密立根MOD9G使用说明书new高特资料.docx
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密立根MOD9G使用说明书new高特资料
MOD-9G型密立根油滴仪
使
用
说
明
书
南京流畅电子仪器有限责任公司
南京高特电子科技有限公司
密立根油滴仪使用说明书
一、主要技术参数
平均相对误差：
≤3％
极板电压：
DC0～900V
升降电压：
DC200V～300V
数字电压表：
0～999V±1V
数字秒表：
O～99.9秒
分划板刻度：
重直线视场2㎜，分10格，每格实际值0.2mm
电源：
AC220V，50HZ
显微镜：
总放大位数60X
二、仪器简介：
（一）油滴盒是本仪器很重要部件,机械加工要求很高，其结构见图一
图一
1．油雾室2．油雾孔开关3.防风罩4．上电极板
5．胶本圆环6．下电极板7．底板8．上盖板
9．喷雾口10．油雾孔11．上电极板压簧
l2．上电极板电源插孔l3．油滴盒基座
油滴盒防风罩前装有测量显微镜，通过胶木圆环上的观察孔观察平行极板间的油滴。
监视器显示屏上有分划板，其总刻度相当于线视场中0.200厘米，用以测量油滴运动的距离
。
分划板的刻度如图二所示。
分划板中间的横向刻度尺是用来测量布朗运动的。
图二
（二）仪器面板结构如图三所示。
图三
1．电源开关按钮：
按下按钮，电源接通，整机工作；
2．功能控制开关：
有平衡、升降、测量三档（分别配有指示灯显示相应状态）。
（1）当按下“平衡”按钮时，此时极板上加载了0-500V左右平衡电压，可用平衡电压调节旋钮3来调节平衡电压大小，使被测量油滴处于平衡状态；
（2）按下“提升”按钮时，上下电极在平衡电压的基础上自动增加DC200V
～300V的提升电压；
（3）按下“下降”按钮时，极板间电压为0V，被测量油滴处于被测量阶段而
匀速下落，在“0”起始刻度线处按下“计时/暂停”按钮开始计时；油滴下落到“6”（即预定距离）时，迅速按下“计时/暂停”按钮，同时停止计时；
本机也可机外用秒表等计时工具计时。
3．平衡电压调节旋钮：
可调节极板间的电压，电压变化范围
DC0～500V左右；
4．计时/暂停按钮，开启计时器和停止计时器按键；
5．视频输出插座：
CCD摄像头用，输出至监视器，监视器阻抗选择开关拔至75欧处；
6．照明灯室：
内置半永久性照明灯，单灯使用寿命大于三年；
7．水泡：
调节仪器底部两只调平螺丝，使水泡处于中间，此时仪器处于
水平位置；
8．上、下电极：
组成一个平行板电容器，加上电压时，板间形成相对均匀
电磁场，可使带电油滴处于平衡状态（参见实验原理）；
9．秒表复位键：
按一下该键，清除内存，秒表显示“O0.O”秒；
10．“确认”按钮，此按钮分为两个功能：
a、开启仪器时仪器进入参数显示界面，此时按下按键，仪器进入分划板界面；b、仪器进入分划板界面之后，此时仪器处在测量状态，此时按下一次“确认”按键，记录一次测量数据，记录的平衡电压即图二中的提示保存电压，时间为图二中的下落时间，当记录5次数据之后，仪器自动计算实验结果，并在屏幕上显示出来，可以提供参考所选油滴是否合格，此时再次按下“确认”按键，仪器再次进入测量界面，可以重复以上操作；
11．显微镜：
放大暗室油滴图像；
12．CCD摄像头，采集暗盒图像并显示在监视器上。
三、使用
1．打开电源，整机开始预热，预热不得少于5分钟；
2．调节仪器底部左右两只调节螺栓，使水泡指示水平；
3．按复位键，使计时秒表清零；
4．功能键设置到“平衡”，调节电压在250V左右，从油雾室小孔喷入油滴，打开油雾孔开关，油滴从上电极板中间直径0.4mm孔落入电场中。
5．驱走不需要的油滴，直到剩下几颗缓慢运动的为止，选择其中一颗，仔
细调节平衡电压，使油滴静止不动。
6．功能键设置到“下降”，油滴匀速下降，同时计时，下落距离为1.2mm，
即刻度板6格时，再停止计时，同时将功能键设置到“平衡”或“提升”（仪器亦设计了自动恢复“平衡”功能，在计时停止1秒以后，仪器自动恢复到“平衡”状态）。
此时完成一颗油滴的测量阶段。
7、此时可以按下“确认”按键，仪器自动记录一次当前数据，重复以上操作直到测量五次，仪器自动计算实验结果并显示（当判断不合格时，电荷提示为“Err”）；
7如此反复测量多个不同油滴，得到该实验所需数据。
四、注意事项和维修：
1．关于实验油的问题
要做好油滴实验油是很重要的，对油的要求有五条①油要纯净。
②粘滞系数随温度的变化要小。
③雾化时要容易带电，但带电量不能多。
④油的发挥性要小。
⑤油的密度随温度的变化要小。
我们提供的油，能比较好的附合以上五条要求，请勿任意换用别种油。
（也
可以用中华牌70l号钟表油——市场有售）
油的密度随温度的变化关系如下表
t℃
O°
lO°
20°
30°
40°
ρkg/m
991
986
981
976
971
通常可取t=20℃时油的密度ρ=981kg/m计算，引起的最大相对误差（对t=40℃时）
％
如喷雾器损坏或油用完（用油是非常省的）请来函，我们可以提供。
2．关于喷雾器和喷雾方法
我们提供的喷雾器是和我们提供的油相配用的。
优点是雾化的油滴大小合
适，并且比较均匀，没有特别大的油滴。
请勿任意换用别种喷雾器，以免喷出
大颗油滴，堵塞上电极板的落油小孔。
喷雾时喷雾器应竖拿（参看喷雾器盒子上的示意图），食指堵住出气孔，喷
雾器对准油雾室的喷雾口，轻轻喷入少许油即可。
切勿将喷雾器插入油雾室，
甚至将油倒出来。
更不应该将油雾室拿掉后对准上电极板落油小孔喷油。
否则
会把油滴盒周围搞脏，甚至把落油孔堵塞。
如能正确喷雾，油滴盒周围根本不
需要擦洗。
3．关于油滴漂移问题
①水准泡是用来调整油滴盒电极板水平的，水准泡在出厂前已作过调整，
因此切勿拿下来兼作它用。
也勿任意旋动，否则油滴盒电极板不能调到水平，
油滴就要向左右或前后漂移，甚至移出视场。
②检查上电极板有没有放平整，有没有翘起来，否则油滴所受的电场力和
重力不在一条直线上，油滴就要漂移。
4．关于误差
①本仪器在设计时，各部分分担的误差是按误差均分原则分配的。
因此平
衡电压的设计，是简单稳压电源，其稳压性能己能达到要求。
②由于油滴很小（直径约10-6米，质量约10-15千克），单一测量数据的起伏较大，为了减小偶然误差的影响，对同一颗油滴应进行多次测量，约lO次左右。
（如果用平衡法进行实验，则平衡电压和油滴匀速运动时间，都应进行多次测量）。
单一测量允许的相对误差为6％，平均相对误差不大于3％。
五、附件与备件：
电子秒表（精度0.01秒）1只（4型机配用）
喷雾器2只
油2瓶
仪器使用说明书1本
实验指导书1本
注：
本单位长期提供附、零配件和消耗性材料。
六、平衡测量法参考数据：
根据公式
式中油滴的半径
油的密度
重力加速度g=9.79m·sec-2
空气粘滞系数η=1.83×10-5kg·m-1·sec-1
油滴匀速下降距离l=1.2O×10-3m
修正常数b=6.17×10-6m·cm（Hg）
大气压强P=76.0cm（Hg）
平行极板间距离d=5.00×10-3m
将以上数据代入公式得
油滴带电量
库仑①
油滴半径
米
油滴质量
公斤
1．实验时跟踪一颗油滴进行测量：
天气：
雨室温：
t=30℃
No．
V
（volt）
（sec）
（×10-19C）
n
E
（×10-19C）
α
（×10-7m）
m
（×10-15C）
1
419
20.9
3.14
2
1.57
8.70
2.69
2
420
20.3
3.27
2
1.64
3
411
20.7
3.25
2
1.62
4
409
21.0
3.18
2
1.59
5
408
20.8
3.25
2
1.63
6
414
20.9
3.18
2
1.59
7
407
21.4
3.12
2
1.56
8
407
22.2
3.16
2
1.58
9
400
21.7
3.10
2
1.55
10
391
21.5
3.22
2
1.61
1显然，由于油的密度ρ、空气的粘滞系数η，都是温度的函数;重力加速度g和大气压强P随实验地点和条件的变化而变化，因此本式的计算是近似的．在一般条件下，由于这样处理引起的误差约1％左右。
带来的好处是便计算方便得多，这对于作为工科学生的物理实验来说是可取的．如果ρ、g、η、P、d等量都让学生自己测量（当然也可列表备查）·则可作为综合实验安排。
No
V
（volt）
tg
（sec）
q
（×10-19C）
n
E
（×10-19C）
α
（×10-7m）
m
（×10-15kg）
11
386
21.8
3.19
2
1.59
8.15
2.25
12
389
22.1
3.10
2
1.55
13
391
21.6
3.20
2
1.60
14
389
22.4
3.04
2
1.52
15
384
22.0
3.17
2
1.58
16
383
21.8
3.21
2
1.61
8.51
2.52
17
382
22.1
3.16
2
1.58
18
385
22.0
3.15
2
1.58
19
377
22.3
3.15
2
1.58
20
370
23.0
3.06
2
1.53
21
368
22.8
3.12
2
1.56
8.31
2.35
22
363
23.5
3.02
2
1.51
23
355
23.3
3.12
2
1.56
24
354
23.3
3.14
2
1.57
25
352
23.0
3.22
2
1.61
26
349
23.5
3.14
2
1.57
8.18
2.24
27
349
23.3
3.18
2
1.59
28
342
23.9
3.12
2
1.56
29
338
24.0
3.14
2
1.57
30
328
24.3
3.17
2
1.59
31
328
24.2
3.19
2
1.60
8.06
2.14
32
319
24.4
3.24
2
1.62
33
316
24.8
3.18
2
1.59
34
318
25.1
3.11
2
1.55
35
318
24.7
3.18
2
1.59
36
315
24.8
3.19
2
1.60
7.95
2.06
37
315
25.4
3.08
2
1.54
38
305
25.4
3.18
2
1.59
No
V
（volt）
tg
（sec）
q
（×10-19C）
n
E
（×10-19C）
α
（×10-7m）
m
（×10-15kg）
39
296
25.8
3.20
2
1.60
7.78
1.92
40
287
26.0
3.26
2
1.63
41
288
25.9
3.26
2
1.63
42
290
25.9
3.24
2
1.62
43
291
26.7
3.08
2
1.54
44
279
27.7
3.03
2
1.52
45
275
28.1
3.01
2
1.50
46
263
27.3
3.29
2
1.64
7.56
1.77
47
264
27.5
3.24
2
1.62
48
249
29.0
3.16
2
1.58
49
249
29.1
3.14
2
1.57
50
242
29.0
3.26
2
1.63
7.33
1.65
根据以上实验结果可见
①虽然油的挥发性并不大（100℃，盛于烧杯中的油三小时挥发不大于
3％），但由于油滴的面积体积比很大
因此在三小时实验过程中，油挥发掉了约
％
油虽挥发掉了40％，但对电荷e的测定影响不大。
对第l—1O号数据的油滴
=1.59×10-19C
对第4l—50号数据的油滴
=1.59×10-19C
②三小时内50次测量，电荷e的平均值为
=1.59×10-19C
平均相对误差E=1.9％
③50次测量中相对误差大于3％的共10次，占20％。
④雨天对实验无影响。
2．实验时对不同油滴进行测量
天气：
雨室温：
t=28℃
No
V
（volt）
tg
（sec）
q
（×10-19C）
n
e
（×10-19C）
1
233
23.7
4.77
3
1.59
219
24.7
223
23.8
220
24.0
220
24.2
2
191
11.2
18.4
12
1.53
192
11.2
189
11.2
188
11.2
188
11.0
3
335
37.1
1.59
1
1.59
335
37.3
-
-
实验过程中电荷丢失
4
285
17.0
6.37
4
1.59
283
17.2
284
17.2
282
17.1
281
17.1
5
263
15.7
7.8
5
1.56
263
15.7
264
15.7
263
15.8
262
15.7
6
240
30.3
3.06
2
1.53
238
30.7
238
30.7
238
30.2
236
30.5
1.57
根据以上实验结果可见：
①平均值
=1.59×10-19C平均相对误差E=1.9％
②2号油滴如用下式求n，则
这就产生了困难（n取1l还是12），主要原因在于油滴带电较多（最好只
带几个电子）。
平衡电压V较低，匀速下降时间
较短的油滴，带电量较多，
不宜选用。
③3号油滴在实验过程中电荷丢失，请实验时注意此类情况。
以上仅计算了测量误差，未计算仪器误差。
七、注意事项：
1、仪器使用环境：
温度为（0-40℃）的静态空气中。
2、CCD盒、紧定螺钉、摄像头的机械位置不能变更，会对像距及成像角度造成影响。
3、注意调整进油量开关，应避免外界空气流动对油滴测量造成影响。
4、仪器内有高压，实验人员避免用手接触电极（虽然本仪器带有保护功能）。
5、实验前应对仪器油滴盒内部进行清洁，防止异物堵塞落油孔（未接通电源情况下进行）。
6、注意仪器的防尘保护（不用仪器时请盖好机箱盖）。
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