 、f v 、r v 等物理量。

由喷雾器喷出的小油滴的半径r 是微米数量级，直接测量其质量1m也是困难的，为此希望消去1m ，而代之以容易测量的量。

设油与空气的密度分别为1ρ、2ρ，于是半径为r 的油滴的视重为π=-3421g m g m g r )(213ρ-ρ （4） 五、 实验内容：学习控制油滴在视场中的运动，并选择合适的油滴测量元电荷。

要求至少测量5个不同的油滴，每个油滴的测量次数应在3次以上。

1、 调整油滴实验仪①水平调整调整实验仪底部的旋钮(顺时针仪器升高，逆时针仪器下降)，通过水准仪将实验平台调平，使平衡电场方向与重力方向平行以免引起实验误差。

东南大学物理实验报告姓名学号指导老师日期座位号报告成绩实验名称密立根油滴法测电子电荷目录预习报告...................................................2~5 实验目的 (2)实验仪器 (2)实验中的主要工作 (2)预习中遇到的问题及思考 (3)实验原始数据记录 (4)实验报告…………………………………………6~12 实验原理………………………………………………………实验步骤………………………………………………………实验数据处理及分析…………………………………………讨论……………………………………………………………实验目的：1、学会使用密立根油滴仪等实验仪器2、掌握密立根油滴法测定电子电荷的试验方法3、领悟密立根实验的设计思想4、进一步掌握处理实验数据的方法实验仪器（包括仪器型号）：实验中的主要工作：1、调整仪器：将仪器放平，调节仪器底部左右两只调平螺丝，使仪器水平，仪器预热10分钟，将油从油雾室旁的喷雾口喷入，微调测微显微镜的调焦手轮。

2、测量练习：练习控制油滴。

3、正式测量：对同一颗油滴进行6~8次测量，而且每次测量都要重新调整平衡电压，用同样的方法再进行。

4、数据处理：验证电荷的不连续性并测定电子电荷值e。

5、仔细观察显微镜视场中看到的大小、明暗、降落快慢各异的油滴的表现。

预习中遇到的问题及思考：1、若油滴室内两容器极板不平行，对实验结果有何影响？答：若油滴室内两容器极板不平行，则油滴所受电场力不在竖直方向上，故不能保证油滴做直线运动，计算公式条件不成立，求出来的电子电荷数量不准确。

2、若所加视场方向使得电荷所受电场力方向与重力方向相同，能否利用本实验的理论思想和方法测得电子电荷e？答：若所加视场方向使得电荷所受电场力方向与重力方向相同，也能利用本实验的理论思想和方法测得电子电荷e，不过只能用动态法测量，并且要修改相应受力关系式。

实验原始数据记录：油的密度p=981kg/m3重力加速度g=9.80m/s2空气的粘滞系数n=1.83*10-5 kg/(m*s)油滴匀速下降的距离取l=2.00*10-3m修正常数b=8.22*10-3m*pa大气压强P=1.013*105pa平行极板距离d=5.00*10-3m代入以上数据可得一、实验原理用喷雾器将油滴喷入两块相距为d的水平放置的平行极板之间，在油的喷射分散过程中，摩擦作用使得油滴带电，设油滴的质量为m，所带的电量为q，两极板间的电压为U，调节U，可使油滴静止在某一位置，忽略空气对油滴的浮力作用，则在平衡状态下有，即……①其中m是一个微观量，无法从实验直接测量，需要采用特殊的方法间接测量：撤除平行板间的电压，油滴在重力作用下加速降落，随即便有空气的黏性阻力Fr作用在油滴上，重力与黏性阻力合作用的结果使得油滴很快达到以恒定速度v下落，粘滞阻力f r与重力mg平衡，即fr=6πrηv=mg……②式中η是空气的黏滞系数，r是油滴的半径（由于表面张力的原因，油滴总是呈小球状）设油滴的密度为ρ，则……③故由①②③得：……④密立根在当年的实验中发现，斯托克斯公式f r=6π rηv应用于非常小的油滴时，应该对黏滞系数η进行一个除以的修正，其中b为修正常数，b=8.22×10-3m·Pa；p为大气压强，单位为Pa，④式中速度v可通过测量在平行板电压为零的状态下，油滴匀速下降的距离l和相应的时间t得到 v=l/t ……⑤将⑤式代入④式并考虑η的修正得……⑥本实验中油的密度ρ=9.81Kg·m-3，重力加速度g=9.80m/s2空气的黏滞系数η=1.83×10-5Kg·m-1·s-1，油滴匀速下降的距离l=2.0×10-3m修正常数b=8.22×10-3m·Pa，大气压强p=1.013×105Pa平行板间距离d=5.0×10-3m代入⑥式得二、实验步骤1、调整仪器：将仪器放平，调节仪器底部左右两只调平螺丝，使仪器水平。

密立根油滴实验报告数据处理今天咱们聊聊“密立根油滴实验”，它可是物理学史上一项大名鼎鼎的实验，很多人听了这个名字都会有点懵圈。

别着急，听我慢慢说，这其实是一个挺有意思的实验，搞不好你还会觉得有点像魔术！话说回来，密立根油滴实验最牛的地方在于，科学家通过它成功测量了电子的电荷，这可不是个小事。

你想，那个时候，电子到底有多小，电荷到底是多少，谁也说不清楚。

结果密立根来了个油滴实验，把这事儿给搞清楚了，简直就是“揭秘之王”啊！简单来说，密立根油滴实验就是通过在电场中观察油滴的运动，来搞清楚电子的电荷量。

你可以想象，那些小油滴像是舞蹈演员一样，漂浮在空中。

它们不仅仅是在空中漂啊漂，还会因为电场的作用而往某个方向移动。

实验人员通过调节电场的强度，控制油滴的运动速度，最终找到了电子的电荷是多少。

听着像是个天才的计划，但实际上，做这个实验并不简单。

油滴的大小和质量差异大，漂浮在空中可不是件容易的事。

而且实验中的油滴极其细小，看上去像是个小小的圆球，可能你连眼睛都看不清它。

但是，正是这些小小的油滴，成就了整个实验的伟大。

密立根不仅要控制油滴的运动，还得精确到极致，甚至要反复观察它们，计算它们在不同电场中的速度。

搞不好，哪怕你走神一会儿，结果就会全盘皆输。

那种紧张劲，简直能让人心脏跳到嗓子眼。

你可能会问，为什么要看油滴的运动呢？油滴受到了电场力和重力的双重作用。

通过调整电场的强度，可以使油滴在重力和电场力之间找到一个平衡点。

这个平衡点一旦找到了，就能确定油滴所受的力，进而计算出电子的电荷。

你看，背后是一大堆数学公式和推算，光是想着就让人头疼。

但密立根可是靠这些精准的实验，测定出了电子的电荷，最后竟然和目前的值相差无几，简直太神奇了！你可能想象不到，在当时，很多科学家甚至对电子的电荷大小根本没有共识。

大家都知道电子有电荷，可是到底是多少，没人能给出个确切答案。

就在大家都在猜测的时候，密立根就像个大侦探，靠着油滴这个“小玩意儿”，成功破案，找出了答案。

密立根油滴实验摘 要：本文阐述了在密立根油滴实验中，测量带电油滴的电荷数从而验证电荷的不连续性，并测定电荷的电荷值e 的方法。

本文使用静态测量法和动态测量法两种方法,利用密立根油滴仪测量带电油滴下落时间，列出统计表格，由此计算出电荷的电荷值e ，并对实验结果进行误差分析。

关键词：带电油滴 静态测量法 动态测量法一、 引言自电子的荷质比的确定初步判定电子的存在以来，科学界便开始对电子电荷进行测定[1]。

其中由美国物理学家密立根(likan )设计完成的密立根油滴实验，在近代物理学的发展史上是一个十分重要的实验,它不但有深刻的哲学意义[2]，还证明了任何带电体所带的电荷都是某一最小电荷——基本电荷的整数倍；明确了电荷的不连续性；并精确地测定了基本电荷的数值，为从实验上测定其它一些基本物理量提供了可能性。

密立根油滴实验设计巧妙，原理清楚，设备简单，结果准确，所以它历来是一个著名而有启发性的物理实验。

通过学习密立根油滴实验的设计思想和实验技巧，可以提高学生的实验能力和素质。

二、 实验方案本实验使用OM99 CCD 微立根油滴仪,其为用于验证电荷的不连续性及测量基本电荷电量的物理实验仪器，也是学习了解CCD 图像传感器的原理与应用、学习电视显微测量方法的实验仪器。

仪器主要由油滴盒、CCD 电视显微镜、电路箱、监视器等组成。

油滴盒是重要部件，加工要求很高，其结构见图1：8．上盖板 12．3．45．6．7．座架图1试验仪面板结构如图2所示：1．电源线2．指示灯3．调平水泡4．电源开关5．视频电缆6．显微镜图2具体实验步骤如下:练习测量选择一颗合适的油滴，大而亮的油滴必然质量大，所带电荷也多，而匀速下降时间则很短，增大了测量误差和给数据处理带来困难[3]。

通常选择平衡电压为(200 ~ 300) V，匀速下落1. 50 mm（6格）的时间在(8 ~ 20) s左右的油滴较适宜。

喷油后，K2置“平衡”档，调“平衡电压”电位器W使极板电压为(200 ~ 300) V，注意几颗缓慢运动、较为清晰明亮的油滴。

实验29 密立根油滴实验——电子电荷的测量理工学院10光信息 10327085 实验人：黄楚迪 合作人：王冠铭 实验台：1号 【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，并测定电子的电荷值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】 1．静态（平衡）测量法用喷雾器将油喷入两块相距为d 的水平放置的平行极板之间。

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 ，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Vm g E qq d== (1)平行极板不加电压时，油滴受重力作用而加速下降，下降一段距离到某一速度后，空气阻力f r 与重力mg 平衡，油滴将匀速下降。

根据斯托克斯定律，油滴匀速下降时6r g f a v mg πη==油滴质量m 可表示为 ρπ334a m =由（1）（2）得到油滴半径 gv a g ρη29=(2)(3)对于半径小到610-m 的小球，空气的粘滞系数η应作如下修正，61gr a f b paπηυ=+其中b 为修正系数，61017.6b -⨯＝米每厘米汞高（m/cmHg ），p 为大气压强，单位为厘米汞高（cmHg ）。

因此32941321g m b g pa ηυπρρ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥+⎢⎥⎣⎦油滴匀速下降的速度g υ，当两极板间的电压 V 为零时，设油滴匀速降的距离为l ，时间为g t ，得321821g l d q V b g t pa πηρ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎛⎫+⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦ 2．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。

实验目地1、 通过对带电油滴在重力场和静电场中运动地测量，验证电荷地不连续性，并测定电子电荷地电荷值e.2、 通过实验过程中，对仪器地调整、油滴地选择、耐心地跟踪和测量以及数据地处理等，培养学生严肃认真和一丝不苟地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地巧妙设想和构思.二、实验原理：一、实验原理1、静态（平衡）测量法用喷雾器将油滴喷入两块相距为d 地平行极板之间.油在喷射撕裂成油滴时，一般都是带电地.设油滴地质量为m ，所带地电量为q ，两极板间地电压为V ，如图 1 所示.图1如果调节两极板间地电压V ，可使两力达到平衡，这时：d Vq qE mg == (1)为了测出油滴所带地电量q ，除了需测定平衡电压V 和极板间距离d 外，还需要测量油滴地质量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，由于空气阻力地作用，下降一段距离达到某一速度g ν后，阻力r f 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：mg v a f g r ==ηπ6 (2)其中η是空气地粘滞系数，是a 油滴地半径.经过变换及修正，可得斯托克斯定律：pa b v a f gr +=16ηπ (3)其中b 是修正常数， b=6.17×10-6m ·cmHg,p 为大气压强，单位为厘米汞高.图2至于油滴匀速下降地速度g v ，可用下法测出：当两极板间地电压V 为零时,设油滴匀速下降地距离为l ，时间为t ，则g g t lv = (4)最后得到理论公式：Vd pa b t l g q g 23)1(218⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+=ηρπ (5)2、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地电压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.由于空气阻力地作用，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，如图 3 所示.这时：mg d V q v a e -=ηπ6（6）图3当去掉平行极板上所加地电压V 后，油滴受重力作用而加速下降.当空气阻力和重力平衡时，油滴将以匀速υ下降，这时：mg v g =πη6（7）化简，并把平衡法中油滴地质量代入，得理论公式：21231111218⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=e e e t t t v d pa b l g q ηρπ（8）三、实验仪器：根据实验原理，实验仪器——密立根油滴仪，应包括水平放置地平行极板（油滴盒），调平装置，照明装置，显微镜，电源，计时器（数字毫秒计），改变油滴带电量从q 变到q ′地装置，实验油，喷雾器等.MOD －5 型密立根油滴仪地基本外形和具体结构示于图 4.四、实验数据处理：思考题(1)若平行极板不水平，对测量有何影响？若不水平，油滴不会垂直运动，运动距离难以计算，且垂直方向平衡时收到地力大于重力(2)如何选择合适地油滴进行测量？下落0.2mm 用时15到30s 之间，所加电压大于200(3)为什么要静止和匀速？实验上怎样做才能保证油滴做匀速运动？静止或匀速时油滴才能受力平衡.从起始线静止开始，过一段时间经过下方测量线再开始测量(4)怎样区别油滴所带电荷量地改变和测量时间地误差？如果平衡电压变化过大，则说明带电量发生了改变(5)为什么向油雾室喷油时要使两极板短路使其中不存在电场，大量油滴可以通过重力自然进入两基板之间.*五．总结本实验利用电压、运动时间等这些可以直接测量和控制地宏观物理量来实现对微观物理量电子电量地测量.把宏观地电量通过油滴这个在宏观微小但在微观又较大地媒介与微观地电子电量联系起来，可以说是一种极其有创造力地做法.在测量地过程中，关键点在于如何找到合适地油滴，这十分要求实验者地耐心和观察能力.比较地方式是找到大量油滴后将电压调到200v，选择仍在缓慢下降地油滴.但是仍然很靠运气，需要很多次实验.这说明，在实验时一定不能怕麻烦而放弃，只有大量地实验才能让我们得到正确地数据.版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership.dvzfv。