实验报告---密立根油滴实验

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浙江大学宁波理工学院

物理实验报告

一、 实验名称：密立根油滴实验孝道名言佳句 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，质量为，空气是

r

m

1

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。设油滴以速度匀速下落，则有

v

f

（1）

mgmgKv

12f

此处为与油滴同体积的空气质量，为比例系数，为重力加速度。油滴

m

2

K

g

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，并处在场强为的均匀电场中，设电场力方向与重力

q

E

qE

方向相反，如图2所示，如果油滴以速度匀速上升，则有

v

r

（2）

qE(mm)gKv

12f

.

.

由式（1）和（2）消去，可解出为

K

q

q(vv)

(mm)g

12

fr

（3）

Ev

f

mg

1

qE

Kv

f

mg

2

mg

2

Kv

r

mg

1

图1 重力场中油滴受力示意图

图2电场中油滴受力示意图

由式（3）可以看出，要测量油滴上携带的电荷，需要分别测出、、、

q

m

1

m

2

E

v

f

、等物理量。

v

r

由喷雾器喷出的小油滴的半径是微米数量级，直接测量其质量羁绊是什么意思 也是困难的，

r

m

1

为此希望消去，而代之以容易测量的量。设油与空气的密度分别为、，于

m

1



1



2

是半径为的油滴的视重为

r

mgmg

12

4

r()g

3

12

（4）

3

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，使平社会实践心得体会 衡电场方向与重力方向平行以免引起实验误差。极板平

.

.

面是否水平决定了油滴在下落或提升过程中是否发生前后、左右的漂移。

② 喷雾器调整

将少量钟表油缓慢的倒入喷雾器的储油腔内，使钟表油湮没提油管下方，

油不要太多，以免实验过程中不慎将油倾倒至油滴盒内堵塞落油孔。将喷雾器

竖起，用手挤压气囊，使得提油管内充满钟表油。

③ 仪器硬件接口连接

主机接线：电源线接交流 220V/50Hz；Q9视频输出接监视器视频输入（IN）。

监视器：输入阻抗开关拨至75（ohm），Q9视频线缆接IN输入插座。电



源线接220V/50Hz交流电压。前面板调整旋钮自左至右依次为左右调整、上下

调整、亮度调整、对比度调整。

④ 实验仪联机使用

a． 打开实验仪电源及监视器电源，监视器出现欢迎界面

b． 按任意键：监视器出现参数设置界面，首先，设置实验方法，然后根据

该地的环境适当设置重力加速度、油密度、大气压强、油滴下落距离。

“←”表示左移键、“→”表示为右移键、“+”表示数据设置键。

c． 按确认键出现实验界面：将工作状态切换至“工作”，红色指示灯亮，

将平衡、提升按键设置为“平衡”。

⑤ CCD成像系统调整

从喷雾口喷入油雾，此时监视器上应该出现大量运动油滴的像。若没有看到油

滴的像，则需调整调焦旋钮或检查喷雾器是否有油雾喷出，直至得到油滴清晰的图

像。

⑥ 控制油滴的运动

选择适当的油滴，调整平衡电压，使油滴平衡在某一格线上，将工作状态

按键切换至“0 V”，绿色指示灯点亮，此时上下极板同时接地，电场力为零，

油滴将在重力、浮力及空气阻力的作用下作下落运动，当由滴下落到有0标记

.

.

的刻度线时，立刻按下定时开始键，同时计时器开始记元旦的画 录油滴下落的时间；待

油滴下落至有距离标志（例如1.6）的格线时，立即按下定时结束键，同时记

时器停止记时。经历一小段时间后0V、工作按键自动切换至“工作”（平衡、

提升按键处于“平衡”），此时油滴将停止下落，可以通过确认键将此次测量数

据记录到屏幕上。

将工作状态按键切换至“工作”，红色指示灯点亮，此时仪器根据平衡或提

升状态分两种情形：若置于“平衡”，则可以通过平衡电压调节旋钮调整平衡电

压；若置于“提升”，则极板电压将在原平衡电压的基础上再增加200V的电压，

用来向上提升油滴。

⑤ 选择适当的油滴

要作好油滴实验，所选的油滴体积要适中，大的油滴虽然明亮，但一般带

的电荷多，下降或提升太快，不容易测准确。太小则受布朗运动的影响明显，

测量时涨落较大，也不容易测准积极分子考试 确。因此应该选择质量适中而带电不多的油滴。

建议选择平衡电压在150-400V之间、下落时间在20S（当下落距离为2mm时）

左右的油滴进行测量。

平衡测量法：

① 开启电源，进入实验界面将工作状态按键切换至“工作”，红色指示灯点亮；

将平衡、提经典现代诗 升按键置于“平衡”。

② 通过喷雾口向油滴盒内喷入油雾，此时监视器上将出现大量运动的油滴。

选取适当的油滴，仔细调整平衡电压，使其平衡在某一起始格线上（见后面平衡法

示意图）。

③ 将工作状态按键切换至“0V”，此时油滴开始下落，当油滴下落到有“0”

标记的格线时，立即按下定时开始键，同时计时器启动，开始记录油滴的下落时间。

④ 当油滴下落至有距离标记的格线时（例如：1.6），立即按下定时结束键，

同时记时器停止记时（如无人为干预，经过一小段时间后，工作状态按键自动切换

.

.

至“工作”，油滴将停止移动），此时可以通过确认按键将测量结果记录在屏幕上。

⑤ 将平衡、提升按键置于“提升”，油滴将被向上提升，当回到高于有“0”

标记格线时，将平衡、提升键置回平衡状态，使其静止。

⑥ 重新调整平衡电压，重复③④⑤，并将数据记录到屏幕上（平衡电压V焖面做法 及

下落时间t）。当达到5次记录后，按确认键，界面的左面出现实验结果。

⑦ 重复②③④⑤⑥步，测出油滴的平均电荷量

至少测5个油滴，并根据所测得的平均电荷量求出它们的最大公约数，即为

Q

基本电荷值（需要足够的数据统计量）。根据e的理论值，计算出e的相对误差。 性感的美女图片

e

数据记录：单位10C

-19

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5

1 3．259 4．850 3．118 7．986． 3．227

2 3．185 4．784 3．243 8．023 3．284

3 3．076 4．886 3．247 8．061 3．183

4 3．307 4．902 3．189 7．751 3．207

5 3．208 4．899 3．099 7．985 3．187

平均 3．207 4．864 3．179 7．955 3．218

六、 数据处理：

验证实验数据：假定电子的电荷e=1.60210C

-19

N1=Q1/e=3.207/1.602≈2

N2=Q2/e=4.864/1.602≈3

N3=Q3/e=3.179/1.602≈2

N4=Q4/e=7点石成金的意思 .955/1.602≈5

.

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N5=Q5/e=3.218/1.602≈2

分别用每个油滴所带的电量Q除以其所含有的电子个数并求其平均值

e测=（3.207/2+4.864/3+3.179/2+7.955/5+3.218/2）10/5

-19

=1.60910C

-19

七、 实验结果：

e测=1.60910C

-19

A=(1.609-1.602)/1.602℅=4.4℅

生物医药创新班 张凯翔

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学号 3090501082