(A+) 일반물리학실험 3 - 밀리컨 유적 실험

목차

1. 실험 목적

2. 실험 원리
1) 전자의 전하량을 계산하는 방법

3. 실험 기구 및 재료

4. 실험 방법

5. 측정값

6. 실험 결과

7. 결과에 대한 논의
1) 이론과의 비교
2) 오차의 원인과 개선점
3) 질문 및 토의

8. 결론

9. 참고문헌

본문내용

실험 목적
대전된 기름방울을 균일한 전기장 속에서 운동시켜 관찰된 운동으로부터 기름방울의 전하를 직접 측정하고, 측정한 전하가 전자 전하의 정수배라는 사실로부터 전자 하나의 전하를 구한다.

실험 원리
배경
전하는 임의의 양으로 나타나는 것이 아니라 기본전하의 배수로 나타난다. 그 기본 전하를 측정하기 위해 밀리컨은 한 기름방울이 가지고 있는 전하량을 일정한 크기의 전기장 안에서 기름방울이 받는 힘들의 관계를 이용하여 측정하는 기름방울 실험을 고안하였다.
이 실험에서는 중력과 전자기력의 영향 하에서 질량이 10^-12 g 정도인 전하를 띤기름방울의 운동을 관측한다. 전기장이 없는 상태에서 공기 중에서 유적이 떨어지는 속도를 측정하고 이에 스톡스의 법칙을 적용하여 유적의 질량을 계산할 수 있다. 다음으로 전기장을 가한 후 이의 영향으로 유적이 부상하는 속도를 측정하여 유적에 작용하는 전기장의 힘, 그리고 이에 비례하는 유적의 전하를 계산할 수 있다.
한 유적에 작용하는 힘을 분석하여 유적이 가지고 있는 총 전하량을 결정하는데 필요한 공식을 찾을 수 있다.

전자의 전하량을 계산하는 방법
유적의 반지름을 아래의 식으로 계산한다.
a=√9ηv/2gρ

유적의 질량을 아래의 식으로 계산한다.
mg=4/3 πa^3 ρg

유적에 작용하는 전기장을 아래의 식으로 계산한다.
E=V/d

유적의 전하를 아래의 식으로 계산한다.
q_1=mg/E ((v+v_1^'))/v
한 유적에서 측정된 유적의 전하는 기본 전하량의 매우 큰 배수이므로 우선 표를 만들어 전하량의 차이를 계산한 후 기본전하에 근접하도록 적절한 정수로 나누어 기본 전하량을 구하고, 얻어진 계산 값들의 평균값을 알려진 기본전하 e와 비교한다.

참고 자료

PASCO, Millikan Oil drop Experiment Manual,
https://www.pasco.com/prodCatalog/AP/AP-8210_millikan-oil-drop-apparatus/
밀리컨 유적 실험 매뉴얼, 부산대학교 물리학과-물리전공실험, http://phys.pusan.ac.kr