q3
13.3
1.601010 0.0023/2 1 8.76104 13.3 0.002
3/ 2
1= 312.3 13.3
14.310 1015 1 8.76104 81.548
3/ 2
1 312.3
=
14.310 1015
13.3114.310 1015 53.793
3/ 2
1= 265.8 18.3
14.310 1015 1 8.76104 95.656
3/ 2
1 265.8
=
14.310 1015
18.31.08383/2
1 265.8
=
14.310 1015 88.331
1 265.8
=
14.310 1015 23478.505
= 6.0951019 (C)
1 312.3
=
14.310 1015 16799.420
= 8.5181019 (C)
大学物理实验报告
n3
8.5181019 1.602 1019
5.317
e3
8.5181019
5.317
8.5181019 5
1.704 1019 (C)
电子电量为： e e1 e2 e3 1.738 2.032 1.704 1019 1.825 1019 (C)
力）时，油滴将以速度 v 匀速下落，有
mg 4 r 3g 6 r v 3
（2）
式中 v 等于油滴匀速下降的距离与经过这段距离所需时间的比值，即 v l t 。由于对于半径小到106 m 的
油滴，空气介质不能认为是均匀连续的，式中 是对通常空气粘滞系数 的一种近似修正值，有
1 b ( pr)
4. 在平衡油滴电量 q 的测量转化为哪些量的测量？在测量时平行极板上是否加电压？平行极板上何时
大学物理实验报告
加电压？ 答：平衡电压和下落时间的测量。当喷入油滴之后加电压，找静止油滴，然后开始测量。
3
3
E
e e0 e0
1.825 1.602 1019
1.602 1019
13.9%
实验结论测量结果
e 1.8251019 C
E e e0 13.9% e0
分析讨论
1. 找到一颗大小合适的静止油滴是本实验的关键。体积太大，太亮的油滴在很低的电压下就能静止， 但是通常下落时间很短，这是因为这样的油滴质量大，重力大，所受的空气阻力也大，受电压的影响会小 一些，因此不适合作为待测量油滴。
V 及 t ，就能得油滴所带的电量 q ，进而计算电子电量 e 。
实验内容与数据处理
1. 调平油滴仪，检查上极板和绝缘环是否平整，油雾盒是否完整，打开油滴仪和监视器电源，调监视 器画面。按“下落”，喷油（喷一下即可），观察监视器上是否有繁星点点般的油滴，若没有，调监视器画 面（不易太亮）及显微镜调焦手轮，若油滴模糊，调显微镜调焦手轮，使视场中出现尽可能多清晰的油滴。
t1 (20.2 19.8 20.3 21.0 20.9 20.5) / 6 20.5 (s)
大学物理实验报告
q1
20.45
1.601010 0.0023/2 1 8.76104 20.45 0.002
3/ 2
1= 196 20.45
14.310 1015 1 8.76104 101.119
n2
6.0951019 1.602 1019
3.805
e2
6.0951019
3.805
6.0951019 3
2.032 1019 (C)
油滴 3：Vn3 (315 310 314 312 313 310) / 6 312.3(V)，
t3 (14.6 12.9 13.8 12.7 12.1 13.5) / 6 13.3 (s)
6.9511019 1.738 1019 (C) 4
油滴 2：Vn2 (265 265 264 266 267 268) / 6 265.8 (V)，
t2 (18.4 17.9 18.3 17.5 19.0 18.7) / 6 18.3 (s)
q2 18.3
1.601010 0.0023/2 1 8.76104 18.3 0.002
q2
t2 /s
18.4 17.9 18.3 17.5 19.0 18.7
t2
油滴 3
Vn3 /V
315 310 314 312 313 310
Vn3
q3
t3 /s
14.6 12.9 13.8 12.7 12.1 13.5
t3
油滴 1：Vn1 (197 196 197 195 194 197) / 6 196 (V)，
（3）
其中 b 是修正常数， p 是大气压强。因此油滴的质量可表示为
3
m
4 3
r3
4 3
9l
2
gt
1
1 b(
pr)
2
代入公式 1 中，可得在一定的平衡电压V 下，所选定油滴所带的电量为
（4）
大学物理实验报告
3
q ne
18 l 2 d
2
g
t
1
b
(
pr)
V
（5）
如果把油的密度 981kg/m3，空气粘滞系数 1.83105 kg/(m·s)，重力加速度 g 9.80 m/s2，修
图 1 带电平行板间油滴的平衡
此时的V 称为平衡电压
q mgd V
（1）
去除两个极板之间的电压，呈小球状（表面张力作用）的微小油滴在重力作用下加速下降，随着下降
速度的增加，油滴受到的空气粘滞阻力也在逐渐增大。设油滴的密度为 、空气粘滞系数为 、油滴半径
为 r ，当油滴所受向下重力 f p mg 和斯托克斯公式给出的向上粘滞力 fr 6 rv 达到平衡（忽略空气浮
2. 本实验最好能找到一颗受电压影响比较明显，体积不要太大的油滴进行测量。寻找油滴及测量时都 需要实验者有足够的耐心与信心。
附思考题参考答案
1. 未加电压情况下，一个油滴下落极快或极慢的原因是什么？对测量带来什么影响？ 答：未加电压下，进入的油滴质量太大或太小就会使他们分别下落极快或极慢。 2. 观察中发现油滴形象变模糊，是什么问题？为什么会发生？如何处理？ 答：调显微镜调焦手轮。 3. 若平行极板不水平，对测量有何影响？ 答：油滴所受电场力不在竖直线上，油滴会左右运动。
2. 观察油滴的运动，看其是否在竖直线方向运动，若没有微转 CCD，使其保持竖直。若此时仍左右运 动，可能是极板不平或有空气进入造成油滴飘移，按“平衡”，加电压，电压应缓慢加大，在这个过程中找 一颗静止的油滴。
3. 找到静止油滴后，练习控制油滴的运动，依次按 “平衡”键操作，注意及时平衡，以免跟丢油滴。 4. 开始测量，依次按“提升”“平衡”“下落”“计时”“平衡”，记下计时停止后的时间和电压，同一颗 油滴测 6 次，重复以上过程，再找第二颗，第三颗油滴进行测量，将测量数据填入表 1 中。
《大学物理实验》
实 验 报 告
实验名称： 专业班级： 姓 名： 合 作 者：
密立根油滴仪测量电子电量 组别： 学号： 日期：
大学物理实验报告 实验目的
1. 掌握用密立根油滴仪测量电子电量的方法。 2. 验证电荷的量子化，并用“倒算法”求出所测定的电子电荷值。
实验仪器
MOD-5 型密立根油滴仪(油滴盒、测量显微镜和 CCD 图像显示系统，电源；显示 =0.01 mm，电压 =1V，
计时 =0.1 s)，喷雾器，实验用油。
实验测量原理
如图 1 所示，如果平行板间加电压V ，平行板间电场为 E ，油滴受
qE
电场力 fe qE qV d ，设油滴的质量为 m ，油滴所受重力 f p mg 。 d
mg
V
调整电压V ，使油滴所受的电场力与重力平衡（忽略空气浮力），油滴
将静止地悬浮在极板中间或匀速上下运动，有
正系数 b 6.17 106 m cmHg ，大气压强 p 76.0 cmHg，平行极板间距 d 5.00103 m 等数据上代入
上式，油滴所带电量可写为
q t
1.601010 l3/2 1 8.76104 t l
3/ 2
1 Vn
（6）
此式就是本实验所用的静态平衡法测量油滴所带电荷的计算公式。本实验中 l 2.00103 m，如果测量出
5. 数据处理
序数
1 2 3 4 5 6 平均值
电量
表 1 实验测量数据表格
油滴 1
Vn1 /V
197 196 197 195 194 197
Vn1
q1
t1 /s
20.2 19.8 20.3 21.0 20.9 20.5
t1
油滴 2
Vn2 /V
265 265
264 266 267 268
Vn2
3/ 2
1 196
=
14.310 1015
20.451.08863/2
1 196
=
14.310 1015 105.038
1 196
=
14.310 1015 20587.448
= 6.9511019 (C)
n1
6.951 1.602
1019 1019
4.339
e1
6.9511019
4.339