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    1. 实验过程

  仪器如图2-49甲所示,AB是两块平行放置的水平金属板,把它们与电源相接,使A板带正电,B板带负电. 油滴从喷雾器喷出,经过上板当中的小孔,落到AB之间的匀强电场中,油滴出来时,由于摩擦而带电,假如油滴带负
电,它要受到方向向上的电场力F作用. 油滴还受到重力mg的作用. 调节两个板间的电势差,可使带有电量为q的某个油滴所受的电场力Eq恰好和重力mg平衡,如图2-49乙所示. 于是油滴悬浮在电场中保持不动. 在这种情况下,
Eq=mg

                 
  根据这个式子可以求出电量q
         
  上式中U是两极间的电势差,d是两极的距离,它们都可直接测得;但油滴的质量因为油滴很小而很难直接测量,所以要设法用实验测出油滴的半径r,然后用体积公式
          
  算出油滴的体积,再用油滴的体积乘以油滴的密度算出油滴的质量m,这样用上式就可得出油滴所带电量q.

  2. 相关知识

  密立根实验是物理学的经典实验之一. 密立根是美国科学家,他于1917年用密立根实验最早地测出了电子电荷的精确数值,他测定了数千个带电油滴的电量,对测得的数据进行分析研究,发现这些电量都等于某个最小电荷的整数倍,这个最小电荷就是电子或质子所带的电量e. 后来人们又做了许多其他实
验,现测得的基本电荷的精确值是:
  e=1.6021892×10-19 C   通常取e=1.60×10-19 C.

  密立根实验进一步证实了电子的存在,揭示了电荷的非连续性,即自然界中的任何电量都只能是某一基本单位的整数倍,而不能连续变化.

    难点突破:

    1. 本实验中油滴的质量是一种间接的测量方法,不是直接测量而得.

  2. 实验中,若电压调节没达到使油滴平衡,则油滴在平行板之间可能做向上或向下的匀加速直线运动. 加速度为:

        

    例题2-21 如图2-50所示,两板间距为d的平行板电容器与一电源连接,开关K闭合,电容器两板间有一质量为m,带电量为q的微粒静止不动,下列各叙述中正确的是(  )

     A. 微粒带的是正电
     B. 电源电动势的大小等于
     C. 断开开关K,微粒将向下做加速运动
     D. 保持开关K闭合,把电容器两极板距离增大,微粒将向下做加速
      运动

                 


    例题2-22 电子所带的电量(基本电荷e)最先是由密立根通过油滴实验测出的,密立根设计的实验装置如图2-51所示,一个很小的带电油滴在电场E内,调节E,使作用在油滴上的电场力与油滴的重力平衡. 如果平衡时,电场强度为E,油滴半径为r,油滴的密度为ρ,则油滴上的电荷所带的电量为. (空气阻力不计)在早期(1911年)的一连串实验中,密立根在不同时刻观察在单个油滴上呈现的电荷,其测量结果是:
     6.568×10-19C;8.204×10-19C;11.50×10-19C;13.13×10-19C
     16.48×10-19C;18.08×10-19C;19.71×10-19C;22.89×10-19C
     26.13×10-19C.
     根据这些数据可以推得基本电荷e的数值为C.

                 


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