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小油滴半径r的测量。 当平行板未加电压,油滴在重力作用下降落时,除有空气浮力作用外,还受到空气对 油滴的粘滞力作用,粘滞力可由斯托克斯定律给出 f,=6πrV 式中门为空气的粘滞系数,V为油滴运动速度。空气的粘滞力、浮力和油滴的重力平衡时, 油滴作匀速运动,设速度为g,则有 4 ,=6r'g=3p-pr8-3w8 式中P=(P。一p。由此从油滴运动速度V可得出油滴半径 r= 9业) 2gp】 (3) 当平行板电压为零时,油滴作匀速运动的速度'。=1。,若测得油滴下降的距离I和相应 的时间tg,则可得出 (4) 由此,油滴所带电荷量q的测量,最终转化为油滴运动的距离1和所需时间t。的测量。 由(1)-(4)式,可得带电油滴在平行板电压为U的电场中,受重力、空气浮力作用而平 衡时的电荷量 18π()2 (2gp) U (5) 此即平衡测量法测量油滴所带电荷的理论公式。 2.动态非平衡测量法 为解决静态平衡法中由于气流扰动而产生的非预期的影响以及油滴蒸发引起的误差, 可在平行极板上加电场E2,使qE2>mg,且电场方向与重力方向相反,则带电油滴将向 上作加速运动。速度增加时,空气对油滴的粘滞力也随之增大,直到油滴所受诸力又达平 衡后,油滴将以速度V匀速上升,此时油滴受力为 qE2 +f mg+f,=mg+6xnrV2 若固定油滴运动的距离1,测量通过距离1所需时间t,即可得相应的速度?。整理可得 -) (7) 2小油滴半径 r 的测量。 当平行板未加电压,油滴在重力作用下降落时,除有空气浮力作用外,还受到空气对 油滴的粘滞力作用,粘滞力可由斯托克斯定律给出 2 f r r = 6πη V 式中η 为空气的粘滞系数,V 为油滴运动速度。空气的粘滞力、浮力和油滴的重力平衡时, 油滴作匀速运动,设速度为Vg,则有 rV grgr r f g 3 3 0 3 4 )( 3 4 6 −== ρρππη ′ = πρ 式中 )( ρ ρ 0 −= ρ′ 。由此从油滴运动速度Vg可得出油滴半径 r V g g = ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 9 2 1 2 η ρ (3) 当平行板电压为零时,油滴作匀速运动的速度V lt g = g ,若测得油滴下降的距离 和相应 的时间t ,则可得出 l g g g t l V = (4) 由此,油滴所带电荷量 q 的测量,最终转化为油滴运动的距离 和所需时间 的测量。 l tg 由(1)-(4)式,可得带电油滴在平行板电压为U的电场中,受重力、空气浮力作用而平 衡时的电荷量 q g d U l t g = ⋅⋅⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ 18 2 3 2 1 2 3 2 π η ρ ( ) ( ) (5) 此即平衡测量法测量油滴所带电荷的理论公式。 2. 动态非平衡测量法 为解决静态平衡法中由于气流扰动而产生的非预期的影响以及油滴蒸发引起的误差, 可在平行极板上加电场 ,使 ,且电场方向与重力方向相反,则带电油滴将向 上作加速运动。速度增加时,空气对油滴的粘滞力也随之增大,直到油滴所受诸力又达平 衡后,油滴将以速度V 匀速上升,此时油滴受力为 E2 qE mg 2 > 2 2 6 2 + = + r += πηrVmgfmgfqE 若固定油滴运动的距离 ,测量通过距离 所需时间 即可得相应的速度 。整理可得 l l 2t V2 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ += 2 23 21 2 11 1 t U l tt kq gg η (7)
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