[일반물리] 전자의 비전하 측정

목차

1.제목

2.목적

3.실험원리

4.실험기구 및 장치

5.실험방법

본문내용

1.제목: 전자의 비전하 측정
2.목적: 전기에 의한 전기 전하량을 측정하고 전자에 의한 전하량이 e의 정수배임을 관측 한다.
3.실험원리:
매우 공기의 저항을 받아 일정한 종단속도(終端速度)로 낙하하는 대전(帶電)한 기름방울에 수직상향(垂直上向)의 전기장을 걸었을 때, 기름방울이 가지고 있는 전하의 양에 따라 그 속도가 변화하는 것을 이용한다. 즉 기름방울이 자유 낙하할 때의 속도를 v1, 여기에 전기장 E 를 걸었을 때 기름방울의 상승속도를 v2라 하면, 자유낙하 때에는 중력 mg(m은 기름방울의 질량, g는 중력가속도)가, 상승할 때는 eE－mg(e는 기름방울의 전하)가 기름방울에 작용하는데, 어느 것이나 공기의 저항력과 평형을 이루어 일정한 속도(종단속도)로 움직인다. 스토크스의 징리에(반지름이 r인 물체가 속도 v로 점성 계수가 η인 유체 속을 나아갈 때 물체가 유체로부터 받는 저항력(점성 저항)은 F = 6πηrv 이다.) 의하면, 이 저항력은 6πηav2 (η는공기의 점성도, a는 기름방울의 반지름)가 되어 eE－mg=6πηav2 이 성립한다.
한편, 기름 및 공기의 밀도를 σ및ρ라 하면, 부력(浮力)을 고려하여 m=4/3 ·πa3(σ－ρ) 가 되므로, 이것을 위의 식에 대입함으로써, v1,v2의 실측값으로부터 기름방울의 전하 e를 구할 수 있다.
5.실험방법:(1) 실험장치의 청결상태 및 기름이 있는지 확인한다.
(2) 전원을 켜고 전압조절 단자를 200V∼300V에 고정시킨 후 DMM으로 전압을 측정한다.
(3) 전압 절환 레버를 중립에 두어 전극판에 전압을 걸리지 않도록 한다.
(4) 고무손잡이를 2회 정도 가볍게 눌러 기름을 분사시킨다.
(5) 몇 초 후에 현미경을 잘 조절하여 위로 느리게 운동하는 기름방울 하나를 선택하여 추적한다. (실제로 기름방울은 중력에 의하여 아래로 떨어지는 것이지만 현미경에서는 도립상으로 보여 실제의 운동방향과 반대로 보인다. 이 기름방울은 1회 실험이 완료될 때까지 추적하여야 한다.)

참고 자료

인터넷(네이버 지식iN)