1.1897年湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后,許多科學(xué)家為測定電子的電荷量做了大量的探索。1907年至1916年,密立根用帶電油滴進(jìn)行實(shí)驗,發(fā)現(xiàn)油滴所帶的電荷量是某一數(shù)值e的整數(shù)倍,于是稱這一數(shù)值e為元電荷。如圖所示,兩塊完全相同的金屬極正對著水平放置,板間的距離為d。當(dāng)質(zhì)量為m的微小帶電油滴在兩板間運(yùn)動時,所受空氣阻力的大小與速度大小成正比。兩板間不加電壓時,可以觀察到油滴在兩板間豎直向下做勻速運(yùn)動,通過某一段距離所用時間為t
1;當(dāng)兩板間加電壓U(上極板的電勢高)時,可以觀察到同一油滴以另一速度在兩板間豎直向上做勻速運(yùn)動,且在時間t
2內(nèi)運(yùn)動的距離與在時間t
1內(nèi)運(yùn)動的距離相等。忽略空氣浮力。重力加速度為g。求:
(1)當(dāng)兩板間加電壓U時,兩板間的電場強(qiáng)度;
(2)上述油滴的電性和電荷量Q;
(3)在極板間照射X射線可以改變油滴的帶電量。再采用上述方法測量油滴的電荷量。密立根測定了近兩百顆油滴的電荷,在其著作中得到幾組數(shù)據(jù)如下表所示(油滴的電荷量為Q
i,單位已從靜電單位換算為庫侖)。如果存在基本電荷,請根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)求出基本電荷的電荷量e(保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位)。
實(shí)驗次序 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
電荷量 |
6.55 |
8.20 |
9.97 |
11.49 |
13.13 |
14.81 |