油滴实验装置

① 密里根油滴实验中，如果平行极板不水平，对测量有何影响

在密立根实验中，如果两平行带电极板不水平，油滴在电场中运动的时候就会走斜线，或者受到的静电场力和重力不在一条直线上，这样移动的距离相比较理论值会偏大，使得误差增加。

密立根油滴实验，美国物理学家密立根所做的测定电子电荷的实验。1907-1913年密立根用在电场和重力场中运动的带电油滴进行实验，发现所有油滴所带的电量均是某一最小电荷的整数倍，该最小电荷值就是电子电荷。

(1)油滴实验装置扩展阅读：

密里根油滴实验的目的：

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，计算出整颗油滴的总电荷量。重复对许多油滴进行实验之后，密立根发现所有油滴的总电荷值皆为同一数字的倍数，因此认定此数值为单一电子的电荷e=1.592.10-19库仑。

实验装置：

密立根设置了一个均匀电场，方法是将两块金属板以水平方式平行排列，作为两极，两极之间可产生相当大的电位差。金属板上有四个小洞，其中三个是用来将光线射入装置中，另外一个则设有一部显微镜，用以观测实验。喷入平板中的油滴可经由控制电场来改变位置。

为了避免油滴因为光线照射蒸发而使误差增加，此实验使用蒸气压较低的油。其中少数的油滴在喷入平板之前，因为与喷嘴摩擦而获得电荷，成为实验对象。

② 在密立根油滴实验装置中，喷雾器向透明的盒子里喷入带点油滴，小盒子内的上、下两金属板分别接在电源两极

（1）该油滴竖直向下做匀速直线运动，受重力和电场力，二力平衡；故电场力向回上，而答场强向下，故油滴带负电荷； （2）匀速运动是平衡状态，重力和电场力平衡： mg=F=qE 所以：q= mg E = 1.8×1 0 -9 4.0×1 0 4 C =4.5×10 -14 C （3）元电荷电量：e=1.6×10 -19 C 所以，元电荷倍数N：N= q e = 4.5×1 0 -14 1.6×1 0 -19 个=2.8×10 5 个 答：（1）该油滴带负电荷； （2）该油滴所带电荷量是4.5×10 -14 C； （3）该油滴所带电荷量是元电荷e的2.8×10 5 倍．

③ 美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验．如图，两块

（1）平行金属板板间存在匀强电场，液滴恰好处于静止状态，
电场力与回重力平衡，则有答
mg=qE=

qU

d

所以需要测出的物理量有油滴质量m，两板间的电压U，两板间的距离d，
故选：ABC．
（2）用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q=

mgd

U

，
（3）在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，
这个最小电荷量被认为是元电荷，其值为e=1.6×10^-19C．
故答案为：（1）ABC
（2）

mgd

U

（3）1.6×10^-19

④ 密立根油滴实验首先测出了元电荷的数值，其实验装置如图所示，油滴从喷雾器喷出，以某一速度进入水平放置

（1）当无电场时抄，重力与阻力相平衡，则有：6πηrv₁=mg；
当有电场时，则有重力等于阻力与电场力之和，即为：mg=6πηrv₂+qE；
解得：q=

6πrη(v1?v2)

E

；
（2）根据物体带电本质：电子的得失，且由表格所测电量，可知：在误差范围内，可以认为油滴的带电量总是1.6×10^-19C的整数倍，
故电荷的最小电量即元电荷为1.6×10^-19C．
故答案为：（1）

6πrη(v1?v2)

E

；
（2）在误差范围内，可以认为油滴的带电量总是1.6×10^-19C的整数倍，故电荷的最小电量即元电荷为1.6×10^-19C．

⑤ 密立根油滴实验原理

在油滴实验中，罗伯特·安德鲁·密立根及其学生在美国芝加哥大学瑞尔森物理实验室进行了一项开创性的物理学实验。实验装置包括一个电容器，其中两块水平的平行电极板之间形成电场。当使用喷雾器将微小的油滴喷入这个电场时，这些油滴通常带有电荷。在未施加电场的情况下，油滴受到重力的作用而下降。然而，当电场被施加后，油滴的下降过程变得复杂起来。

油滴在电场中受到两个主要力的作用：重力（mg）和电场力（F1）。此外，油滴还受到空气的浮力和粘滞阻力的影响。当这些力达到平衡时，油滴将进行匀速下降，即不再加速也不再减速。这种平衡状态的出现是因为重力被空气浮力和粘滞阻力部分抵消，而电场力则保持油滴带电状态不变。通过精确测量这些力和观察油滴的运动，密立根和他的学生首次测量出了电子的电荷量。

油滴实验不仅是物理学史上的一个重要里程碑，也是现代物理学研究的基础之一。它证明了原子和分子的存在，并揭示了电荷的量子性质。这一发现为后来的物理学研究提供了宝贵的实验数据和理论支持，对量子力学和电磁学的发展产生了深远的影响。

尽管实验原理相对复杂，但油滴实验展示了物理学实验设计的巧妙和精确性。通过精确控制实验条件，科学家们能够揭示出自然界的基本规律，并推动科学知识的不断进步。这种实验方法至今仍然被广泛应用于物理学研究中，成为科学家们探索宇宙奥秘的重要工具之一。