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 МилликенаСтр 1 из 3Следующая ⇒ 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 -
|