大学物理仿真实验报告_密立根油滴法测电子电荷实验
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密立根油滴实验实验报告一、实验目的本实验旨在通过密立根油滴实验,探究电子电荷的基本性质。
二、实验原理1.油滴带电原理:将细小的油滴置于平行板电容器中,在加上高压后,油滴会被带上电荷,此时可通过观察油滴在电场中的运动情况来测量电子电荷的大小。
2.测量方法:将带有电荷的油滴放置于平行板电容器中,调整外加电压使得油滴在重力和库仑力作用下保持静止。
此时可以根据库仑定律计算出油滴所带的基本单位负电荷。
3.计算公式:根据库仑定律,有F=Eq=mg,其中E为外加电场强度,q为所测得的负电荷数目,m为油滴质量,g为重力加速度。
因此可以计算出q=e(n+δ),其中e为基本单位负电荷数目(即所求),n为所观察到的带有整数个单位负电荷的油滴数目,δ为不足一个单位负电荷数目。
三、实验步骤1.调节平行板电容器的距离,使得油滴能够被带上电荷。
2.观察油滴在电场中的运动情况,调整外加电压,使得油滴保持静止。
3.测量所用的电压和距离,并记录下所观察到的油滴数目及其带有的负电荷数目。
4.根据计算公式计算出基本单位负电荷数目。
四、实验结果通过实验测量,得到以下数据:1.平行板电容器距离:d=7.5mm2.所用电压:U=500V3.观察到的油滴数目:n=84.带有整数个单位负电荷的油滴数目:6, 7, 9, 11, 12, 14, 16, 17根据计算公式可得:e=(mg)/(nq+δ),其中m为油滴质量,g为重力加速度,q为所测得的负电荷数目,n为带有整数个单位负电荷的油滴数目,δ为不足一个单位负电荷数目。
通过计算可得:m=1.66×10^-15kgg=9.8m/s^2q=1.60×10^-19C对于每一个带有整数个单位负电荷的油滴,可计算出其所带的电荷数目,如下表所示:油滴编号带有负电荷数量1 1.98×10^-19C2 2.38×10^-19C3 1.60×10^-19C4 2.42×10^-19C5 2.78×10^-19C6 2.46×10^-19C7 3.20×10^-19C8 3.56×10^-19C通过对这些数据进行分析,可以得到基本单位负电荷的大小为:e=1.57×10^-19C五、实验结论通过密立根油滴实验测量,可以得到基本单位负电荷的大小。
密立根油滴实验报告一、实验目的1、测量基本电荷量 e。
2、了解密立根油滴实验的设计思想和方法。
二、实验原理密立根油滴实验是通过测量微小油滴在电场中的运动,来确定电子的电荷量。
当一个质量为 m 的油滴在重力场中下落时,它受到重力 G = mg 的作用。
如果油滴带电量为 q,在平行板电容器产生的电场中,它还会受到电场力 F = qE 的作用。
当电场力与重力平衡时,油滴将匀速下落,此时有:mg = qE通过测量油滴匀速下落的速度v 和两极板间的电压U、极板间距d,可以计算出电场强度 E = U / d,进而得到油滴的电荷量 q = mgd /U 。
然而,由于油滴的质量 m 很难直接测量,所以需要通过测量油滴的下落时间 t 和匀速下落的距离 l ,来计算油滴下落的速度 v = l / t ,再根据油滴的密度ρ ,利用斯托克斯定律计算出油滴的半径 r ,进而求得油滴的质量 m =(4/3)πr³ρ 。
三、实验仪器密立根油滴实验仪,包括:1、水平放置的平行极板。
2、照明装置。
3、显微镜。
4、计时器。
四、实验步骤1、调节仪器水平,使油滴能在平行极板间静止。
2、喷射油雾,通过显微镜观察油滴。
3、选择一个合适的油滴,使其在重力作用下下落,测量其下落时间 t 。
4、加上电场,使油滴匀速上升或下落,测量此时的电压 U 。
5、重复多次测量,选取多个油滴进行实验。
五、实验数据及处理以下是一组实验数据示例:|油滴编号|下落时间 t(s)|匀速下落距离 l(m)|电压 U (V)||||||| 1 | 85 | 15×10⁻³| 250 || 2 | 102 | 18×10⁻³| 300 || 3 | 96 | 16×10⁻³| 280 |根据上述数据,首先计算油滴下落的速度 v = l / t ,例如对于油滴 1,v₁=(15×10⁻³) /85 ≈ 176×10⁻⁴(m/s) 。
一、实验综述
1、实验目的及要求
(1)了解密立根油滴仪测电子电量原理
(2)测定电子的电荷值,并验证电荷的不连续性
(3)培养学生进行科学实验时的坚韧精神和严谨的科学态度
2、实验仪器、设备或软件
密立根油滴仪、油滴、喷雾器
二、实验过程(实验步骤、记录、数据、分析)
1 实验步骤;
(1)检查密立根测量仪。
(2)用密立根测量仪反复测量五次一个油滴。
(3)同样的方法测五个不同油滴。
2数据记录表:
油滴一:平衡电压U n= 119V 下降距离垂直4格2.00mm 单位:S
油滴二:平衡电压U n= 20V 下降距离垂直4格2.00mm 单位:S
油滴三:平衡电压U n = 11V 下降距离垂直4格2.00mm 单位:S
油滴四:平衡电压U n = 21V 下降距离垂直4格2.00mm 单位:S
油滴五:平衡电压U n =27 V 下降距离垂直4格2.00mm
单位:S
3.根据公式 q=
[]
n
U t t ⨯+⨯-2
/314
)02.01(1043.1 求出油滴的电量。
油滴一的电量为:q=3.7*10-19 油滴二的电量为:q=4.2*10-18 油滴三的电量为:q=6.2*10-18 油滴四的电量为:q=1.01*10-17 油滴五大电量为:q=1.6*10-18
三、结论
1.实验结果
2、分析讨论
(1)学会了用密立根油滴仪测油滴电量,知道了密立根油滴仪测油滴时的计算公式。
(2)实验时不要选择较大的油滴,计时完后要记得清零。
(3)平衡时如果电压较大,油滴的带电量一般较少,算出的e误差较大。
密立根油滴实验报告实验目的:通过密立根油滴实验,确定电子电荷的大小。
实验原理:1. 密立根油滴实验是利用电场和引力场的平衡原理来测量电子电荷的实验方法。
2. 实验中通过喷雾器向容器中注入粒径约为0.1微米的油滴,油滴的体积和质量都很小。
3. 油滴在空气中自由下落时被赋予负电荷,因此会受到重力和库仑力的作用。
4. 库仑力可以通过一个电场来产生,实验中建立了一个平行板电容器,通过变化电压来改变电场的强度。
5. 当电场的力与重力的力平衡时,油滴处于稳定状态。
根据平衡条件,油滴的电荷量可以计算出来。
实验步骤:1. 调整电场:首先,调整平行板电容器的电压,使得油滴开始朝上升。
2. 观察油滴:使用显微镜观察油滴的运动状态,包括上升、下降和静止。
3. 记录数据:记录油滴在不同电压下的上升速度或下降速度,在每次实验后调整电场的强度。
4. 分析数据:根据观察到的运动状态和速度,计算油滴的电荷量。
5. 重复实验:重复实验多次,取多组数据做平均,提高实验结果的准确性。
6. 计算电子电荷:根据实验数据,使用公式计算电子电荷的大小。
实验数据与计算:根据实验数据的分析,可以计算出油滴的电荷量。
通过计算多组数据的平均值,可以得到电子电荷的大小。
实验结果:根据实验数据的分析,得到电子电荷的大小为x库仑(C)。
结论:通过密立根油滴实验,我们成功地测量了电子电荷的大小。
实验结果表明,电子电荷的大小为x库仑(C)。
实验误差分析:1. 实验中存在一些误差,包括电压测量误差、油滴质量的测量误差等。
2. 实验数据的计算和分析也可能存在一定的误差。
3. 为了减小误差,可以多次进行测量,取平均值。
改进措施:1. 在实验中使用敏感度高的仪器进行测量,以减小测量误差。
2. 加强实验操作的准确性和注意力,避免实验操作不规范导致的误差。
3. 在实验中使用更加精确的方法进行测量,以提高实验结果的准确性。
密立根的油滴实验报告实验目的:通过密立根的油滴实验,验证电荷的量子化,探究电子的电荷大小以及基本电荷e的大小。
实验原理:密立根的油滴实验是一种通过电场来测量电荷量的实验。
实验装置由两个平行的金属板组成,并在其中一个板上加上一个小的孔洞。
在板的上端加上一个高电压,电压越大电场强度越大,局部的空气会产生电子,使得在孔洞处形成云状负离子。
然后通过将涂有油滴的电极引入到云状负离子附近,在电场作用下,油滴会带电并且开始上下振动。
由于油滴的质量很小,振动的过程中只有重力和电场的作用,可以通过观察油滴上下振动的步长和时间来计算出电荷的大小。
实验步骤:1. 准备一个由两个平行金属板组成的实验装置,其中一个板上刻有一个小孔。
2. 在板的上端加上一个高电压,越高的电压意味着电场越大,产生的负离子云越多,油滴会更容易的被电荷带。
3. 将涂有油滴的电极引入到负离子云附近,在电场的作用下,油滴带电会开始上下振动。
通过观察油滴振动的步长和时间来计算出带电荷的油滴的电荷量。
4. 通过多次实验,测定出不同油滴的电荷量和重量,计算出电子电荷的最小单位e。
实验结果:经过多次实验,我们得到了一些油滴的重量和电荷量的实验数据,计算得到的基本电荷e的大小分别为:1.58 × 10-19 C1.62 × 10-19 C1.63 × 10-19 C1.65 × 10-19 C我们可以得出一个结论:电子电荷是量子化的,也就是说,电子带电的单位是e的倍数。
同时,我们还发现,得到的基本电荷大小与其他实验的测量结果相符合,证明了密立根的油滴实验的可靠性和精确性。
结论:在密立根的油滴实验中,我们通过电场来测量了电荷的大小,并探究了电子的电荷大小以及基本电荷e的大小。
实验结果表明电子电荷是量子化的,并得到了精确的基本电荷大小,验证了电荷量子化假说的正确性。
密立根油滴实验报告实验题目:密立根油滴实验——电子电荷的测量『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。
『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。
以下是几组实验数据:第1粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据235 9.98 1.13e-18 7 1.61e-19 0.92%第1粒油滴结果 1.13e-18 7 1.61e-19 0.92%第2粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据203 10.53 1.20e-18 8 1.50e-19 5.93%第2粒油滴结果 1.20e-18 8 1.50e-19 5.93%第3粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据233 8.26 1.52e-18 10 1.52e-19 4.50%第3粒油滴结果 1.52e-18 10 1.52e-19 4.50%第4粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据224 8.49 1.52e-18 10 1.52e-19 4.79%第4粒油滴结果 1.52e-18 10 1.52e-19 4.79%第5粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数204 10.01 1.29e-18 8 1.62e-19 1.25%第5粒油滴结果 1.29e-18 8 1.62e-19 1.25%第6粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据206 9.91 1.30e-18 8 1.63e-19 1.84%第6粒油滴结果 1.30e-18 8 1.63e-19 1.84%本次实验最终结果: e=1.57e-19 误差=1.86% 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。
密立根油滴实验实验报告实验目的:通过观察和分析密立根油滴实验的结果,计算出电子的电荷量。
实验原理:密立根油滴实验是由美国物理学家密立根于1909年提出的一种测量电子电荷量的方法。
实验原理基于静电力的平衡性原理。
当一个带电的油滴悬浮在一个匀强电场中时,由于重力和浮力的平衡,油滴保持静止。
根据带电油滴受到重力和电场力的平衡关系,可以计算出电子的电荷量。
实验设备和材料:1.密立根油滴实验装置2.放大镜3.油滴(使用维生素E油)4.充电装置5.电源6.电容器7.电流计8.辅助仪器(极微天平、压力计等)实验步骤:1.准备工作:清洁实验器材,将实验器材安装妥当,并调整仪器使其处于正常工作状态。
2.制备工作:在油滴平台上滴上维生素E油,调节油滴平台的高度,使得油滴完全分离并允许它们自由下落。
3.实验操作:(1)调整电压:调节电源并连接电流计,使得电流计指示值维持在一个合适的范围内。
(2)观察油滴:通过放大镜观察油滴,在电场力的作用下油滴受到了向上电场力和向下重力的作用,使得它们保持静止。
(3)记录数据:测量油滴的直径和质量,并记录下电压和典型观察到的油滴个数。
(4)多次观测:重复上述步骤,对多个不同大小的油滴进行观察和数据记录。
4.数据处理和分析:(1)根据观察所得的油滴直径和质量数据,可以计算出油滴的电荷量。
(2)通过统计多次观测得到的电荷量数据,可以计算出电子的电荷量。
实验结果和结论:根据多次实验观察得到的数据计算,我们获得了电子的电荷量为1.602 × 10^-19 库。
这个结果与已知的电子电荷量的数值相当,验证了密立根油滴实验测量电子电荷量的准确性。
实验29 密立根油滴实验——电子电荷的测量【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,应包括水平放置的调平装置,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 ’的装置,实验油,喷雾器等。
MOD -5 型密立根油滴仪的基本外形和具体结构如图0所示。
图0【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:图1dVqqE mg == (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。
根据斯托克斯定律,油滴匀速下降时:mg v a f g r ==ηπ6 (2)设油滴密度为ρ,油滴质量m 为:ρπ334a m = (3)则油滴半径为: gv a g ρη29=(4)实验中我们让油滴匀速下降距离l ,测得所需时间为t g ,考虑到空气粘滞系数对半径较小的油滴的修正后,可得油滴的质量为:ρρηπ2/3112934⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+=pa b g v m g (5)其中修正常数b =6.17×10-6m /cmHg ,p 为大气压强,单位为cmHg ,而v g 则为gg t lv =(6) 则:V d pa b t l g q g 231218⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ηρπ (7) 上式是用平衡测量法测定油滴所带电量的理论公式。