Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Опыт Милликена





Цель работы: 1) познакомиться с первой фундаментальной работой по определению элементарного заряда; 2) измерение малых электрических зарядов методом Милликена.

 

Введение

 

Впервые измерение элементарного заряда и доказа-тельство дискретности электрического заряда было проведено в классических опытах Р. Милликена в 1909 -1915 гг.

Идея опыта состояла в определении заряда микроскопи-ческой масляной капли сферической формы на основе измере-ния скорости ее установившегося движения в гравитационном поле и электрическом поле плоского конденсатора.

При распылении из пульверизатора масляные капли заряжаются и попадают в область плоского горизонтального конденсатора. Будем считать, что в пространстве между обклад-ками конденсатора заряд капель не изменяется (в реальном опыте заряд может изменяться из-за ионизации воздуха косми-ческими лучами, в результате фотоэффекта при взаимодействии фотонов с веществом капли).

► В отсутствие электрического поля капля падает равномер-но вертикально вниз под действием трех взаимно уравнове-шивающих сил: силы тяжести mg капли, архимедовой силы FА и

силы сопротивления воздуха FС:

mq-FA-FС=0 (1)

Модуль силы сопротивления, действующей на шарооб-разную каплю при ее медленном движении со скоростью v в вязкой жидкой или газообразной среде, как показал Д.Стокс, зависит от динамической вязкости среды η и радиуса r капли:

FС=6πηrv. (1а)

Силы тяжести и Архимеда можно выразить соответст-венно через плотности масляной капли ρ и воздуха ρ0 в конден-саторе:

. (1б)

- 3 -

Тогда уравнение (1) примет вид:

, (2)

где v0 – скорость установившегося равномерного падения капли.

► Затем эту же каплю равномерно поднимают вверх электри-ческим полем конденсатора, действующим на нее с силой:

F=qE=qU/d, (3)

где Е- напряженность электрического поля конденсатора; U – разность потенциалов между обкладками конденсатора; d – рас-стояние между пластинами конденсатора.

В этом случае сила тяжести, действующая на каплю, и сила сопротивления уравновешиваются электрической и архиме-довой силами (см. рис.1):

F+FA-mq-FC=0. (4)

Подставив в (4) уравнения (1а), (1б) и (3), получим:

, (5)

где v – скорость равномерного подъема капли в конденсаторе.

Совместное решение уравнений (2) и (5) позволяет определить заряд капли:

. (6)

Скорости v0 и v находят по времени прохождения каплей расстояния h (расстояние между визирными линиями микроско-па в опыте Милликена): v0=h/t0; v=h/t.

С учетом последних замечаний уравнение (6) примет вид:

.

Объединив все константы в постоянную измерительной установ-ки , упростим расчетную формулу:

, (7)

- 4 -

где k=14*10-15кг м2 / с0,5.

 

Рис.1

 

Таким образом, для определения заряда капли достаточно изме-рить время ее прохождения расстояния h в гравитационном поле (t0) и в электрическом и гравитационном полях (t).

 

О программе

 

Программа в хорошем приближении моделирует исто-рический опыт Милликена по установлении дискретности электрического заряда и определению его минимальной величи-ны.

Разработана студентом факультета «Автоматизация и информатика» Стибаевым Алексеем.

 

 

- 5 -

Date: 2015-07-22; view: 553; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.005 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию