DOŚWIADCZENIE MILLIKANA

Podobne dokumenty
1 Doświadczenie Millikana - e-doświadczenie Pole Elektryczne

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 13: Współczynnik lepkości

Temat: Badanie pola elektrycznego między okładkami kondensatora płaskiego.

Ćw. M 12 Pomiar współczynnika lepkości cieczy metodą Stokesa i za pomocą wiskozymetru Ostwalda.

Wyznaczanie sił działających na przewodnik z prądem w polu magnetycznym

Wyznaczanie stosunku e/m elektronu

Wyznaczanie współczynnika załamania światła

POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA w Kielcach WYDZIAŁ MECHATRONIKI I BUDOWY MASZYN KATEDRA URZĄDZEŃ MECHATRONICZNYCH LABORATORIUM FIZYKI INSTRUKCJA

WYDZIAŁ LABORATORIUM FIZYCZNE

Odp.: F e /F g = 1 2,

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA ŚWIATŁA METODĄ SZPILEK I ZA POMOCĄ MIKROSKOPU

Badanie rozkładu pola elektrycznego

WYZNACZANIE PRACY WYJŚCIA ELEKTRONÓW Z LAMPY KATODOWEJ

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 9: Swobodne spadanie

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY NA PODSTAWIE PRAWA STOKESA

Elektrostatyka, część pierwsza

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 51: Współczynnik załamania światła dla ciał stałych

Elektrostatyka. A. tyle samo B. będzie 2 razy mniejsza C. będzie 4 razy większa D. nie da się obliczyć bez znajomości odległości miedzy ładunkami

Ćwiczenie nr 31: Modelowanie pola elektrycznego

Badanie ciał na równi pochyłej wyznaczanie współczynnika tarcia statycznego

Ćwiczenie nr 43: HALOTRON

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Kaliszu

Sposób wykonania ćwiczenia. Płytka płasko-równoległa. Rys. 1. Wyznaczanie współczynnika załamania materiału płytki : A,B,C,D punkty wbicia szpilek ; s

30P4 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - IV POZIOM PODSTAWOWY

Pomiar indukcji pola magnetycznego w szczelinie elektromagnesu

3.5 Wyznaczanie stosunku e/m(e22)

Badanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2)

25 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII POZIOM ROZSZERZONY. (od początku do prądu elektrycznego)

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego

Podstawy niepewności pomiarowych Ćwiczenia

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Kaliszu

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

Wyznaczanie współczynnika załamania światła za pomocą mikroskopu i pryzmatu

KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI dla uczniów gimnazjów. Schemat punktowania zadań

ĆWICZENIE NR 79 POMIARY MIKROSKOPOWE. I. Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z budową mikroskopu i jego podstawowymi możliwościami pomiarowymi.

Człowiek najlepsza inwestycja FENIKS

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

2 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘŻEŃ

MAGNETYZM, INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA. Zadania MODUŁ 11 FIZYKA ZAKRES ROZSZERZONY

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Efekt Halla. Cel ćwiczenia. Wstęp. Celem ćwiczenia jest zbadanie efektu Halla. Siła Loretza

WOJEWÓDZKI KONKURS Z FIZYKI DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ROK SZKOLNY 2016/2017, ETAP REJONOWY

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY NA PODSTAWIE PRAWA STOKESA

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW. Ćwiczenie N 2 RÓWNOWAGA WZGLĘDNA W NACZYNIU WIRUJĄCYM WOKÓŁ OSI PIONOWEJ

POWTÓRKA PRZED KONKURSEM CZĘŚĆ 14 ZADANIA ZAMKNIĘTE

Ruch ładunków w polu magnetycznym

DOKŁADNOŚĆ POMIARU DŁUGOŚCI

Wyznaczanie współczynnika załamania światła za pomocą mikroskopu i pryzmatu

KONKURS FIZYCZNY dla uczniów gimnazjów województwa lubuskiego 27 stycznia 2012 r. zawody II stopnia (rejonowe)

BADANIE STANÓW RÓWNOWAGI UKŁADU MECHANICZNEGO

ELEKTROSTATYKA. cos tg60 3

DOKŁADNOŚĆ POMIARU DŁUGOŚCI 1

PRZYRZĄD DO BADANIA RUCHU JEDNOSTAJNEGO l JEDNOSTANIE ZMIENNEGO V 5-143

Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego Ziemi za pomocą busoli stycznych

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA SZKŁA ZA POMOCĄ SPEKTROMETRU.

POMIAR ODLEGŁOŚCI OGNISKOWYCH SOCZEWEK. Instrukcja wykonawcza

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne. opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego

WYMAGANIA EDUKACYJNE FIZYKA ROK SZKOLNY 2017/ ) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych

BADANIE PROSTEGO I ODWROTNEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO I JEGO ZASTOSOWANIA

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI Z ASTRONOMIĄ

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego zadania fizyka, wzory fizyka, matura fizyka

Doświadczalne badanie drugiej zasady dynamiki Newtona

Wyznaczanie modułu Younga metodą strzałki ugięcia

WYZNACZANIE PROMIENIA KRZYWIZNY SOCZEWKI I DŁUGOŚCI FALI ŚWIETLNEJ ZA POMOCĄ PIERŚCIENI NEWTONA

Szczegółowy rozkład materiału z fizyki dla klasy II gimnazjum zgodny z nową podstawą programową.

E1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA

Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

25P3 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - III POZIOM PODSTAWOWY

Sprawozdanie z zajęć laboratoryjnych: Fizyka dla elektroników 2

CZUJNIKI POJEMNOŚCIOWE

Analiza zderzeń dwóch ciał sprężystych

SPRAWDZENIE PRAWA OHMA POMIAR REZYSTANCJI METODĄ TECHNICZNĄ

Zadanie 106 a, c WYZNACZANIE PRZEWODNICTWA WŁAŚCIWEGO I STAŁEJ HALLA DLA PÓŁPRZEWODNIKÓW. WYZNACZANIE RUCHLIWOŚCI I KONCENTRACJI NOŚNIKÓW.

Systemy Ochrony Powietrza Ćwiczenia Laboratoryjne

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA SZKŁA ZA POMOCĄ SPEKTROMETRU CZĘŚĆ (A-zestaw 1) Instrukcja wykonawcza

Elektrostatyczna energia potencjalna. Potencjał elektryczny

Anna Nagórna Wrocław, r. nauczycielka chemii i fizyki

LABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE. ĆWICZENIE NR 4 Pomiar współczynników pochłaniania i odbicia dźwięku oraz impedancji akustycznej metodą fali stojącej

LIV OLIMPIADA FIZYCZNA 2004/2005 Zawody II stopnia

Ćwiczenie: "Kinematyka"

Ćw. nr 31. Wahadło fizyczne o regulowanej płaszczyźnie drgań - w.2

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY Z PRAWA STOKESA

Ćwiczenie 1 Metody pomiarowe i opracowywanie danych doświadczalnych.

Ć W I C Z E N I E N R J-1

Energia promieniowania termicznego sprawdzenie zależności temperaturowej

E 6.1. Wyznaczanie elementów LC obwodu metodą rezonansu

Ć W I C Z E N I E N R E-15

KONKURS FIZYCZNY dla uczniów gimnazjów województwa lubuskiego 27 stycznia 2012 r. zawody II stopnia (rejonowe) Schemat punktowania zadań

II. Badanie charakterystyki spektralnej źródła termicznego promieniowania elektromagnetycznego

Analiza zderzeń dwóch ciał sprężystych

KOD UCZNIA KONKURS FIZYCZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW III ETAP WOJEWÓDZKI. 10 stycznia 2014

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 53: Soczewki

WYMAGANIA EDUKACYJNE FIZYKA STOSOWANA II Liceum Ogólnokształcące im. Adama Asnyka w Bielsku-Białej

Dynamika ruchu postępowego, ruchu punktu materialnego po okręgu i ruchu obrotowego bryły sztywnej

F = e(v B) (2) F = evb (3)

ĆWICZENIE 41 POMIARY PRZY UŻYCIU GONIOMETRU KOŁOWEGO. Wprowadzenie teoretyczne

ZJAWISKO PIEZOELEKTRYCZNE.

KARTOTEKA TESTU I SCHEMAT OCENIANIA - gimnazjum - etap wojewódzki. Rodzaj/forma zadania. Max liczba pkt. zamknięte 1 1 p. poprawna odpowiedź

Transkrypt:

DOŚWIADCZENIE MILLIKANA Wyznaczenie wartości ładunku elementarnego metodą Millikana Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest wyznaczenie ładunku elementarnego ( ładunku elektronu) metodą zastosowaną przez R.A Millikana Wstęp: W eksperymencie Millikana obserwuje się ruch małych elementów ośrodka ciągłego naładowanych elektrycznie. Ruch ten odbywa się pod wpływem sił pola grawitacyjnego oraz wytwarzanego pola elektrycznego. W swym doświadczeniu wykonanym metodą kroplową Millikan obserwował ruch kropelek oliwy, elektryzowanych przez tarcie przy ich rozpylaniu, między okładkami płaskiego kondensatora ustawionego poziomo. I. Zagadnienia teoretyczne: Ruch ciała naelektryzowanego w polu elektrycznym, Ruch ciała w ośrodku lepkim, Metody wyznaczania wartości ładunku elementarnego. II. Budowa układu doświadczalnego: Aparat Millikana jest przeznaczony do wyznaczenia ładunku elementarnego e. Do cylindrycznej komory, której ścianki górna i dolna tworzą kondensator płaski, wprowadzane są za pomocą rozpylacza kropelki oleju. Ładują się one przez tarcie o ścianki dyszy rozpylacza oraz o powietrze. Mikroskop, zamocowany z boku komory, pozwala obserwować ruch tych kropelek i mierzyć ich prędkości. Określenie prędkości wznoszenia się i opadania kropelek w polu elektrycznym kondensatora pozwala wyznaczyć wielkość zgromadzonego na nich ładunku elektrycznego.

Elementy składowe aparatu Millikana, używanego w eksperymencie przedstawione zostały na rysunkach 1 i 2. Rys. 1. Aparat Millikana, widok z przodu Rys.2 Aparat Millikana, widok z tyłu 1) Rozpylacz oleju z gumową gruszką 2) Kondensator Millikana 3) Oświetlacz halogenowy 4) Uchwyt na źródło promieniotwórcze 5) Mikroskop 6) Podstawa aparatu z gniazdem uziemienia W górnej elektrodzie kondensatora znajduje się niewielki otwór przeznaczony do wprowadzenia kropelek oleju. Odległość pomiędzy okładkami kondensatora d = 2,50 mm ± 0,01 mm, maksymalne napięcie przykładane do jego okładek nie powinno przekraczać 500 V DC

III. Podstawy teoretyczne: Rys. 3. Schemat podłączeniowy zestawu doświadczalnego Zasilacz prądu stałego ładuje kondensator Millikana do pewnego napięcia. W polu elektrycznym kondensatora obserwuje się ruch wznoszący i opadający naładowanej kropelki oleju. Mierząc czas poruszania się kropelki oleju i drogę jaką przebywa można wyznaczyć jej prędkość. Wprowadźmy następujące oznaczenia: prędkość opadania kropli w polu elektrycznym υd, prędkość wznoszenia kropli w polu elektrycznym υg, napięcie na okładkach kondensatora U,

ładunek kropelki oleju Q = n e, promień kropelki r, odległość między płytkami kondensatora d = 2,5 mm ± 0,01 mm, gęstość oleju silikonowego ro = 1,075 10 3 kg/m 3, gęstość powietrza rp = 1,293 kg/m 3, lepkość powietrza h = 1,82 10-5 kg/(m s), przyspieszenie ziemskie g = 9,81 m/s 2. Na kropelkę o promieniu r i ładunku elektrycznym Q, poruszającą się pionowo pomiędzy płytkami naładowanego kondensatora płaskiego, działają cztery siły: ciężar kropli, siła wyporu, siła oporu ośrodka (siła Stokesa) oraz siła elektrostatyczna. Kropelka oleju porusza się ruchem jednostajnym, co oznacza, że działające na nią siły równoważą się. Korzystając z przyjętych powyżej oznaczeń warunki równowagi sił działających na kropelkę można sformułować następująco dla ruchu kropli pionowo w dół: (1) oraz podczas ruchu kropli pionowo do góry. (2) Równania (1) i (2) zawierają cztery niewiadome: promień kropli r, jej ładunek Q oraz prędkości poruszania się, υd i υg. Jeżeli możliwe jest wyznaczenie prędkości opadania kropli, ud i wznoszenia się, υg, to z zależności (1) i (2) można znaleźć pozostałe niewiadome. Ładunek kropelki Q wyrazi się wzorem: (3) gdzie: (3a)

Natomiast promień kropli r jest równy (4) gdzie, (4a) IV. Przebieg ćwiczenia: Czynności wstępne - Za pomocą śrub regulacyjnych znajdujących się w podstawie statywu wypoziomować aparat Millikana. - Zacisk uziemienia znajdujący się w podstawie aparatu połączyć z zaciskiem uziemienia w zasilaczu. - Zaciski lampy oświetleniowej znajdującej się na aparacie Millikana połączyć z wyjściem 6,3 V AC zasilacza. - Do komory kondensatora wprowadzać kropelki oleju przez kilkakrotne naciśnięcie gumowej gruszki umieszczonej u dołu aparatu Millikana. - Podczas obserwacji należy regulować położenie mikroskopu śrubą mikrometryczną tak, żeby pojawiające się kropelki oleju były ostro widoczne w centrum pola obserwacji. - Jeżeli obserwowane kropelki nie opadają jednostajnie i ich ruch jest wyraźnie turbulentny, wtedy okienko obserwacyjne należy dodatkowo uszczelnić za pomocą szklanej pokrywki (18 mm 18 mm) posmarowanej olejem. Wykonanie: Podłączyć układ doświadczalny zgodnie z rysunkiem 3 Posługując się płytką ze skalą mikrometryczną wykonać kalibrację skali okularu mikroskopu i wyznaczyć drogę cząstki

Do kamery Millikana wprowadzić kropelki oleju za pomocą rozpylacza - Wybrać kroplę, która jest naelektryzowana (tzn. reaguje na zmiany kierunku pola elektrycznego). - Dla każdego napięcia roboczego (400 V, 450 V, 500 V ) wykonać po 5 pomiarów - Na sekundomierzu zmierzyć czasy wznoszenia się i opadania wybranej kropli, czynność tę wykonać dla 14 do 20 obiegów cząstki - Wyznaczyć czasy opadania i wznoszenia cząstek. - Na podstawie danych wyznaczyć prędkość opadania υd, prędkość wznoszenia υg oraz promień cząstki - r i ładunek cząstki- Q. Uzyskane wyniki przedstawić na wykresie zależności Q(r). Błędy pomiarowe: -Błąd pomiaru prędkości oszacować metodą różniczki zupełniej -Wyznaczyć średnią wartość ładunku elektronu i jej odchylenie standardowe Literatura: [Anderson 1966], Anderson D. L. Odkrycie elektronu, Warszawa: PWN 1966 [Millikan 1911], Millikan R.A. The isolation of an Ion, a precision measurment of its charge, and the correction of Stoke s law, Phys.Rev. 32,349-397 (1911) [Szczeniawski1980] Szczeniawski Sz. Fizyka doświadczalna cz. III- elektryczność i magnetyzm s. 54-55 Warszawa: PWN 1980 [Szydłowski 1989] Szydłowski H. Pracownia fizyczna s 240-244 Warszawa PWN 1984 [Wróblewski [1984] Wróblewski, A.K.; Zakrzewski J.A. Wstęp do fizyki tom 1 s 240-307 Warszawa: PWN 1984 [Wróblewski [1991] Wróblewski, A.K.; Zakrzewski J.A. Wstęp do fizyki tom 2 s 60-66 Warszawa: PWN 1991 Instrukcja obsługi ćwiczeń Ładunek elementarny i doświadczenie Millikana, Zestaw do doświadczenia Millikana, PHYWE Systeme GmbH&Co.KG