如何测量油滴的电荷？
密立根油滴实验用经典力学的方法，揭示了微观粒子的量子本性。因为它的构思巧妙，设备简单，结果准确，所以是一个著名而有启发性的物理实验。我们重做密立根油滴实验时，应学习前辈物理学家精湛的实验技术，严谨的科学态度及坚忍不拔的探索精神。
用油滴法测量电子的电荷有两种方法，即平衡测量法和动态测量法，分述如下:
1、 平衡测量法
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。油滴在喷射时由
于摩擦，一般都是带电的。设油滴的质量为
，两极板之间的电压为V，m，所带电量为q
则油滴在平行极板之间同时受两个力的作
用，一个是重力mg，一个是静电力
。如果调节两极板之间的电压V， qE,qv/d图25-1:油滴在两平行极板之间静止
可使两力相互抵消而达到平衡，如图27-1所示。这时
(25-1) mg,qv/d
为了测出油滴所带的电量q，除了需测定V和d外，还需测量油滴的质量m 。因m很小，需要用如下特殊的方法测定。
平行极板未加电压时，油滴受重力作用而下降，但是由于空气的粘滞阻力与油滴的
v速度成正比，油滴下落一小段距离达到某一速度后，阻力与重力平衡(空气浮力忽g
略不计)，油滴将匀速下降。由斯托克斯定律可知
mg,6,r,v (25-2) g
式中η是空气的粘滞系数，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，油滴的质量m又可以用下式表示
34m,,r, (25-3) 3
由(2)式和(3)式得到油滴的半径
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,9vg (25-4) r,2,g
-6斯托克斯定律是以连续介质为前提的，对于半径小到10m的微小油滴，已不能将空气看作连续介质，空气的粘滞系数应作如下修正
,, ,,b1，pr
-6,式中b为一修正常数，b = 6.17×10m?cmHg，p为大气压强，单位为cmHg。用 代,替(4)式中的，得 ,
,9vg1 (25-5) r,,g2,b1，pr
上式根号中还包含油滴的半径r，但因为它处于修正项中，不需要十分精确，故它仍可以用(4)式计算。将(5)代入(3)式，得
32,,,v9g41,, ,,,,, (25-6) m32,gb,,，1pr,,
对于匀速下降的速度，可用下法测出:当两极板间的电压V=0时，设油滴匀速下降vg
l的距离为，时间为t，则 g
l (25-7) ,vgtg
将(7)式代入(6)式，(6)式代入(1)式，得
32,,dl,,,,18 (27-8) q,,,,bg,,2,Vt,,，1g,,pr,,,,
上式就是用平衡法测定油滴所带电荷的计算公式。
2、动态测量法
在平衡测量法中，公式(27-8)是在条件下推导出的。在动态测量法中，qE,mg
两极板上加一适当的电压V，如果qE>mg,而且这两个力方向相反，油滴就会加速上升，E
油滴向上运动同样受到与速度成正比的空气阻力的作用。当油滴的速度增大到某一数值
后,作用在油滴上的电场力、重力和阻力达到平衡，此油滴就会以匀速上升， vv EE这时
VEq,mg，6,r,vEd (25-9) 当去掉两极板所加的电压V后，油滴在重力的作用下加速下降，当空气阻力和重力平衡E
时
mg,6,r,v g
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将此式代入(9)式
vdE (25-10) ，，q,mg1，vVgE
l实验时，如果油滴匀速下降和匀速上升的距离相等，设都为，匀速上升的时间为t，E匀速下降的时间为t，则 g
ll , (25-11) vv,,EgttgE
将(6)式和(11)式代入(10)式得:
32,,t,lg,,,,18d, (25-12) ,,1，q,,,,Vb,,2gt,E,,1，t,E,g,,pr,,,,
上式就是用动态法测定油滴所带电荷的计算公式。
仪器的外观如图25-2所示为MOD-4型
1-1 油滴盒 1-2 有机玻璃防风罩 1-3 有机玻璃油雾室
2-1 油滴照明灯室 2-2 导光棒 3-1 调平螺旋(三只)
3-2 水准泡 4-1 测量显微镜 4-2 目镜头
4-3 接目镜 4-4 调焦手轮 5-1 电压表
5-2 平衡电压调节旋钮 5-3 平衡电压反向开关 5-4 升降电压调节旋钮
5-5 升降电压反向开关 6-1 特制紫外灯(MOD-4型油滴仪在防风罩内)
6-2 紫外灯按钮开关(MOD-4型油滴仪在测量显微镜右侧，图上看不见)
图25-2 MOD-4型油滴仪 图
1、 油滴仪:油滴仪包括油滴盒、防风罩、照明装置、显微镜、水准仪等，如图25-3
所示。油滴盒是由两块经过精磨的平行极板组成的，间距为5.00mm，上极板的中央
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有一个直径为0.4mm的小孔，以供油滴落入。油滴盒放在防风罩中，以防止周围空
气流动对油滴的影响。防风罩上面是油雾室，用喷雾器可将油滴从喷雾口喷入，并
经油雾孔落入油滴盒，油雾孔由油雾孔开关控制，它打开后油滴才能落入油滴盒。
照明装置用高亮度发光 二极管照明。
显微镜是用来观察和测量油滴运动的。目镜中装有分划板(见图25-4)，上下共分
l00mm，用以测量油滴运动的距离和速度 。 6格，其垂直总长度相当于视场中的3.v
在防风罩内(或外)有一水准泡，用于调节极板水平。
2、 电源:
1)5V直流电压经限流电阻给高亮度发光
二极管供电)。
1( 油雾室 2.油雾孔开关 3.防风罩 4.上电极板 2) 500V直流平衡电压，可以5.胶木圆环 6.下电极板 7. 底板 8.上盖板 连续调节， 数值可以从电压表上9.喷雾口 10.油雾孔 11.上电极板压簧 读出，并用“平衡电压”换向开关12.上电极板电源插孔 13.油滴盒基座 换向，可以改变上、下极板的极性。
图25-3 油滴盒 换向开
关拨在“+”位置时，能达到平衡的油滴带正
电，反之带负电。换向开关拨在“0”位置时，上下极板不加电压，同时被短路。
3) 300V直流升降电压，可以连续调节，并可通过“升降电压”拨动开关叠加在平衡电压上。“升降电压”和“平衡电压”的两个拨动开关拨向同侧时，加在平行极板上的电压为两个电压之和;拨向异侧时，极板上的电压为两个电压之差。由于升降电压只起移动油滴上下位置的作用，不需测量，故电压表上无指示。
密立根油滴测电子电荷实验中关键做好哪几步?
1.油滴盒水平。2.显微镜对焦。得保证油滴在视场是竖直下落。3.找电压在一定范围内，平衡的油滴。油滴不能太大也不能太小。
密立根油滴实验何时应加生降电压
密立根油滴实验的核心在于精准控制电压，以实现对油滴位置的精确操作。实验开始时，首先需要将油滴调整到油滴盒中央的平衡位置，这时的电压起到支撑油滴的作用。接着，将电压降低至零，让油滴自然下落，通过测量下落时间来间接计算油滴的电荷量。当实验进行到需要测量的阶段，再逐步提高电压，使油滴上升...
密立根油滴实验中,为什么要测量油滴运动的距离?
因为油滴上电荷的改变具有方向性，而测量时间的误差具有随机性，所以将测量出的时间和标准值相比较：若测量出的时间只分布在标准值的某一侧， 则有极大的可能是由油滴上电荷的改变而造成的误差；若测量出的时间分布在标准值的两侧，且基本符合随机误差分布原理，则最可能是在测量时间过程中产生的误差。通...
密立根油滴的实验原理是什么?
密里根油滴实验内容如下：正确选择和控制油滴。一般选择平衡电压在200V以上，匀速下降2mm距离用时间20-30S的油滴。如果油滴过大，下降速度会过快，油滴过小，则布朗运动明显。用平衡法测量油滴匀速下降2mm所用的时间。共选择5颗油滴，每个油滴测量5次。计算每个油滴的带电量，然后计算电子电荷。这里...
密立根油滴实验中如何判断油滴所带的电荷比较少?
试验中油滴在重力和竖直向上的电场力共同作用下运动。所以，如果油滴大小差不多，有一个加速比其他的明显快，那么它受到的电场力明显小，所带电荷自然就比较少。试验中重点研究那些看起来匀速下落的，标明重力=电场力。根据油滴大小算出重力，也就知道电场力，从而知道电荷量。
密立根油滴实验分析
油滴实验（Oil-drop experiment），是罗伯特·密立根与哈维·福莱柴尔（Harvey Fletcher）在1909年所进行的一项物理学实验。罗伯特·密立根因而获得1923年的诺贝尔物理学奖。此实验的目的是要测量单一电子的电荷。方法主要是平衡重力与电力，使油滴悬浮于两片金属电极之间。并根据已知的电场强度，计算出整颗油...
最早测定元电荷电量的科学家
1909年，米利坎发明了一个称为油滴实验的方法，通过这个实验他测定了电子的电荷量。他通过将细小的油滴悬浮在一个均匀电场中，然后测量电场对油滴的作用力，从而计算出了电子的电荷量。这个实验的难点在于，他需要测量油滴的质量和电荷量，以及电场的强度。他通过改变电场的强度和极性，使油滴在空气中...
Millikan实验中Histrogramm的含义
000 000 49)×10-19C正是由于这一实验的巨大成就,他荣获了1923年的诺贝尔物理学奖.测量油滴上带的电荷的目的是找出电荷的最小单位.为此可以对不同的油滴,分别测出其所带的电荷值,它们应近似为某一最小单位的整数倍,即油滴电荷量的最大公约数,或油滴带电量之差的最大公约数,即为元电荷.
测量油滴所带电荷量的目的是测量电子电荷
题主是否想询问“测量油滴所带电荷量的目的是测量电子电荷吗”？不是。根据查询密立根油滴实验得知，测量油滴所带电量的目的是为了测量电子电荷电量，油滴电荷量越大电子的电荷量就越大，成正比关系。
油滴仪是如何发明的?
实验结果表明，油滴上电荷量的变化总是基本电荷值的倍数。密立根用这个方法得到了精确的基本电荷值为e＝（1.591±0.003）×10－19库。就这样，密立根以大量实验无可辩驳地证实了电的分立性，为近代物理学的发展奠定了重要基础。密立根是一位作风严谨、技艺精巧的实验物理学家。他钻研电子电荷的测量工作...
松吴捷清： 测定基元电荷的实验.为密立根所做 ,故又称密立根油滴实验 .1910年R.A.密立根设计了一种直接测量附着在小油滴上的微量电荷的方法,将油雾从上下放置的平行板电极的上板小孔中喷入,在喷雾过程中形成的细小油滴带电,它们在重力、...
巫溪县14736316649： 密立根油滴实验---电子电荷的测定!(1)什么是CCD法?(2)何为动态测量法、静态测量法? - ？
松吴捷清：[答案] CCD法,就是用CCD代替普通摄像头,CCD的精度比较高.CCD会把电场中的像用显示屏呈现,通过显示屏观察油滴运动,也可以通过显示屏上的刻度线读数.带电油滴受重力、电场力、空气阻力作用,其中认为空气阻力与速度成正比(符...
巫溪县14736316649： 密立根油滴实验思考题1.喷射出的油滴为什么会带电?如何判断油滴带电的正负和油滴所需电荷量的多少?2.用静态法测量时,为什么必须使油滴匀速运动?... - ？
松吴捷清：[答案] 密立根油滴实验思考题 说明油滴太重,他会跑出我们的视野,不用它来做实验.平衡电压太小则所有油滴都会下落的很快. 2 油滴带电不相同,实验必须要控制在有快有慢,不可能都很慢. 3 大量油滴所带电荷量的最大公约数就是e 4 浮力存在相当于增...
巫溪县14736316649： 密立根油滴实验通过什么数据处理方式获得基本电荷的电量 - ？
松吴捷清： 密立根油滴实验,先测量油滴平衡时的平衡点压U和匀速下落l距离的下落时间t,代入公式可以求出油滴所带的总电荷数Q.然后用这个总电荷数除以基本电荷的标准值e,并取整,计算油滴带电荷数n.最后用Q/n,就可以获得基本电荷测量值.
巫溪县14736316649： 密立根油滴实验中,喷射出的油滴为什么会带电?如何判断油滴带电的正负和油滴所带电荷量的多少? - ？
松吴捷清：[答案] 摩擦的原因,
巫溪县14736316649： 说明密立根油滴实验测量电子电量实验的测量方法 - ？
松吴捷清：[答案] 对实验测得的各个电荷q求最大公约数,就是基本电荷e的值,也就是电子电荷e.
巫溪县14736316649： 如何选择合适的油滴进行测量?油滴太大,带电量太多对测量有何影响?油滴太小对实验又有何影响? - ？
松吴捷清： 你是指Millikan油滴实验么? 这个实验通过对不同油滴所带电量的测量,总结出油滴所带的电量总是某一个最小固定值的整数倍,从而得出存在着基本电荷的结论. 合适的油滴只指较小的油滴,运动较缓慢,所带电量小于5个基本电量.测出的e值随油滴的减小而增大,密立根经过分析后认为导致这个谬误的原因在于,实验中选用的油滴很小,可与空气分子的平均自由程相比拟.这样,空气就不能看作是连续的媒质了,所以必须进行修正.
巫溪县14736316649： 用油滴仪测量油滴带电荷量的原理是什么? - ？
松吴捷清： 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(空气浮力忽略不计),如...
巫溪县14736316649： 密立根油滴实验中,怎样判断油滴所带的电荷比较少 - ？
松吴捷清： 密立根油滴实验中,要判断油滴所带的电荷比较少,可以在平行极板上加上正向电压,观察油滴的上升速度,如果油滴的上升速度比较快,说明油滴所带电荷较多,如果上升速度很慢,说明油滴所带电荷较少.
巫溪县14736316649： 密立根油滴实验中如何判断油滴所带的电荷比较少? - ？
松吴捷清： 试验中油滴在重力和竖直向上的电场力共同作用下运动. 所以,如果油滴大小差不多,有一个加速比其他的明显快,那么它受到的电场力明显小,所带电荷自然就比较少. 试验中重点研究那些看起来匀速下落的,标明重力=电场力. 根据油滴大小算出重力,也就知道电场力,从而知道电荷量.
