四川大学物理试验教案

【实验名称】油滴实验【实验目的】

大学物理实验教案

1．了解油滴实验的方法和特点。

2．利用电视显微密立根油滴仪测量电子电荷，验证电荷的不连续性。

3．了解CCD(Charge Coupled DeVice，电荷耦合器件)图像传感器的原理与应用，学习电视显微测量方法。 【实验原理】

平衡法测油滴电量：

水平放置的一组平行电极，加上电压U，形成均匀电场E，把带电的油滴送入极板之间，受力分析：

平衡电压测量：调节极板电压U，使油滴处于静止状态，即保持平衡，此时有

mg?qE?qU43 mg??a 其中a为油滴半径 d3油滴半径测量：关闭极板电压，使U?0，油滴在重力作用下向下作加速运动，油滴有了速度就受到另一个力，空气粘滞力：

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达到一定速度时：mg?fr?6?a?vg

此时油滴以匀速向下运动，测出油滴以匀速通过一定距离所用时间tg，下降速度vg??9?vgl，油滴半径a???2?gtg???? ?12由于油滴半径非常小，空气已不能看成连续介质，空气的粘度?应修正为

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式中：b为修正常数，p为空气压强(单位为Pa)，a为未经修正过的油滴半径。 计算油滴电量的表达式为：

????18???l?d q?b??U2?g???tg??1?pa?????????测量多个油滴的电量，并计算公约数即可得到电子电量qe 【实验仪器介绍】

油滴仪：油雾室、油雾室开关、上下电极、照明系统、显微镜及调节、图像传感器、极性开关、平衡开关、联动开关、计时器停按钮、极板电压调节旋钮。

水平仪及水平调节。

显示器：坐标、电压表、计时器。

喷雾器：使用要点及注意事项：喷雾器竖直向上，轻拿轻放。

要点：极板电压较高，注意安全。采用了图像传感器和显示器便于观察测量。 【实验内容】

油滴仪调节：水平调节，当出现油滴从明亮到暗淡或在屏幕上左右漂移即为电极不水平。

极板电压初始值：200V

喷油、寻找合适油滴，粗测平衡电压在150V～300V之间、通过1.5毫米的下落时间在6S～20S之间。

测量练习：掌握控制油滴平衡及运动的方法和技巧和计时器的操作。 测量：对每颗油滴测量5次，测量3颗不同油滴。

数据处理：将平衡电压和下落时间输入电脑，通过数据处理软件进行处理。 【注意事项】

极板电压较高，注意安全。

使用喷雾器时竖直向上，不使油泼洒，易碎须轻拿轻放。 找不到油滴的原因：

喷雾器使用不当，无油滴产生。 显微镜调节位置偏离太大。 上电极油雾孔堵塞。

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