Составители:
Рубрика:
O
X
v = const
E
F = -kv
cE
F = -m g
0A
mg
qE
Рис. 2.3: Силы, действующие на каплю при наличии электростатического поля
Как и в случае свободного падения капли рассмотрим установившийся режим
движения. Закон Ньютона в проекции на ось X и с учетом, что a =0, примет вид:
−(m − m
0
)g + qE + kv
E
=0 (2.3)
Откуда
v
E
=
−qE −(m −m
0
)g
k
, (2.4)
где v
E
- установившаяся скорость масляной капли в электростатическом поле кон-
денсатора; v
E
> 0, если капля движется вверх, v
E
< 0, если капля движется вниз.
Выражение (2.4) справедливо и в том случае, если электростатическая сила qE
направлена вниз и, следовательно, qE < 0. Из (2.2) и (2.4) получим:
q =
(v
E
+ v
g
)k
E
(2.5)
Определение элементарного заряда посредством вычисли-
тельного эксперимента
Из уравнения (2.5) следует, что измеряя установившиеся скорости v
g
и v
E
в отсутст-
вие электростатического поля и при его наличии соответсвенно, можно определить
заряд капли, если известен коэффициент k =6πηr.
Казалось бы, для нахождения k достаточно измерить радиус капли (вязкость
воздуха известна из других экспериментов). Однако прямое измерение этого ради-
уса с помощью микроскопа невозможно: r имеет порядок величины 10
−4
−10
−6
см
, что сравнимо с длиной световой волны. Поэтому микроскоп дает лишь дифрак-
ционное изображение капли, не позволяя измерить ее действительные размеры.
Сведения о радиусе капли можно получить из экспериментальных данных о ее
движении в отсутствие электростатического поля. Зная v
g
и учитывая, что
m −m
0
=
4
3
πr
3
(ρ −ρ
0
),
где ρ - плотность масляной капли, из (2.2) получим:
r =
s
9ηv
g
2g(ρ −ρ
0
)
(2.6)
23
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- …
- следующая ›
- последняя »
