专利名称：密立根油滴实验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大学物理实验装置，主要涉及一种密立根油滴实验数据采集、传送和实时处理系统，属于大学物理实验仪器领域。
背景技术：
密立根油滴实验是美国物理学家密立根从1909到1917年所作的测量微小油滴上所带电荷的工作。在此实验中，密立根精确测定了电子的电荷数值，直接验证了电荷的不连续性，其结论在物理学发展史上具有重要的意义。密立根先生于1923年获得诺贝尔物理学奖。由于电子电量(即基元电荷电量)属于微小物理量的观测，此实验有相当的难度的。它对实验者的科学态度、严格的操作规程和数据处理方法都是一个考验，也正是因为这个原因，密立根油滴实验成为近代物理的重要实验项目之一，是实验物理的典范，是启发性实验的代表作。大学物理实验教学中，密立根油滴实验多采用静态法，其原理如下用喷雾器将油滴喷入两块相距为d的水平放置的平行极板之间。油滴在喷射时由于摩擦，一般都是带电的。设油滴的质量为m，所带的电量为q，两极板间的电压为U，则油滴在平行极板间将同时受到两个力的作用一个是重力mg，一个是静电力qE。调节两极板间的电压U,可使该两力达到平衡，这时有mg = qE = q—(1)
d由上式可见，为了测量油滴所带的电量q，除了测量U和d外，还需要测量油滴的质量m。由于m很小，需用如下特殊方法测定平行极板不加电压时，油滴受重力作用而加速下降。由于空气阻力的作用，油滴下降一段距离达到某一速度ν后，阻力与重力mg平衡(油滴的体积很小，空气浮力忽略不计)，油滴将勻速下降。根据斯托克斯定律，油滴勻速下降时fr = 63ianv = mg(2)式中η是空气的粘滞系数，a是油滴的半径。由于表面张力的原因，油滴总是呈小球状。设油滴的密度为P，油滴的质量m可以
一 4 3 用下式表不-.m = -na ρ。则油滴的半径O = ^^。对于半径小于10_6米的小球，其半径接近于空气中分子
间距的大小，这时空气这种介质不能再被认为是连续介质，因而空气的粘滞系数应作如下修正
3
这时斯托克斯定律应改为
式中b为修正常数，b = 6. 17 X 10-6m · cm(Hg)，ρ为大气压强，单位用厘米汞柱，即 cm(Hg)表示。得
权利要求
1.提供了一种密立根油滴实验数据的采集、传送和实时处理装置，包括油滴仪、CRT 显示器、喷雾器、嵌有单片机的电路板、蓝牙发射模块、与单片机相连用于实验数据显示的显示器、用于实验数据收集和实时处理的配置蓝牙接收模块的计算机和数据处理程序，其特征在于使用该电路板上的单片机进行计时，将平衡电压拨为0V，油滴开始下落一格，受重力和空气粘滞阻力共同作用，变为勻速直线运动。油滴到达在1格时，学生按油滴仪面板上的“计时”按键，单片机计时开始，当油滴运动到6格时的瞬间，学生再次按下“计时”按键，单片机计时结束，并将时间数据实时传送并显示在与其相连接的显示器上，待学生全部测量所需数据后，按下嵌有单片机的电路板上的“发送”按钮，包含上述数据和学生编号和姓名的数据包经蓝牙发射模块发送到所述计算机上，再由计算机对数据进行存储和后续处理。
2.根据权利要求1所述的装置，所述用于实验数据显示的显示器为液晶显示器。
3.根据权利要求1所述的装置，所述嵌有单片机的电路板上还设置有的“删除”键，用于在实验过程中删除操作错误的实验数据。
全文摘要
提供了一种密立根油滴实验数据的采集、传送和实时处理装置，其特征在于使用该电路板上的单片机进行计时，将平衡电压拨为0V，油滴开始下落一格，受重力和空气粘滞阻力共同作用，变为匀速直线运动。油滴到达在1格时，学生按油滴仪面板上的“计时”按键，单片机计时开始，当油滴运动到6格时的瞬间，学生再次按下“计时”按键，单片机计时结束，并将时间数据实时传送并显示在与其相连接的显示器上，待学生全部测量所需数据后，按下嵌有单片机的电路板上的“发送”按钮，包含上述数据和学生编号和姓名的数据包经蓝牙发射模块发送到所述计算机上，再由计算机对数据进行存储和后续处理。
文档编号G09B23/18GK102509497SQ20111028985
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者任芝, 张晓宏, 李松涛, 闫占元 申请人:华北电力大学(保定)