Подготовка к работе

1. Открыть папку «millikan» и файл «Project2.exe».

2. Откройте окно «Справка» и познакомьтесь с идеей опыта Милликена и биографией ученого.

3. Возвратитесь в активное окно «Опыт Милликена» (рис.1) и познакомьтесь с основными узлами установки и органами ее управления.

В правой части окна изображен плоский конденсатор, между пластинами которого находятся две визирные линии микроскопа, расположенные на расстоянии h друг от друга. В конденсатор, через отверстие в центре верхней пластины, при помощи пульверизатора вводятся (нажатием кнопки «Открыть») капли масла микроскопических размеров. Управление движением капель (каплей) осуществляется электрическим полем, создавае-мым приложенным к пластинам постоянным напряжением.

В левой части окна расположены: блок питания с регу-лятором напряжения и переключателем полярности «Изменить полярность»; секундомер; регулятор скорости анимации «Частота». Коммутация блока питания с конденсатором осу-ществляется кнопкой «Включить/Выключить». Полярность напряжения, приложенного к конденсатору, указывают на его пластинах, а его величину контролируют по вольтметру. Секундомер работает только в процессе движения капель, а его включение, выключение и обнуление производится соответ-ственно кнопками «Включение/ Выключение» и «0».

4. В качестве тренировки: 1) включите источник тока и установите напряжение примерно 200В; 2) введите в пространство между пластинами несколько капель масла; 3) изменяйте полярность и величину напряжения до тех пор, пока между пластинами конденсатора останется одна капля; 4) с помощью электрического поля поднимите эту каплю выше верхней визирной линии микроскопа; 5) выключите источник питания и измерьте секундомером время прохождения каплей расстояния h между визирными линиями; 6) обнулите показания секундомера.

- 6 -

Проведение эксперимента

Задание1. Определение заряда масляной капли методом

Милликена.

1. Регулятором установите напряжение (из интервала 200 – 600 В) между обкладками конденсатора.

2. Нажатием клавиши пульверизатора «Открыть» введите в пространство между обкладками конденсатора несколько масля-ных капель.

3. Меняя полярность на обкладках конденсатора клавишей «Изменить полярность», выделите одну каплю для опыта.

4. Поднимите электрическим полем каплю над верхней визир-ной линией и выключите источник питания.

5. Измерьте секундомером время равномерного движения капли между визирными линиями микроскопа в поле тяготения Земли.

6. Запишите показания секундомера и «обнулите» его.

7. Не допуская контакта капли с нижней пластиной конденсато-ра, включите источник питания и измерьте секундомером время прохождения каплей расстояния между визирными линиями в электрическом поле.

8. Запишите показания секундомера и «обнулите» его.

9. По формуле (7) вычислите заряд капли.¹

10. Пункты (1) – (9) повторяйте до тех пор, пока не получите 7-10 различных значений зарядов капель.²

11. Данные эксперимента занесите в таблицу отчета.

Таблица

- 7 -

Задание2. Определение заряда электрона.

1. Заряды капель, взятые из таблицы, расположите по возраста-нию их величины.

2. Постройте график зависимости величины заряда от его порядкового номера q(N) (методика построения графика приведе-на в Приложении).

3. По тангенсу угла наклона интерполирующей прямой опреде-лите заряд электрона е_{ээк с}.

4. Оцените погрешности измерений по отношению к таблично-му значению заряда электрона е, по формуле: ε=| e_экс-e |/ e *100%.³

5. По проделанной работе сделать вывод. В выводе указать при каких условиях капля «зависнет» в электрическом поле. Записать уравнение равновесия и указать, как можно определить массу и размеры капли. Расстояние между пластинами конден-сатора считать равным d=2см.

Контрольные вопросы

1. В чем состоит идея метода Милликена по определению заряда микроскопических капель?

2. Опишите движение масляной капли в гравитационном поле 1-м законом Ньютона.

3. Запишите закон движения капли снизу вверх в электрическом поле конденсатора.

4. В чем состоит смысл метода Милликена по определению заряда электрона?

¹ Для вычислений используйте приложение “Maple 7”.

² Малые заряды капель определяйте при напряжении 600В, а большие заряды – при напряжении 200 – 300В.

³ Пример выполнения пунктов 3 и 4 приведен в Приложении (см. п. 10-11).

- 8 -