密立根油滴实验中几种常见问题及应对措施

王 晶

陆军特种作战学院基础部理化教研室 广东 广州 510000

1 引言

密立根油滴实验被评为物理学史上十大最美实验之一,是由美国物理学家密立根经过多年的研究与实践首先设计并完成的。他证明了任何带电物体所带的电荷都是某一最小电荷的整数倍;明确了电荷的不连续性,并精确地测定了这一基本电荷的数值,为从实验上测定其他一些物理量提供了可能性[1,2]。密立根油滴实验是一个著名而有启发性的物理实验,其简便的方法,简单的设备,巧妙的设计以及准确的结果,都值得学生们借鉴学习。

经过多轮的大学物理实验教学与指导,笔者总结了学生在该实验的操作过程中经常出现的一些问题,希望通过分析典型问题,加深对该实验的理解与思考,以提高教学质量。

2 密立根油滴实验的实验原理

我院采用的密立根油滴实验的实验原理为平衡测量法。测定油滴所带的电量,进而确定电子电量,一般可采用动态测量的方法,也可采用平衡测量的方法。本实验采用的是平衡测量法。

用喷壶将油滴喷入两平行极板间,油滴在喷射时与空气摩擦而带电。设两平行极板之间的距离为d,两平行极板之间的电压为U,某一油滴的质量为m,所带的电荷量为q,调节两平行极板的电压U,使待测油滴在平行极板间所受到的静电力qE与重力mg达到平衡。

从式（2.1）可知,要测得油滴所带电量q,我们需要测定U、d及m。又因m很小,需要用以下方法测定[3]:当一个质量为m,带电量为q的油滴处在一个水平放置的平行板电容器内且平行板未加电压时,其运动将受到三个力的作用,分别是重力（mg）、空气浮力和与运动方向相反的粘滞阻力（fr）作用。……