武漢大學(xué)油滴實驗報告模板

PAGEPAGE1《基礎(chǔ)物理》實驗報告學(xué)院：專業(yè)：2012年11月28日實驗名稱用密立根油滴實驗測電子電荷姓名年級/班級學(xué)號一、實驗?zāi)康乃?、實驗?nèi)容及原始數(shù)據(jù)二、實驗原理五、實驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果（數(shù)據(jù)表格、現(xiàn)象等）三、實驗設(shè)備及工具六、實驗結(jié)果分析（實驗現(xiàn)象分析、實驗中存在問題的討論）實驗?zāi)康模菏菍W(xué)習(xí)測量元電荷的方法，并訓(xùn)練物理實驗時應(yīng)有的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度與堅忍不拔的科學(xué)精神。實驗原理：基本設(shè)計思想是使帶電油滴在測量范圍內(nèi)處于受力平衡的狀態(tài)。按油滴作勻速運(yùn)動或靜止運(yùn)動兩種運(yùn)動方式分類，油滴法測電子電荷分動態(tài)測量法和平衡測量法。動態(tài)測量法（1）考慮重力場中一個足夠小油滴的，設(shè)此油滴半徑為r，質(zhì)量為m,空氣是粘滯流體，故此運(yùn)動油滴除重力和浮力外還受粘滯阻力的作用。由斯托克斯定律，粘滯阻力與物體運(yùn)動速度成正比。設(shè)油滴以勻速度vf下落，則有（1）受力情況如圖1。（2）若此油滴帶電荷為q，并處在場強(qiáng)為E的均勻電場中，設(shè)電場力qE方向與重力方向相反，如圖2所示，如果油滴以勻速v上升，則有（2）由（1）和（2）消去K，可解出q為（3）（3）由噴霧器噴出的小油滴的半徑r是微米數(shù)量級，直接測量其質(zhì)量也是困難的，為此希望消去，而代之以容易測量的量。設(shè)油與空氣的密度分別為、，于是半徑為r的油滴的視重為：（4）由斯托克斯定律，粘滯流體對球形運(yùn)動物體的阻力與物體速度成正比，其比例系數(shù)K為，此處為粘度，r為半徑。于是可將式（4）帶入式（1），有：（5）因此（6）以此代入式（3）并整理得到（7）考慮到油滴的直徑與空氣分子的間隙相當(dāng)，空氣已不能看成連續(xù)介質(zhì)，其粘度需作相應(yīng)的修正此處p為空氣壓強(qiáng)，b為修正常數(shù)，b=0.00823，因此，（8）當(dāng)精確度要求不太高時，常采用近似計算方法先將v值代入（6）計算得（9）再將r值代入中，并以代入（7），得（10）實驗中常常固定油滴運(yùn)動的距離，通過測量它通過此距離s所需要的時間來求得其運(yùn)動速度，且電場強(qiáng)度，d為平行板間的距離，U為所加電壓，因此，式（10）可寫成（11）2.平衡測量法平衡測量法的出發(fā)點是，使油滴在均勻電場中靜止在某一位置，或在重力場中作勻速運(yùn)動。3．元電荷的測量法(1)測量油滴上帶的電荷的目的是找出電荷的最小單位e。為此可以對不同的油滴，分別測出其所帶的電荷值q，它們應(yīng)近似為某一最小單位的整數(shù)倍，即油滴電荷量的最大公約數(shù)，或油滴帶電量之差的最大公約數(shù)，即為元電荷。(2)實驗中常采用紫外線、X射線或放射源等改變同一油滴所帶的電荷,測量油滴上所帶電荷的改變值，而值應(yīng)是元電荷的整數(shù)倍。即＝（其中為一整數(shù)）也可以用作圖法求e值，通過擬合直線，即可求得e值實驗步驟：數(shù)據(jù)處理：第1粒油滴數(shù)據(jù)電壓(v)下落時間(s)電荷q電子數(shù)ne值誤差第1次測量數(shù)據(jù)2349.981.12e-1871.61e-190.92%第1粒油滴結(jié)果1.12e-1871.61e-190.92%第2粒油滴數(shù)據(jù)電壓(v)下落時間(s)電荷q電子數(shù)ne值誤差第1次測量數(shù)據(jù)20310.521.20e-1881.50e-195.93%第2粒油滴結(jié)果1.20e-1881.50e-195.93%第3粒油滴數(shù)據(jù)電壓(v)下落時間(s)電荷q電子數(shù)ne值誤差第1次測量數(shù)據(jù)2338.271.52e-18101.52e-194.50%第3粒油滴結(jié)果1.52e-18101.52e-194.50%第4粒油滴數(shù)據(jù)電壓(v)下落時間(s)電荷q電子數(shù)ne值誤差第1次測量數(shù)據(jù)2248.461.32e-18101.52e-194.79%第4粒油滴結(jié)果1.32e-18101.52e-194.79%第5粒油滴數(shù)據(jù)電壓(v)下落時間(s)電荷q電子數(shù)ne值誤差第1次測量數(shù)20410.021.29e-1881.62e-191.25%第5粒油滴結(jié)果1.29e-1881.62e-191.25%第6粒油滴數(shù)據(jù)電壓(v)下落時間(s)電荷q電子數(shù)ne值誤差第1次測量數(shù)據(jù)2059.911.30e-1881.63e-191.84%第6粒油滴結(jié)果1.30e-1881.63e-191.84%

本次實驗