LEAI-42 Aparato de Millikan Experimento - Avanzado

Manual de Instrucción

Lambda Scientific Systems, Inc

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PERFIL DE LA EMPRESA

Lambda Scientific Systems, Inc. se especializa en el desarrollo y comercialización de

instrumentos y aparatos científicos de laboratorio que están diseñados y fabricados

específicamente para la educación experimental en física en los colegios y universidades.

Suministramos alta calidad, instrumentos fiables, fáciles de usar y asequibles científicos y

aparatos de laboratorio a los educadores universitarios y estudiantes de la enseñanza y el

aprendizaje de los principios fundamentales tantos y avanzados de física a través de

experimentos prácticos y materiales didácticos completos. Nuestros productos cubren una

amplia gama de kits de física experimental e instrumentos experimentales, instrumentos

espectroscópicos, así como las fuentes de luz de laboratorio y componentes opto- mecánico. Los

temas incluyen la mecánica, el calor

Y la termodinámica, el electromagnetismo, la óptica y la física avanzada. Todos los productos

vienen con material didáctico e instrucciones detalladas experimentales / manuales.

Nuestros instrumentos espectroscópicos cubren varios de propósito general espectrómetros /

espectrofotómetros metros como UV / Vis espectrofotómetros, espectrómetro Raman láser de

doble haz de infrarrojos espectrofotómetro, espectrómetro FT-IR, espectrómetro CCD y

monocromadores. También ofrecemos sistemas espectroscópicos especialmente diseñados para

la enseñanza o la demostración de los principios de los instrumentos espectroscópicos, como

espectrómetro multifuncional modular y Fourier experimental transformar espectrómetro.

Nuestras fuentes de luz incluyen lámpara de xenón, lámpara de mercurio, lámpara de sodio,

lámpara de tungsteno de bromo y varios láseres.

También ofrecemos una variedad de componentes opto-mecánicos, tales como soportes ópticos,

paneras ópticas y las etapas de traducción. Nuestros productos se han vendido en todo el

mundo. Lambda Scientific Systems, Inc. se compromete a proporcionar alta calidad, productos

rentables y la entrega a tiempo.

CONTENIDOS

1. Introducción..............................................................................................................................1

2. Especificaciones.......................................................................................................................1

3. Características principales del aparato.......................................................................................1

4. Estructura del aparato...............................................................................................................2

5. Teoría.. .....................................................................................................................................4

A. La gota de aceite de Millikan.............................................................................................4

B. Movimiento Browniano (opcional)....................................................................................5

6. Experimento de la gota de aceite de Millikan.........................................................................8

7. Experimento del movimiento Browniano (opcional).............................................................10

8. Lista de Partes .......................................................................................................................13

1

1. Introducción

Esta LEAI-42 aparatos de experimento de la gota de aceite de Millikan es un modelo

avanzado con la adquisición de imágenes CCD y pantalla LCD, que está diseñado para

verificar la naturaleza cuántica de las cargas eléctricas, medir la carga elemental del electrón,

y observar el movimiento browniano. Es un aparato de enseñanza ideal para los laboratorios

de física en colegios y universidades.

2. Especificaciones

Voltaje entre las placas de electrodo DC 0 ~ 700 V, continuamente ajustable

Elevación de tensión 200 ~ 300 V

Voltímetro digital 0 ~ 999 V ± 1 V

Temporizador digital 0 ~ 99.9 9 s ± 0.01 s

Espaciado entre placas de electrodos 5.00 ± 0.01 mm

Ampliación del microscopio 60 X and 120 X

Escala electrónica

Tipo A: 8 × 3 rejilla, 2 mm en dirección vertical con 8

divisiones y 0,25 mm / div cuando se utiliza el

objetivo 60 ×

Tipo B: 15 × 15 la red, 0,08 mm / div con un 60 ×

objetivo y 0,04 mm / div con 120 × objetivo

Error de medición relativa (media) <3%

Rango de temperatura de funcionamiento -10 to +40 C

Humedad Relativa ≤ 85% (at 40 C)

3. Características principales del aparato

Aunque el experimento de la gota de aceite de Millikan es muy clásico, el aparato de la gota de

aceite convencional es muy difícil de operar. Para solucionar este problema, hemos desarrollado

este aparato la gota de aceite avanzado que consiste en un microscopio de detección CCD,

lámpara de iluminación, pantalla LCD, cámara de aceite, alimentación de alta tensión, y la

electrónica con microprocesador. Por lo tanto, este aparato la gota de aceite modular posee las

siguientes características:

La tecnología múltiple integrada: al mostrar tensión, el tiempo, y las imágenes de gotas de aceite

en una pantalla de monitor, la operación experimental es intuitiva y simplificada.

Balanza electrónica en pantalla: no es necesario este es un método de campo oscuro, es decir, la

iluminación óptica de retícula, por lo que la imagen del aceite de las gotas es brillante y clara. Es

más preciso que una máscara de escala convencional sin distorsión y el error de visualización.

Multifuncional: se proporciona una lente de objetivo de gran aumento para la observación de

diminutas gotas de aceite que no puede ser visto con aparato de la gota de aceite convencional. El

uso de una lente de objetivos con mayor aumento, este aparato puede ser utilizado para llevar a

cabo "movimiento browniano" experimento.

Tensión sincronizada y operación de temporización: Tensión de aplicar se puede sincronizar con

el temporizador electrónico para la simplificación de la operación manual.

2

Fiable y seguro diseño: de microprocesador ofrece una alta precisión de tiempo y medidas de

tensión. Fuente de luz LED tiene una vida útil larga. Interruptor de protección de alto voltaje

proporciona seguridad a los usuarios.

4. Estructura del aparato

Este aparato de la gota de aceite consta de cámara de la gota de aceite, microscopio TV CCD,

pantalla del monitor y la unidad de control eléctrico. Entre ellos, la cámara de la gota de

aceite es una parte crítica con un diagrama esquemático que se muestra en la Figura 1.

Como se ve en la Figura 1, los electrodos superior e inferior son placas paralelas con un

anillo de baquelita colocado entre ellos para garantizar el paralelismo entre los electrodos con

una gran precisión de espaciamiento (mejor que 0,01 mm). Hay un agujero de neblina de

aceite (0,4 mm de diámetro) en el centro del electrodo superior. En la pared del anillo de la

baquelita, hay tres agujeros pasantes, uno para objetivo de microscopio, uno para la luz que

pasa y uno como un agujero de repuesto.

Figura 1 - Diagrama esquemático de la cámara de la gota de aceite.

1 taza de la niebla del aceite 2 interruptor de apertura de

aceite 3 parabrisas

4 electrodo superior 5 canal de la gota de aceite 6 electrodo inferior 7 soporte de la base 8 cubierta 9 la apertura del abanico de aceite 10 apertura de neblina de aceite 11 pinza electrodo 12 base de canal de aceite

La cavidad gota de aceite está cubierto por una pantalla a prueba de viento en el que se coloca

una extraíble taza de neblina de aceite . Hay una abertura gota de aceite en la parte inferior de

la taza de la niebla de aceite y la abertura de la gota de aceite puede ser bloqueado con una

parada.

El electrodo superior se asegura con una abrazadera que se puede alternar izquierda y derecha

para la eliminación del electrodo superior. Una lámpara de iluminación está situada en el

centro de la base de canal de aceite con mecanismo de enfoque de luz. El ángulo de

intersección entre la luz de la iluminación y el objetivo del microscopio es de unos 150 ° ~

160 ° que está diseñado sobre la base de la teoría de dispersión de la luz para lograr un alto

brillo. A diferencia de una bombilla de filamento de tungsteno convencional que puede ser

soplado hacia fuera con el tiempo, se utiliza un LED de enfoque en este aparato con una vida

3

útil extendida. El microscopio cámara CCD está diseñado en una estructura integral con un

funcionamiento estable y fiable. Un diagrama esquemático del panel superior de la unidad

principal se da en la figura 2. Escala electrónica se genera de forma sincronizada con la señal

de vídeo de la cámara CCD, garantizando así la escala estable independiente de lectura de la

configuración del monitor. Hay dos conjuntos de balanzas electrónicas, es decir, A y B. El primero tiene 8 divisiones en dirección vertical y cada división es 0,25 mm cuando se utiliza el objetivo 60 ×; este último está diseñado para observar el movimiento browniano de las gotas de aceite, con 15 divisiones pequeñas, tanto en direcciones X e Y. La división es 0,08 mm cuando se utiliza el objetivo 60 ×; y 0,04 mm, cuando los 120 × se utiliza objetivo. Escala B se puede activar o desactivar pulsando el botón "Timing Start / Stop" durante más de 5 segundos.

Figura 2 - Esquema del panel superior de la unidad principal.

Hay dos grupos de interruptores selectores de empuje (K2 tiene 3 botones de selección) para controlar el voltaje entre los electrodos paralelos. K1 controla la polaridad de la tensión aplicada al electrodo superior, mientras que K2 controla el valor de la tensión. Cuando se presiona hacia abajo el botón " balance ", el potenciómetro W puede ser usado para ajustar la tensión de equilibrio (rango ajustable 0 ~ 400 V); cuando se selecciona " Elevación", se añade una tensión elevando fijo entre 200 V y 300 V para el voltaje de equilibrio; cuando se selecciona " 0 V ", la tensión en el electrodo se pone a 0 V. Para aumentar la precisión de la medición, "Balance" y "0V" se puede operar simultáneamente con pulsador temporizado "Timing Start/Stop" cuando se pisa el "Interruptor de Gang". En relación con este caso, cuando los cambios de selector K2 de "Balance" a "0V", la gota de aceite comienza a caer a una velocidad uniforme y el tiempo comienza simultáneamente. Cuando la gota de aceite llegue a la distancia prefijada, K2 se debe cambiar de "0V" a " Balance". Inmediatamente, la gota de aceite deja de caer y el tiempo termina simultáneamente. La distancia de la gota de aceite recorrida y el tiempo empleado se muestran en la pantalla. Alternativamente, K2 y K3 pueden funcionar de forma independiente si el " interruptor Gang" se libera.

4

a

Debido a la resistencia del aire, las gotas de petróleo caen con velocidad variable inicialmente

antes de pasar a una velocidad uniforme. Dado que la duración del movimiento inicial es muy

corto (<0,01 s), gotas de aceite pueden ser considerados para llevar a cabo el movimiento con

velocidad uniforme inmediatamente de un estado estacionario. Por otro lado, cuando se aplica el

campo eléctrico equilibrio, el movimiento de las gotas de aceite se detendrá de inmediato, para

que las gotas de aceite se remontan al estado estacionario.

Para el tiempo el movimiento de las gotas de aceite, en el botón "Timing" debe ser presionado

una vez (reset y empezar); si se presiona el botón de nuevo, a continuación, se detiene el tiempo.

5. Teoría

A. Gota de aceite de Millikan

Si una gota de aceite con masa m y carga e entra en la cámara de aceite, que cae libremente

bajo la fuerza de gravedad cuando no se aplica tensión entre las placas polares paralelas.

Cuando la fuerza de la gravedad es equilibrada contra la resistencia del aire (despreciando el

empuje de aire), la gota de aceite cae a una velocidad uniforme de Vg, tal como se describe por

la siguiente ecuación:

mg fa

(1)

donde fa es la resistencia del aire cuando la gota de aceite cae hacia abajo a una velocidad

uniforme de Vg, y g es la constante gravitacional. De acuerdo con la ley de Stokes, la

resistencia del aire ejercida sobre la gota de aceite es

f a 6aVg

Mientras que la fuerza de gravedad ejercida sobre la gota de aceite es

G mg 4 a

3 g 3

(2)

(3)

donde es el coeficiente de viscosidad para el aire; es la densidad de la gota de aceite; y a es el

radio de la gota de aceite. Mediante la combinación de las ecuaciones (1) a (3), el radio de la gota

de aceite se puede derivar como:

Cuando se aplica un campo eléctrico a través de las placas polares paralelas, la gota de aceite

está sujeta a la fuerza del campo eléctrico. Si la intensidad y polaridad del campo eléctrico se

controlan y seleccionan correctamente, la gota de aceite puede ser elevada bajo la influencia del

campo eléctrico. Si la fuerza del campo eléctrico ejerce sobre la gota de aceite se equilibra en

contra de la suma de la fuerza de la gravedad y la resistencia del aire ejercida sobre la gota de

aceite, la gota de aceite se elevará a una velocidad uniforme de Ve. Por lo tanto, tenemos

mg f ' qE

(5)

donde E es la intensidad del campo eléctrico aplicado a las placas polares paralelas y q es la

carga eléctrica en la gota del aceite.

De las ecuaciones (1) y (2), la ecuación (5) puede reescribirse como

5

así,

donde V y d son la tensión y la separación entre las placas polares paralelas, respectivamente.

La ecuación (7) se deriva suponiendo que la gota de aceite se encuentra en un medio continuo. En este experimento, el radio de la gota de aceite es tan pequeño como 10-6 m y por lo tanto es comparable a las moléculas de aire. Así, el aire ya no se considera como un

medio continuo, y el coeficiente de viscosidad del aire debe ser corregido como:

1 b

pa

(8)

donde b es una constante de corrección; p es la presión atmosférica; a es el radio de la gota de aceite como se indica en la ecuación (4). Al asumir la caída y el levantamiento de distancia de una gota de aceite con velocidad uniforme son idénticos como l y el tiempo son tg y te, respectivamente, tenemos Vg=l/tg y Ve=l/te. Mediante la sustitución de (8) y (4) en (7), tenemos:

La fórmula anterior se utiliza para calcular la cantidad de carga en la dinámica (no

balanceada) método de medición. En estático (equilibrado) método de medición, que se ajusta

el voltaje entre los electrodos paralelos para mantener la gota de aceite estacionaria (Ve = 0, te

→ ∞). Ahora la ecuación (9) se convierte en:

donde

B. Movimiento Browniano (opcional)

Las partículas suspendidas en una empresa de movimiento irregular de líquido que se conoce

como el movimiento browniano. En teoría, la probabilidad de desplazamiento entre y +d

de una partícula Browniano es:

（ ） d = 1

e 2

2 2 2

d (11)

donde es el desplazamiento de una partícula en lugar de la coordenada de una partícula en un

momento determinado, y ( ) que se conoce como la función de densidad de probabilidad de

desplazamiento de una partícula browniano.

Si el movimiento browniano de una partícula se proyecta en el eje x, tenemos:

6

2

donde (x)x es la probabilidad de que la partícula situado entre x y x+x dentro de un cierto

período de tiempo; 2 es igual al valor promedio de la plaza de desplazamiento browniano de

partículas x, es decir:

Como mientras que suponiendo ecuación (13) puede reescribirse como

Partículas marrones se ven afectados por tres fuerzas: la colisión de los movimientos irregulares

de las moléculas, F = (X, Y, Z); la resistencia al movimiento en el líquido, -que es proporcional a la velocidad de las partículas en la dirección de reversión; la gravedad y la

flotabilidad, +mg(1-0/)K, donde m y son la masa y la densidad de la partícula browniano,

respectivamente, 0 es la densidad del medio fluido, y K es el vector unitario en gravedad

dirección del campo. El movimiento de las partículas en este experimento se considera como la proyección horizontal en dirección x perpendicular a K, así que la gravedad y la flotación no tienen ningún efecto. Por lo tanto, la ecuación de movimiento de partículas es:

, obtenemos Por lo tanto, la ecuación (15)

puede reescribirse como:

Suponiendo muchas partículas con idéntica radio a y masa m, todos ellos comparten la ecuación

(16). Al sumar estas ecuaciones dividido por el número de partículas, se obtiene:

Dado que la probabilidad de signos positivos y negativos de mismo valor X es igual, tenemos 0.Xx

Además, 2mx de muchas partículas debe ser igual a la del valor medio

2mx de una sola molécula, es decir, la molécula y una partícula grande está en equilibrio térmico entre sí. En el estado de equilibrio de movimiento irregular, las energías cinética media de las

7

moléculas y partículas son iguales, por lo que las partículas pueden considerarse como moléculas gigantes, pero la velocidad de movimiento es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su masa. Desde

2 / 2 / 2mx kT , la ecuación (17) puede se reescribir como:

así

donde k es la constante de Boltzmann, T es la temperatura en grados Kelvin, C1 y C2 son

constantes integrales, / m es un gran valor que puede determinarse por la mecánica de fluidos.

Dado que las partículas Browniano son todos pequeños, pueden ser considerados como esferas

que tienen un mismo radio. Como resultado, podemos suponer que la resistencia al movimiento

que están sujetas a es la misma que la de una bola que se mueve lentamente en un fluido

viscoso. Sobre la base de la ley de Stokes, la fuerza sobre la partícula es: f=6πa=.

Después de un corto período de tiempo (por ejemplo, t> 10-6

s), el término exponencial en la ecuación (19) puede ser ignorada

2

C2 depende de la ubicación de coordenadas.

Esta relación se deriva primero por Einstein, por lo que la ecuación (21) se llama la fórmula

de Einstein. Se trata de una prueba rigurosa del movimiento browniano origen en el

movimiento molecular micro.

En este experimento, el usuario necesita registrar el desplazamiento de movimiento gota de

aceite sobre intervalo de tiempo específico y la trama curva de distribución de desplazamiento

(x) de partículas Browniano como se ve en la Figura 3.

8

Figura 3 Desplazamiento curva de distribución de partículas browniano.

9

6. Experimento de la gota de aceite de Millikan

1) Ajuste del aparato

a. Conecte el cable AV / BNC entre el aparato y el monitor.

b. Ajuste las patas de la base, mientras que el seguimiento de la burbuja de nivelación para

nivelar el aparato. c. Encienda la alimentación. No hay necesidad de ajustar la luz de

iluminación.

d. Para enfocar el microscopio, deslice la lente de objetivo a través del agujero en el parabrisas

hasta que el borde frontal de la lente objetivo se alinea con la superficie interior del

parabrisas. No hay necesidad de utilizar una aguja de enfoque para enfocar el microscopio.

e. El rango de enfoque del microscopio no debe exceder de 1mm.

f. Encienda la alimentación del monitor y el aparato de Millikan, después de unos 5 segundos,

la pantalla mostrará la información de la placa de escala estándar, el voltaje (V) y hora (s).

g. Presione "Timing Start / Stop" botón una vez para activar el estado de medición.

h. Selector K1 se utiliza para seleccionar la polaridad de voltaje del electrodo superior.

2) Ensayo de medición

a. Rocíe el aceite: Aerosol de aceite cae en el canal de la gota de aceite a través del

agujero con el pulverizador mientras observa las gotas de aceite en el monitor. No

rocíe demasiado aceite en el canal de la gota de aceite. Pulverizar una o dos veces

debería ser suficiente. A continuación, cierre la abertura de la neblina de aceite

(artículo 10 in. Fig. 1) con el interruptor de apertura de petróleo (artículo 2 de la Fig. 1)

para evitar la perturbación del flujo de aire ambiente.

b. Seleccione aceite cae: uno de los principales retos de este experimento consiste en

seleccionar las gotas de aceite adecuados. Si las gotas de aceite son demasiado grandes,

su velocidad de caída uniforme será demasiado rápido, lo que resulta en más cargos a

realizar por estas grandes gotas de aceite y un voltaje más alto para ser aplicado a las

placas polares. Como resultado, la exactitud de medición se reducirá; Por otro lado, si

las gotas de aceite son demasiado pequeños, que será vulnerable a movimiento térmico

y por lo tanto ser difícil de controlar. En general, se prefiere seleccionar gotas de aceite

de tamaño mediano y con lenta subida o de bajada de velocidad. Por lo general, si se

aplica 200 ~ 300 V a los electrodos (seleccione " Balance" para K2 y ajuste "Balance

Voltage" W para conseguir esta tensión), el aceite cae que se mueven a través de 6

divisiones (1,5 mm) de 8 ~ 20 s son la gotas de aceite adecuado para este experimento.

A continuación, cambie K2 de " Balance" a "0V", observar la velocidad de caída de las

gotas de aceite, y seleccione una gota de aceite adecuado como objeto de medida. Para

referencia, cuando se ve en una pantalla de 10", el tamaño de la imagen de la gota de

aceite debería ser 0,5 ~ 1,0mm.

c . Movimiento uniforme Hora del petróleo cae: seleccionar varias gotas de aceite a

diferentes velocidades de movimiento, y utilice el mismo criterio para comenzar /

tiempo de parada al ver la escala en el monitor.

d. Aceite de balance cae: ajustar el voltaje de equilibrio cuidadosamente para asegurarse de

que la gota de aceite en verdad deja de moverse y repetir el procedimiento varias veces

para asegurar la precisión de la medición.

3) Medición Formal

a. una. Rocíe el aceite y cerca de la abertura de neblina de aceite

b. El método estático:

10

Botón (1) Presione "Balance", equilibrar cuidadosamente una gota de aceite para ser

estacionaria por el ajuste de la tensión de equilibrio.

Botón (2) Presione "Elevación", llevar la gota de aceite equilibrado para la línea segunda

escala.

(3) Presione "Interruptor Gang" y presione el botón "Timing Start / Stop" para detener el

cronómetro (lectura de tiempo no puede ser cero en este momento). A continuación,

presione con el botón "0V", la tensión de equilibrio se apaga inmediatamente, ya que se

sincroniza con el botón de sincronización. Ahora temporización se inicia, y la gota de

aceite comienza a caer. Cuando la misma gota de aceite llega al botón de "Balance" línea

octava escala (l=1,5mm), pulse inmediatamente. Ahora la misma gota de aceite deja de

caer y el calendario se detiene de forma simultánea.

(4) Utilice el voltaje de equilibrio y la hora que aparecen en la pantalla del monitor para

calcular la carga elemental mediante el uso de la ecuación (10).

(5) Repita los pasos (1) a (4) para diferentes gotas de aceite (5 a 10 gotas) para obtener

resultados precisos.

c. El método dinámico:

(1) Seleccione una gota de aceite adecuada y equilibrarlo mediante el ajuste de la tensión

de equilibrio (K2 se fija en "Balance").

Botón (2) Presione " Elevación", llevar la gota de aceite equilibrado encima de la línea 2

de la escala, utilizada como la línea de inicio.

(3) Liberación "Interruptor Gang" para anular el modo de "pandilla". Presione "0V" botón,

el voltaje en los electrodos se apaga, ahora la gota de aceite comienza a caer. Cuando la

gota de aceite llegue a la línea de salida (es decir, la línea de segundo nivel), pulse "

Timing Start / Stop" para iniciar la sincronización inmediatamente. Cuando la gota de

aceite llegue a la línea final (por ejemplo, la línea 8 de la escala, l= 1.5 mm), pulse "Timing

Start / Stop" botón de nuevo para detener el cronómetro. El tiempo de caída de la distancia

l se registra en la pantalla. En el botón Mientras tanto, la prensa "Balance " para detener la

misma gota de aceite antes de perderlo fuera del campo de visión. Anote el tg tiempo de

caída.

Botón (4) Presione "Elevación", la misma gota de aceite empieza a subir. Cuando la gota

de aceite llegue a la línea final (es decir, la línea de la escala octava), pulse "Timing Start /

Stop" para iniciar el cronometraje; cuando la gota de aceite llegue a la línea de partida (por

ejemplo, la línea 2 de la escala), pulse " Timing Start / Stop" botón de nuevo para detener

el cronómetro. El levantamiento del te de tiempo para la distancia l se registra. Anote la

creciente te tiempo y la tensión V de elevación

(5) Repita las mediciones anteriores para diferentes gotas de aceite (5 a 10 gotas) para el

cálculo de las cargas elementales utilizando la ecuación (9).

4) Proceso de datos

La relación entre la densidad del aceite y la temperatura se da en la tabla siguiente:

11

T (℃ /°F) 0/32 10/50 20/68 30/86 40/104

(kg/m3) 991 986 981 976 971

Tome el método estático como ejemplo, la fórmula es:

Densidad del aceite: =981 kgm-3 (at 20 C)

Gravitacional constante: g=9.8 m/s2

Viscosidad del aire: =1.8310-5

kgm-1s

-1

Distancia de la gota de aceite que cae: l=1.5 mm

Corrección constante: b=6.1710-6

mcmHg

Presión atmosférica: p=76.0 cmHg

Distancia de electrodos paralelos: d=5 mm

Varias gotas de aceite deberán ser medidas en este experimento y las cantidades de carga transportadas por gotas de aceite son siempre múltiplos de un valor mínimo. Este valor mínimo

fijo de cargos es la carga elemental e aceptada como e 1.6021892 × 10-19

culombios. Al procesar los datos experimentales, los datos deben ser verificados en un orden inverso: dividir los datos experimentales (cantidad de carga q) por el valor de carga elemental eléctrica aceptado e

1,6021892 × 10-19

C. El cociente obtenido es un valor cercano a un cierto número entero, que es la cantidad de carga n llevada por la gota de aceite. Además, al dividir q por n, el cociente obtenido es el valor experimental de la carga elemental e. La carga elemental también puede derivarse dibujando método de la gráfica. Vamos a asumir las cantidades de carga medidos de gotas de aceite m son q1, q2,..., qm, respectivamente. Teniendo en cuenta la característica de cuantificación de la cantidad de carga, tenemos qi = nie, que es una ecuación lineal, donde n es la variable independiente, q es la variable dependiente, y e es la pendiente. Por lo tanto, los puntos de datos de gotas de aceite m formarán una línea recta común de pasar el punto de la N ~ q coordina plano de origen. Si se encuentra esta línea recta, la carga elemental e es la pendiente.

7. Experimento del movimiento browniano ( opcional)

1) Ajuste de Aparato

a) mover el cañón objetivo hacia atrás para separarla de la cámara de aceite y vuelva a

colocar el objetivo 60 con el 120 uno;

b) Mantener "Timing Start / Stop" botón presionado durante 5 segundos para cambiar el

12

plato de la balanza a los tipos B (0,04 mm / div);

c) Ajuste barril objetivo y el equilibrio de voltaje, asegúrese de equilibrio de la flotabilidad,

la fuerza del campo eléctrico y la gravedad de una gota de aceite;

d) Registrar las posiciones (sólo dirección horizontal) de la gota de aceite en la placa de la

escala de cada 5 ó 10 s. Tome los datos de al menos 500.

2) Tratar los datos y la trama (x) ~ x gráfica

Encuentre los valores máximos y mínimos de los datos registrados, determinar el tamaño de

paso , los números del grupo, y los puntos de frontera de todos los grupos, calcular el número

de datos en todos los grupos, en una lista tabla de distribución de frecuencias, asegúrese de

histograma de frecuencias , y finalmente dibujar la curva de distribución.

El siguiente es un ejemplo de conjunto con un número total n = 651 datos.

a. Tabla de Distribución de la frecuencia de desplazamiento de partículas.

El tamaño del paso en la siguiente tabla es x=3, es decir, los tiempos de desplazamiento en

el rango de -1 a 1 es 201, en -1--4 es 128,... (x) x es igual a las veces en un grupo dividido

por los tiempos totales de los registros.

b. Histograma de la frecuencia de desplazamiento

Dibuje el histograma de frecuencia de desplazamiento de acuerdo con la tabla de distribución.

Desplazamiento

Frecuencia vi

vi / n

n

vi / n i 1

-15

-12

-9

-6

-3

0

3

6

9

12

15

2

9

23

70

128

201

117

65

20

13

3

0.0031

0.0138

0.0353

0.1075

0.1966

0.3088

0.1797

0.0998

0.0307

0.0200

0.0046

0.0031

0.0170

0.0522

0.1598

0.3564

0.6651

0.8448

0.9447

0.9754

0.9954

1.0000

13

i

Figura 4 Histograma de frecuencia de desplazamiento

c. Terreno línea recta utilizando papel de probabilidad normal

En el papel de probabilidad normal, el eje vertical es la función

de distribución (x) y el eje horizontal es el desplazamiento de

partícula x, es decir,

( x) = vi

i l n

donde i is frecuencia, n es el total data datos, y i/n es la probabilidad de desplazamiento x en

el grupo i.

14

Si se obtiene una línea recta en el papel de probabilidad normal, x sigue la distribución normal.

Utilizar los datos de la tabla anterior para trazar el gráfico, una línea recta que se obtiene como

se muestra en la figura 5 indica que x sigue una distribución normal.

Figura 5 Desplazamiento de frecuencia en el papel de probabilidad normal. 3) La limpieza post-experimento

Tras el experimento, los electrodos y canal de aceite se deben limpiar a lo largo con un paño seco (Advertencia: apague la electricidad antes de limpiar los electrodos y canal de aceite).

Instrucciones de uso del pulverizador de aceite

a) Chupe de aceite en una bureta o una jeringa de la botella de aceite.

b) Añadir el aceite en el depósito de aceite del pulverizador. Altura Petróleo 3-5 mm es suficiente

(no añadir aceite a fluir sobre la parte superior de la boquilla pequeña en el interior).

c) La salida del pulverizador es frágil, coloque la punta de salida fuera de la apertura del abanico

de aceite de la cámara de la gota de aceite, con una distancia de 1-2 mm para rociar la gota de

aceite en la cámara (no necesita insertar la punta en el orificio de abertura ).

d) Si existe aceite restante en el almacenamiento, mantenga el pulverizador en dirección hacia

arriba (por ejemplo, colocarlo en una taza) para evitar fugas de aceite.

e) Al final de cada semestre, verter el aceite del pulverizador y una pizca de un par de veces para

vaciar el pulverizador.

15

8. Lista de Partes

No Nombre Cantidad

1 Unidad principal 1

2 Aceite pulverizador 1

3 Cuentagotas 1

4 Objetivo x120 1

3 Botella de aceite 1

4 LCD con una fuente de alimentación de 12 V

DC

1