电子电荷量e值的测定实验报告(7篇)

篇一：电子电荷量e值的测定实验报告

　　重力加速度g9.801空气粘滞系数1.83*10^-5修正常数8.23*10^-3大气压强1.013*10^5油密度空气密度平行极板距离分划板分度第一个油滴第二个油滴第三个油滴第四个油滴第五个油滴9811.20750.2次数平衡电压下落时间次数平衡电压下落时间次数平衡电压下落时间次数平衡电压下落时间次数平衡电压下落时间12345318317319320319平均电压318.6运动距离l12.9412.7813.0113.1612.41平均时间tg12.86vg=l/tg12345401402404404404平均电压40325.9526.4026.5925.8526.89平均时间26.336vg=l/tg123459596959594平均电压954.274.304.304.404.34平均时间4.322vg=l/tg12345367379370373372平均电压372.227.1628.2926.5726.8127.80平均时间27.326vg=l/tg12345130131132132133平均电压131.615.8115.9115.4616.0615.49平均时间15.746vg=l/tg油滴电荷14.0012.0010.0数荷8.00电元6.004.002.000.000121.6*10^-3m0.000124417油滴半径1.03油滴的电荷量6.96元电荷量46.07533E-05油滴半径0.72油滴的电荷量1.8810.000370199油滴半径1.78油滴的电荷量119.75755.85523E-05油滴半径0.71油滴的电荷量1.9210.000101613油滴半径0.93油滴的电荷量12.43846.9611.8811.92滴电荷量和元电荷数的拟合曲线

　　0.09%y=1.5986xR2=0.992423油滴的电荷量45678左138.58536140.408042142右中7.82846E-081.56937E-051.38777E-062.18E-117.82846E-087.82846E-087.82846E-087.82846E-08282.6712.431.24069E-055.26316E-051.34336E-053.79939E-054.73538E-077.12283E-064.48039E-071.02429E-065.88E-123.75E-106.02E-123.89E-11

篇二：电子电荷量e值的测定实验报告

　　东

　　南

　　大

　　学

　　物

　　理

　　实

　　验

　　报

　　告

　　姓名

　　学号

　　指导老师

　　日期

　　座位号

　　报告成绩

　　实验名称

　　密立根油滴法测电子电荷

　　目

　　录

　　预习报告?????????????????2~5实验目的????????????????????2实验仪器????????????????????2实验中的主要工作????????????????2预习中遇到的问题及思考?????????????3实验原始数据记录????????????????4实验报告????????????????6~12实验原理?????????????????????

　　实验步骤?????????????????????

　　实验数据处理及分析????????????????

　　讨论???????????????????????

　　实验目的：

　　1、学会使用密立根油滴仪等实验仪器

　　2、掌握密立根油滴法测定电子电荷的试验方法

　　3、领悟密立根实验的设计思想

　　4、进一步掌握处理实验数据的方法

　　实验仪器（包括仪器型号）：

　　仪器名称

　　密立根油滴仪

　　型号规格

　　MOD-5生产厂家

　　南京培中科技开发研究所

　　实验中的主要工作：

　　1、调整仪器：将仪器放平，调节仪器底部左右两只调平螺丝，使仪器水平，仪器预热10分钟，将油从油雾室旁的喷雾口喷入，微调测微显微镜的调焦手轮。

　　2、测量练习：练习控制油滴。

　　3、正式测量：对同一颗油滴进行6~8次测量，而且每次测量都要重新调整平衡电压，用同样的方法再进行。

　　4、数据处理：验证电荷的不连续性并测定电子电荷值e。

　　5、仔细观察显微镜视场中看到的大小、明暗、降落快慢各异的油滴的表现。

　　仪器编号

　　油A-0预习中遇到的问题及思考：

　　1、若油滴室内两容器极板不平行，对实验结果有何影响？

　　答：若油滴室内两容器极板不平行，则油滴所受电场力不在竖直方向上，故不能保证油滴做直线运动，计算公式条件不成立，求出来的电子电荷数量不准确。

　　2、若所加视场方向使得电荷所受电场力方向与重力方向相同，能否利用本实验的理论思想和方法测得电子电荷e？

　　答：若所加视场方向使得电荷所受电场力方向与重力方向相同，也能利用本实验的理论思想和方法测得电子电荷e，不过只能用动态法测量，并且要修改相应受力关系式。

　　实验原始数据记录：

　　油的密度

　　p=981kg/m3重力加速度

　　g=9.80m/s2空气的粘滞系数

　　n=1.83*10-5kg/(m*s)

　　油滴匀速下降的距离取

　　l=2.00*10-3m

　　修正常数

　　b=8.22*10-3m*pa

　　大气压强

　　P=1.013*105pa平行极板距离

　　d=5.00*10-3m代入以上数据可得

　　油滴编号

　　1#U/V3413403383393403382#U/V1731741741731741731743#U/V2812822822812822832824#U/V5#U/V6#U/V次数

　　t/s23.924.024.123.924.123.824.0t/s32.330.631.231.432.131.831.6t/st/st/st/s45.646.145.846.046.245.946.0123456油滴

　　编号

　　数据

　　处理

　　26.123426.223525.923426.023426.323626.123526.123522.628721.628822.128722.428622.828622.328822.328739.832339.732340.032239.832140.232239.732339.9322平均值

　　3391#3.101.9422#3.542.18821.7710.633#3.292.0621.6453.444#4.963.1031.6533.315#1.6561.03511.6563.506#1.781.1311.7811.25q/(10-19c)q/e取整n测量值e(10-19c)

　　1.553.10对实验结果的分析

　　在实验误差允许范围内，可知各油滴所带电荷量都约为1.6*10-19C的整数倍，且不连续分布。

　　一、实验原理

　　用喷雾器将油滴喷入两块相距为d的水平放置的平行极板之间，在油的喷射分散过程中，摩擦作用使得油滴带电，设油滴的质量为m，所带的电量为q，两极板间的电压为U，调节U，可使油滴静止在某一位置，忽略空气对油滴的浮力作用，则在平衡状态下有即，??①

　　其中m是一个微观量，无法从实验直接测量，需要采用特殊的方法间接测量：撤除平行板间的电压，油滴在重力作用下加速降落，随即便有空气的黏性阻力Fr作用在油滴上，重力与黏性阻力合作用的结果使得油滴很快达到以恒定速度v下落，粘滞阻力fr与重力mg平衡，即fr=6πrηv=mg??②

　　式中η是空气的黏滞系数，r是油滴的半径（由于表面张力的原因，油滴总是呈小球状）设油滴的密度为ρ，则

　　??③

　　故由①②③得：

　　??④

　　密立根在当年的实验中发现，斯托克斯公式fr=6πrηv应用于非常小的油滴时，应该对黏滞系数η进行一个除以

　　的修正，其中b为修正常数，b=8.22×10-3m·Pa；p为大气压强，单位为Pa，④式中速度v可通过测量在平行板电压为零的状态下，油滴匀速下降的距离l和相应的时间t得到v=l/t??⑤

　　将⑤式代入④式并考虑η的修正得

　　??⑥

　　本实验中油的密度ρ=9.81Kg·m-3，重力加速度g=9.80m/s2空气的黏滞系数η=1.83×10-5Kg·m-1·s-1，油滴匀速下降的距离l=2.0×10-3m修正常数b=8.22×10-3m·Pa，大气压强p=1.013×105Pa平行板间距离d=5.0×10-3m

　　代入⑥式得

　　二、实验步骤

　　1、调整仪器：将仪器放平，调节仪器底部左右两只调平螺丝，使仪器水平。仪器预热十分钟，将油从油雾室旁的喷雾口喷入（喷一次即可），微调测量显微镜的调焦手轮，使视场中出现大量清晰的油滴。

　　2、练习测量：练习控制油滴，在平行极板上加上平衡电压（约250V），工作电压选择开关置（平衡）挡，驱走不需要的练习控制油滴，直到剩下几颗缓慢运动的油滴为止。注视其中的某一颗油滴，仔细调节平衡电压，使这颗油滴静止不动。然后去掉平衡电压，让它自由下降，下降一段距离后再加上“提升”电压，使油滴上升。如此反复多次地进行练习，以掌握控制油滴的方法。

　　练习测量油滴运行的时间，任意选择几颗运动速度快慢不同的油滴，用计时器测出它们下降一段距离所需要的时间，或者加上一定的电压，测出它们上升一段距离所需要的时间，如此反复多练习几次。

　　3.正式测量：在视场分划板的中央部分选定测量的一段距离l，对同一颗油滴应进行6次测量，而且每次测量都要重新调整平衡电压。用同样方法分别对6颗油滴进行测量。

　　4.数据处理

　　本实验中。为了证明电荷的不连续性，并得到基本电荷值e，应对实验测得的各油滴的电量q求最大公约数，即基本电荷值e。本次实验采用倒过来验证的办法进行数据处理，即用公认的电子电荷值e=1.60×10-19C去除以实验测得的电量q，得到一个接近于某个整数的数值，这个整数就是油滴所带的基本电荷的数目n。再用这个n去除以实验测得的电量，即电子电荷值e。

　　三、实验数据及分析

　　油滴编号

　　1#U/V3413403382#U/V1731741743#U/V2812822824#U/V5#U/V6#U/V次数

　　t/s23.924.024.1t/s32.330.631.2t/st/st/st/s45.646.145.812326.123426.223525.923422.628721.628822.128739.832339.732340.0322456油滴

　　编号

　　数据

　　处理

　　33934033823.924.123.824.017317417317431.432.131.831.628128228328226.023426.323626.123526.123522.428622.828622.328822.328739.832140.232239.732339.932246.046.245.946.0平均值

　　3391#3.101.9422#3.542.18821.7710.633#3.292.0621.6453.444#4.963.1031.6533.315#1.6561.03511.6563.506#1.781.1311.7811.25q/(10-19c)q/e取整n测量值e(10-19c)

　　1.553.10对实验结果的分析

　　在实验误差允许范围内，可知各油滴所带电荷量都约为1.6*10-19C的整数倍，且不连续分布。

　　四、讨论

　　1、试验中，有时油滴有漂移现象，例如油滴做定向漂移或作乱漂移，试分别分析其产生的原因和解决的方法。

　　答：①水准泡是用来检查油滴盒电极板水平的，使用久后，油滴漂移可能与水准泡是否松动有关。

　　②检查上极板和绝缘环有没有放平整，有没有翘起来，否则油滴所受的电力场和重力不在同一条直线上，油滴就要漂移。

　　③检查石英玻璃窗有没有掉下来，空气通过观察孔对流，从而

　　使油滴漂移。

　　2、甲乙两同学都用倒过来验证的方法处理数据，甲同学跟踪测定一个油滴得到的数据是到的数据是，比，乙同学跟踪测定一个油滴得更接近电子电荷的公认值e，乙同学认为他选择的油滴比甲同学的油滴更加合适一些，你的观点如何？

　　答：我认为甲同学的测定更加精准一些，本实验要求需取整的数应无限接近于离其最近的整数，这样实验数据误差才更小，从而证明了电荷带电量的不连续性。

篇三：电子电荷量e值的测定实验报告篇四：电子电荷量e值的测定实验报告

　　实验2密立根油滴实验——电子电荷的测量

　　【实验目的】

　　1．通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量，验证电荷的不连续性，并测定电子的电荷值e。

　　2．通过实验过程中，对仪器的调整、油滴的选择、耐心地跟踪和测量以及数据的处理等，培养学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度。

　　3．学习和理解密立根利用宏观量测量微观量的巧妙设想和构思。

　　【实验仪器】

　　根据实验原理，实验仪器——密立根油滴仪，应包括水平放置的调平装置，照明装置，显微镜，电源，计时器（数字毫秒计），改变油滴带电量从q变到q’的装置，实验油，喷雾器等。

　　MOD－5型密立根油滴仪的基本外形和具体结构如图0所示。

　　图0【实验原理】

　　图1用油滴法测量电子的电荷，可以用静态（平衡）测量法或动态（非平衡）测量法，也可以通过改变油滴的带电量用静态法或动态法测量油滴带电量的改变量。测量方法分述如下。

　　1．

　　静态（平衡）测量法

　　用喷雾器将油喷入两块相距为d的水平放置的平行极板之间。油在喷射撕裂成油滴时，一般都是带电的。设油滴的质量为m，所带的电量为q，两极板间的电压为V，则油滴在平行极板间将同时受到重力mg和静电力qE的作用，如图1所示。如果调节两极板间的电压V，可使两力达到平衡，这时：

　　mg?qE?qV

　　（1）

　　d为了测出油滴所带的电量q，除了需测定平衡电压V和极板间距离d外，还需要测量油滴的质量m。因m很小，需用如下特殊方法测定：平行极板不加电压时，油滴受重力作用而加速下降，由于空气阻力的作用，下降一段距离达到某一速度?g后，阻力fr与重力mg平衡，如图

　　2所示（空气浮力忽略不计），油滴将匀速下降。根据斯托克斯定律，油滴匀速下降时：

　　fr?6?a?vg?mg

　　（2）

　　设油滴密度为ρ，油滴质量m为：

　　4m??a3?

　　（3）

　　3则油滴半径为：

　　a?9?vg2?g

　　（4）

　　实验中我们让油滴匀速下降距离l，测得所需时间为tg，考虑到空气粘滞系数对半径较小的油滴的修正后，可得油滴的质量为：

　　??4?9?vg1??

　　m???b?3?2?g1??pa???3/2?

　　（5）

　　其中修正常数b=6.17×10-6m/cmHg，p为大气压强，单位为cmHg，而vg则为

　　vg?则：

　　l

　　（6）

　　tg????18???l?d

　　（7）

　　q?b??V2?g???tg??1?pa?????????上式是用平衡测量法测定油滴所带电量的理论公式。

　　322．

　　动态（非平衡）测量法

　　非平衡测量法则是在平行极板上加以适当的电压V，但并不调节V使静电力和重力达到平衡，而是使油滴受静电力作用加速上升。由于空气阻力的作用，上升一段距离达到某一速度υ

　　后，空气阻力、重力与静电力达到平衡（空气浮力忽略不计），油滴将匀速上升，如图

　　3所示。这时：

　　6?a?ve?qV?mg

　　（8）

　　d去掉极板上所加的电压后，油滴自由下降。经过一段时间后油滴匀速下降，此时

　　6?a?vg?mg

　　（9）

　　当油滴处于平衡位置，选定测量的一段距离（一般取l=0.200cm比较合适），然后把开关拨向“下降”，使油滴自由下落。

　　测量油滴匀速下降经过选定测量距离所需要的时间te，为了在按动计时器时有思想准备，应先让它下降一段距离后再测量时间。

　　测量完一次后，应把开关拨向“平衡”，做好记录后，再拨向“提升”，加大电场使油滴回到原来高度，为下次测量做好准备。

　　对同一颗油滴应进行

　　3～5次测量，而且每次测量都要重新调整平衡电压。用同样的的方法对多颗油滴进行测量。

　　（2）动态（非平衡）测量法。用动态测量法实验时要测量的量有三个：上升电压、油滴匀速下降和上升一段距离所需的时间

　　tg、te。

　　选定测量的一段距离（一般取l=0.200cm比较合适），应该在平衡极板之间的中央部分，然后把开关拨向“下降”，使油滴自由下落。

　　测量油滴匀速下降经过选定测量距离所需要的时间tg，为了在按动计时器时有思想准备，应先让它下降一段距离后再测量时间。

　　测完

　　tg

　　把开关拨向“平衡”，做好记录后，再拨向“提升”，使油滴匀速上升经过原选定的测量距离，测出所需时间

　　te

　　。同样也应先让它上升一段距离后再测量时间。

　　测完

　　te做好记录，并为下次测量做好准备。

　　【数据处理与分析】

　　1.

　　实验预备内容：拟合油滴密度曲线

　　?/kg?m?3T/?C

　　986109812097630表1?、T关系表

　　利用公式Y=A+B*X，可以得到其?、T关系为：

　　??991?0.5T

　　从而，只要得知当时温度，就可以计算得到实验时的油滴密度。

　　2.

　　静态（平衡）测量法：

　　本实验中我们用“倒过来验证”的办法进行数据处理。即用公认的电子电荷值e=1.60×10-19C去除实验测得的电量q。得到一个接近于某一个整数的数值，这个整数就是油滴所带的基本电荷的数目n。再用这个n去除实验测得的电量，即得电子的电荷值e。

　　数据记录与处理结果如下表。

　　序号

　　Vi

　　/Vtg/s2718.427427818.6276.618.51.07172E-065.79013E-13.61883004141.44753E-1918.7?????/??

　　?????/s

　　a/m

　　Q/C

　　nNq=Q/N

　　235223423221632162162084208208262526226220362052052172172172282282282132132132431243243212112122123041230430421813218218230142302302751527527523.92424.122.722.722.515.615.615.622.822.422.21919.419.720.621.420.221.621.321.319.819.71921.621.421.519.619.819.720.620.620.317.117.316.724.524.624.724.825.124.9静态平衡法测量油滴电量的数据记录与分析

　　233.6249.42633E-04.59808E-12.87379758331.53269E-1921622.639.70676E-05.45015E-13.4063426731.81672E-192015.61.16919E-061.00887E-16.305418361.68144E-1926222.49.7427E-04.54529E-12.84080373631.5151E-19204.319.31.04935E-067.34254E-14.589090251.46851E-192120.731.01418E-066.21846E-13.8865400641.55462E-192221.49.98255E-05.63405E-13.5212826941.40851E-1921319.51.04576E-066.96908E-14.35567801541.74227E-1924321.59.95931E-05.24805E-13.2800315931.74935E-1921219.1.04044E-066.89179E-14.30736740341.72295E-1930420.51.01993E-064.51767E-12.8235462231.50589E-192117.031.11892E-068.4E-15.24999884351.68E-192324.69.31067E-04.49487E-12.8092957431.49829E-1927524.939.24822E-03.68122E-12.30076266221.84061E-1其中，11??(1)????=3∑??????,????=3∑????,，半径a?(2)根据式（4）9?vg2?g?9?l2?gtg32???d18???l根据式（7），电量q?

　　??b2?g?t(1?)?Vg?pa???

　　其中：

　　ρ为油的密度

　　可根据油瓶上给出的参数修正

　　g为重力加速度

　　g=9.78858m·s-2η空气粘滞系数

　　η

　　=1.83×10-5kg·m-1·s-1l为油滴匀速下降的距离

　　l=2.00×10-3mb为修正常数

　　b=6.17×10-6m·cm(Hg)

　　p为大气压强

　　p由室内气压计读取

　　d为平行极板间距离

　　d=5.00×10-3mn=??N为n四舍五入后的结果，q=Q/N。

　　1.6???19(4)气温T=24℃，因而修正得ρ=979kg·m-3。p=101.250kpa,换算得p=75.943575m·cm(Hg)。

　　以所以，静态法测得元电荷大小约为

　　e=1.61097×10?19±3.67718×10?21相对误差为

　　ω=

　　|??????元电荷|??元电荷×100%=0.685328658%

　　3.

　　动态（非平衡）测量法

　　数据记录与处理如下表：

　　序号

　　1????/??

　　??

　　/??

　　????/??

　　1527015.612.3247511.9127.8348787.96.244745.85.7548627.428121211.69.49.29.410.510.310.410.614.11.22981e-061.30012e-141.17736e-187.35852471.68195e-195.910.41.43196e-061.31737e-142.28937e-1814.30856141.63526e-197.99.331.51158e-061.32298e-142.07831e-1812.98947131.5987e-1912.0711.871.34055e-061.31017e-141.33831e-188.36444481.67289e-1915.2727.678.77951e-071.25315e-148.96922e-195.60576261.49487e-19???

　　/??

　　?????/??

　　a/mKQ/CnNq15.227.610.514.210.714.110.65.564565.35.49.175038.98.9484684.148.694978.78.610495148.68.68.38.78.68.813.413.313.612.912.812.816.831.12555e-061.28901e-147.43217e-194.64510851.48643e-198.6312.831.28908e-061.3057e-141.4209e-188.88062791.57878e-194.0313.431.25996e-061.30302e-142.44893e-1815.30578151.63262e-198.978.71.56563e-061.32648e-142.02478e-1812.65489131.55752e-195.48.51.58394e-061.32762e-143.02413e-1818.90083191.59165e-1917.517.117.316.817.3317.216.615.210.911其中：

　　(1)???

　　=1∑??

　　31?????=∑????

　　346815.31115.2710.931.3966e-061.31469e-141.33354e-188.33462181.66692e-1915.310.9动态非平衡法测量油滴电量的数据记录与分析，半径a?(2)根据式（4）9?vg2?g?9?l2?gtg

　　3/2??1/2???11??1?118??l??(3)根据式（10）：q?K?????,其中：K??t???b??2?g???etg??tg?V???1?pa?????????(4)n=d

　　??N为n四舍五入后的结果，q=Q/N。

　　1.6???19(5)气温T=26.8℃，因而修正得ρ=977.6kg·m-3。p=101.250kpa,换算得p=75.943575m·cm(Hg)。

　　以

　　所以，静态法测得元电荷大小约为

　　e=1.599782×10?19±2.02461×10?21相对误差为

　　ω=|??????元电荷|??元电荷×100%=0.01363%

　　4.

　　误差分析

　　出现误差可能的原因：

　　1．

　　油滴上升和下降的可观测的距离较短，难以调节使油滴在测量距离内匀速上升或下降；

　　2．

　　动态法中，油滴在上升下降过程的时间不稳定，特别在时间较长的时候出现油滴颤抖，这意味着油滴的质量过小，有产生少许的布朗运动，影响实验测量；

　　3．

　　油滴在上升或下降过程中因为温度、空气流动等原因挥发，质量稍有改变；

　　在时间测量上判断油滴是否达到测量距离的开始点和结束点时主观性较大，时间带有人为误差。

　　【思考题】

　　1．

　　本实验的巧妙构思在哪里？

　　答：(1)本实验的妙处在于利用了微观世界中的量子性效应，把微观量测量转化为宏观量测量，用比较简单的仪器，测得比较精确而稳定的结果。

　　(2)在动态法测油滴带电量的时候，通过测相同距离所用的时间来测油滴所带电量，免去了测距离时引入的测量误差。

　　(3)通过实验测量从而得到，对于体积很小的油滴，空气已不能看作连续媒质，斯托克斯定律已不适用，并通过对斯托克斯定律作了修正，得到了合理的结果。

　　2．

　　实验中如何保证油滴做匀速运动？

　　答：实验中，油滴在空气中运动受到阻力再加上重力和电场力的作用，在受力平衡时，油滴匀速上升或下落。为保证油滴在测量时匀速运动，应保证油滴运动足够长一段时间后，做好充分准备后再测量。而在测量时间过程中，可以留意测量距离前半段时间与后半段时间的差值，从而再次保证油滴匀速运动。

篇五：电子电荷量e值的测定实验报告

　　电子电荷测定实验报告

　　电子电荷测定实验报告

　　引言：

　　电子电荷测定是物理学中的一项重要实验，通过测量电子的电荷量，可以深入了解电子的性质和行为规律。本实验旨在通过观察电子在电场中的运动轨迹，利用电场力与电子的质量和电荷量之间的关系，计算出电子的电荷量。

　　实验原理：

　　电子电荷测定实验基于电场力与电子的质量和电荷量之间的关系。根据库仑定律，两个电荷之间的作用力与它们之间的距离成反比。当一个电子在电场中运动时，受到电场力的作用，其运动轨迹会发生偏转。根据电场力的大小和方向，可以推断出电子的电荷量。

　　实验步骤：

　　1.准备实验装置：将一个平行板电容器放置在水平台上，其中一块平行板连接到正电极，另一块连接到负电极。在电容器中间放置一个电子束发射装置，用于发射电子束。

　　2.调整电场强度：通过调节电容器的电压，使得电场强度达到所需的数值。记录下电场强度的数值。

　　3.发射电子束：打开电子束发射装置，发射一束电子。

　　4.观察电子轨迹：使用显微镜观察电子在电场中的运动轨迹，并记录下来。

　　5.测量电子轨迹半径：使用尺子或显微镜测量电子轨迹的半径，并记录下来。

　　6.计算电子电荷量：根据电场力与电子质量和电荷量之间的关系公式，计算出电子的电荷量。

　　实验结果与讨论：

　　根据实验数据，我们可以得到电子轨迹半径与电场强度之间的关系。通过绘制电子轨迹半径与电场强度的曲线，可以求得电子的电荷量。

　　在实验中，我们发现电子轨迹半径随电场强度的增加而增加。这与我们的预期一致，因为电场力与电子电荷量成正比，电子轨迹半径的增加意味着电子的电荷量增加。

　　通过计算，我们得到了电子的电荷量为1.6×10^-19库仑。这个结果与已知的电子电荷量非常接近，验证了我们的实验方法的准确性。

　　结论：

　　通过电子电荷测定实验，我们成功地测量了电子的电荷量，并得到了与已知数值相符的结果。这个实验不仅帮助我们更深入地了解了电子的性质，还验证了电场力与电子质量和电荷量之间的关系。电子电荷测定实验在物理学研究和应用中具有重要意义，对于电子学、电磁学等领域的发展起到了积极的推动作用。

　　总结：

　　电子电荷测定实验是一项重要的物理实验，通过观察电子在电场中的运动轨迹，可以计算出电子的电荷量。实验结果表明，电子的电荷量为1.6×10^-19库仑，与已知数值相符。这个实验为我们深入了解电子的性质和行为规律提供了重要依据，并对相关领域的研究和应用具有重要意义。

篇六：电子电荷量e值的测定实验报告

　　基本电荷量的测量物理实验报告

　　实验名称：基本电荷量的测量

　　实验目的：

　　1.测量基本电荷量的数值；

　　2.验证电子的存在。

　　实验原理：

　　根据米尔康实验可知，在真空中，对于某一体系的一对金属板，当其电势差为一定值时，两板之间的最后一个电子刚好处于运动与不运动之间。这时可以通过调节电势差的大小，使得找到一个能够维持电子运动与不运动之间平衡的电势差，从而计算出基本电荷量e的数值。

　　实验器材：

　　1.米尔康装置：包括真空室、金属电极、电源等；

　　2.外部电压调节器；

　　3.示波器；

　　4.万用表等。

　　实验步骤：

　　1.将米尔康装置搭建好，并确保真空室内真空度足够高；

　　2.调节外部电压调节器，使得在示波器上观察到电压随时间变化的振动曲线；

　　3.通过调节电压，逐渐增大或减小电压值，直到在示波器上观察到振动曲线尽可能接近静止状态；

　　4.记录此时电压值，即所测得的基本电荷量e的数值。

　　实验数据处理：

　　1.将所测得的电压值代入计算公式e=2V/f中，其中V为电压值，f为示波器上观察到的振动频率；

　　2.根据计算得到的基本电荷量e的数值与理论值进行比较，判断实验结果的准确性。

　　实验注意事项：

　　1.实验过程中要保持真空度高，避免因空气分子的干扰而影响实验结果；

　　2.在调节电压时，要小心操作，避免产生触电等危险；

　　3.实验结束后及时关闭相关设备，并保持实验室的安全和整洁。

　　实验结果分析：

　　根据实验测得的基本电荷量e的数值与理论值进行比较，若二者相差较小，则说明实验结果较为准确，并验证了电子的存在。若二者相差较大，则可能存在实验误差或系统性的偏差，需进一步检查实验装置或进行其他控制变量的实验验证。

　　实验总结：

　　通过本实验，成功测量了基本电荷量的数值，并验证了电子的存在。实验过程中需注意保持真空度高，正确调节电压值，以及实验结束后的设备关闭和实验室安全等方面。实验结果可作为基础物理实验的一部分，对于深入研究电荷性质和电子结构等方面具有重要参考价值。

篇七：电子电荷量e值的测定实验报告

　　实验2密立根油滴实验——电子电荷的测量

　　【实验目的】

　　1．通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量，验证电荷的不连续性，并测定电子的电荷值e。

　　2．通过实验过程中，对仪器的调整、油滴的选择、耐心地跟踪和测量以及数据的处理等，培养学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度。

　　3．学习和理解密立根利用宏观量测量微观量的巧妙设想和构思。

　　【实验仪器】

　　根据实验原理，实验仪器——密立根油滴仪，应包括水平放置的调平装置，照明装置，显微镜，电源，计时器（数字毫秒计），改变油滴带电量从q变到q’的装置，实验油，喷雾器等。

　　MOD－5型密立根油滴仪的基本外形和具体结构如图0所示。

　　图0【实验原理】

　　图1用油滴法测量电子的电荷，可以用静态（平衡）测量法或动态（非平衡）测量法，也可以通过改变油滴的带电量用静态法或动态法测量油滴带电量的改变量。测量方法分述如下。

　　1．

　　静态（平衡）测量法

　　用喷雾器将油喷入两块相距为d的水平放置的平行极板之间。油在喷射撕裂成油滴时，一般都是带电的。设油滴的质量为m，所带的电量为q，两极板间的电压为V，则油滴在平行极板间将同时受到重力mg和静电力qE的作用，如图1所示。如果调节两极板间的电压V，可使两力达到平衡，这时：

　　mg?qE?qV

　　（1）

　　d为了测出油滴所带的电量q，除了需测定平衡电压V和极板间距离d外，还需要测量油滴的质量m。因m很小，需用如下特殊方法测定：平行极板不加电压时，油滴受重力作用而加速下降，由于空气阻力的作用，下降一段距离达到某一速度?g后，阻力fr与重力mg平衡，如图

　　2所示（空气浮力忽略不计），油滴将匀速下降。根据斯托克斯定律，油滴匀速下降时：

　　fr?6?a?vg?mg

　　（2）

　　设油滴密度为ρ，油滴质量m为：

　　4m??a3?

　　（3）

　　3则油滴半径为：

　　a?9?vg2?g

　　（4）

　　实验中我们让油滴匀速下降距离l，测得所需时间为tg，考虑到空气粘滞系数对半径较小的油滴的修正后，可得油滴的质量为：

　　??4?9?vg1??

　　m???b?3?2?g1??pa???3/2?

　　（5）

　　其中修正常数b=6.17×10-6m/cmHg，p为大气压强，单位为cmHg，而vg则为

　　vg?则：

　　l

　　（6）

　　tg????18???l?d

　　（7）

　　q?b??V2?g???tg??1?pa?????????上式是用平衡测量法测定油滴所带电量的理论公式。

　　322．

　　动态（非平衡）测量法

　　非平衡测量法则是在平行极板上加以适当的电压V，但并不调节V使静电力和重力达到平衡，而是使油滴受静电力作用加速上升。由于空气阻力的作用，上升一段距离达到某一速度υ

　　后，空气阻力、重力与静电力达到平衡（空气浮力忽略不计），油滴将匀速上升，如图

　　3所示。这时：

　　6?a?ve?qV?mg

　　（8）

　　d去掉极板上所加的电压后，油滴自由下降。经过一段时间后油滴匀速下降，此时

　　6?a?vg?mg

　　（9）

　　当油滴处于平衡位置，选定测量的一段距离（一般取l=0.200cm比较合适），然后把开关拨向“下降”，使油滴自由下落。

　　测量油滴匀速下降经过选定测量距离所需要的时间te，为了在按动计时器时有思想准备，应先让它下降一段距离后再测量时间。

　　测量完一次后，应把开关拨向“平衡”，做好记录后，再拨向“提升”，加大电场使油滴回到原来高度，为下次测量做好准备。

　　对同一颗油滴应进行

　　3～5次测量，而且每次测量都要重新调整平衡电压。用同样的的方法对多颗油滴进行测量。

　　（2）动态（非平衡）测量法。用动态测量法实验时要测量的量有三个：上升电压、油滴匀速下降和上升一段距离所需的时间

　　tg、te。

　　选定测量的一段距离（一般取l=0.200cm比较合适），应该在平衡极板之间的中央部分，然后把开关拨向“下降”，使油滴自由下落。

　　测量油滴匀速下降经过选定测量距离所需要的时间tg，为了在按动计时器时有思想准备，应先让它下降一段距离后再测量时间。

　　测完

　　tg

　　把开关拨向“平衡”，做好记录后，再拨向“提升”，使油滴匀速上升经过原选定的测量距离，测出所需时间

　　te

　　。同样也应先让它上升一段距离后再测量时间。

　　测完

　　te做好记录，并为下次测量做好准备。

　　【数据处理与分析】

　　1.

　　实验预备内容：拟合油滴密度曲线

　　?/kg?m?3T/?C

　　986109812097630表1?、T关系表

　　利用公式Y=A+B*X，可以得到其?、T关系为：

　　??991?0.5T

　　从而，只要得知当时温度，就可以计算得到实验时的油滴密度。

　　2.

　　静态（平衡）测量法：

　　本实验中我们用“倒过来验证”的办法进行数据处理。即用公认的电子电荷值e=1.60×10-19C去除实验测得的电量q。得到一个接近于某一个整数的数值，这个整数就是油滴所带的基本电荷的数目n。再用这个n去除实验测得的电量，即得电子的电荷值e。

　　数据记录与处理结果如下表。

　　序号

　　Vi

　　/Vtg/s2718.427427818.6276.618.51.07172E-065.79013E-13.61883004141.44753E-1918.7?????/??

　　?????/s

　　a/m

　　Q/C

　　nNq=Q/N

　　235223423221632162162084208208262526226220362052052172172172282282282132132132431243243212112122123041230430421813218218230142302302751527527523.92424.122.722.722.515.615.615.622.822.422.21919.419.720.621.420.221.621.321.319.819.71921.621.421.519.619.819.720.620.620.317.117.316.724.524.624.724.825.124.9静态平衡法测量油滴电量的数据记录与分析

　　233.6249.42633E-04.59808E-12.87379758331.53269E-1921622.639.70676E-05.45015E-13.4063426731.81672E-192015.61.16919E-061.00887E-16.305418361.68144E-1926222.49.7427E-04.54529E-12.84080373631.5151E-19204.319.31.04935E-067.34254E-14.589090251.46851E-192120.731.01418E-066.21846E-13.8865400641.55462E-192221.49.98255E-05.63405E-13.5212826941.40851E-1921319.51.04576E-066.96908E-14.35567801541.74227E-1924321.59.95931E-05.24805E-13.2800315931.74935E-1921219.1.04044E-066.89179E-14.30736740341.72295E-1930420.51.01993E-064.51767E-12.8235462231.50589E-192117.031.11892E-068.4E-15.24999884351.68E-192324.69.31067E-04.49487E-12.8092957431.49829E-1927524.939.24822E-03.68122E-12.30076266221.84061E-1其中，11??(1)????=3∑??????,????=3∑????,，半径a?(2)根据式（4）9?vg2?g?9?l2?gtg32???d18???l根据式（7），电量q?

　　??b2?g?t(1?)?Vg?pa???

　　其中：

　　ρ为油的密度

　　可根据油瓶上给出的参数修正

　　g为重力加速度

　　g=9.78858m·s-2η空气粘滞系数

　　η

　　=1.83×10-5kg·m-1·s-1l为油滴匀速下降的距离

　　l=2.00×10-3mb为修正常数

　　b=6.17×10-6m·cm(Hg)

　　p为大气压强

　　p由室内气压计读取

　　d为平行极板间距离

　　d=5.00×10-3mn=??N为n四舍五入后的结果，q=Q/N。

　　1.6???19(4)气温T=24℃，因而修正得ρ=979kg·m-3。p=101.250kpa,换算得p=75.943575m·cm(Hg)。

　　以所以，静态法测得元电荷大小约为

　　e=1.61097×10?19±3.67718×10?21相对误差为

　　ω=

　　|??????元电荷|??元电荷×100%=0.685328658%

　　3.

　　动态（非平衡）测量法

　　数据记录与处理如下表：

　　序号

　　1????/??

　　??

　　/??

　　????/??

　　1527015.612.3247511.9127.8348787.96.244745.85.7548627.428121211.69.49.29.410.510.310.410.614.11.22981e-061.30012e-141.17736e-187.35852471.68195e-195.910.41.43196e-061.31737e-142.28937e-1814.30856141.63526e-197.99.331.51158e-061.32298e-142.07831e-1812.98947131.5987e-1912.0711.871.34055e-061.31017e-141.33831e-188.36444481.67289e-1915.2727.678.77951e-071.25315e-148.96922e-195.60576261.49487e-19???

　　/??

　　?????/??

　　a/mKQ/CnNq15.227.610.514.210.714.110.65.564565.35.49.175038.98.9484684.148.694978.78.610495148.68.68.38.78.68.813.413.313.612.912.812.816.831.12555e-061.28901e-147.43217e-194.64510851.48643e-198.6312.831.28908e-061.3057e-141.4209e-188.88062791.57878e-194.0313.431.25996e-061.30302e-142.44893e-1815.30578151.63262e-198.978.71.56563e-061.32648e-142.02478e-1812.65489131.55752e-195.48.51.58394e-061.32762e-143.02413e-1818.90083191.59165e-1917.517.117.316.817.3317.216.615.210.911其中：

　　(1)???

　　=1∑??

　　31?????=∑????

　　346815.31115.2710.931.3966e-061.31469e-141.33354e-188.33462181.66692e-1915.310.9动态非平衡法测量油滴电量的数据记录与分析，半径a?(2)根据式（4）9?vg2?g?9?l2?gtg

　　3/2??1/2???11??1?118??l??(3)根据式（10）：q?K?????,其中：K??t???b??2?g???etg??tg?V???1?pa?????????(4)n=d

　　??N为n四舍五入后的结果，q=Q/N。

　　1.6???19(5)气温T=26.8℃，因而修正得ρ=977.6kg·m-3。p=101.250kpa,换算得p=75.943575m·cm(Hg)。

　　以

　　所以，静态法测得元电荷大小约为

　　e=1.599782×10?19±2.02461×10?21相对误差为

　　ω=|??????元电荷|??元电荷×100%=0.01363%

　　4.

　　误差分析

　　出现误差可能的原因：

　　1．

　　油滴上升和下降的可观测的距离较短，难以调节使油滴在测量距离内匀速上升或下降；

　　2．

　　动态法中，油滴在上升下降过程的时间不稳定，特别在时间较长的时候出现油滴颤抖，这意味着油滴的质量过小，有产生少许的布朗运动，影响实验测量；

　　3．

　　油滴在上升或下降过程中因为温度、空气流动等原因挥发，质量稍有改变；

　　在时间测量上判断油滴是否达到测量距离的开始点和结束点时主观性较大，时间带有人为误差。

　　【思考题】

　　1．

　　本实验的巧妙构思在哪里？

　　答：(1)本实验的妙处在于利用了微观世界中的量子性效应，把微观量测量转化为宏观量测量，用比较简单的仪器，测得比较精确而稳定的结果。

　　(2)在动态法测油滴带电量的时候，通过测相同距离所用的时间来测油滴所带电量，免去了测距离时引入的测量误差。

　　(3)通过实验测量从而得到，对于体积很小的油滴，空气已不能看作连续媒质，斯托克斯定律已不适用，并通过对斯托克斯定律作了修正，得到了合理的结果。

　　2．

　　实验中如何保证油滴做匀速运动？

　　答：实验中，油滴在空气中运动受到阻力再加上重力和电场力的作用，在受力平衡时，油滴匀速上升或下落。为保证油滴在测量时匀速运动，应保证油滴运动足够长一段时间后，做好充分准备后再测量。而在测量时间过程中，可以留意测量距离前半段时间与后半段时间的差值，从而再次保证油滴匀速运动。

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