Физика Тема: Цели:

Физика
Тема: Опыт Иоффе – Милликена по определение величины элементарного
заряда.
Цели: Изучить опыт Иоффе - Милликена по определению величины
элементарного заряда.
Задание:
Прочитать описание опыта Иоффе - Милликена по определению величины
элементарного заряда и составить краткий конспект в тетради.
Опыт Иоффе - Милликена
К концу ХIХ века в ряде самых разнообразных опытов было установлено, что
существует некий носитель отрицательного заряда, который назвали
электроном. Однако это была фактически гипотетическая единица,
поскольку, несмотря на обилие практического материала, не было проведено
ни одного эксперимента с участием одиночного электрона. Не было
известно, существуют ли разновидности электронов для разных веществ или
он одинаков всегда, какой заряд несет на себе электрон, может ли заряд
существовать отдельно от частицы.
В общем, в научной среде по поводу электрона ходили горячие споры, а
достаточной практической базы, которая бы однозначно прекратила все
дебаты, не было.
Чтобы найти ответы на вопросы независимо друг от друга два ученых в 19101911 годах провели эксперименты по исследованию поведения одиночных
электронов. Это были русский физик Абрам Иоффе и американский ученый
Роберт Милликен.
На рисунке 1 изображена схема установки, использованной в опыте А. Ф.
Иоффе. В закрытом сосуде, воздух из которого откачан до высокого вакуума,
находились две металлические пластины П, расположенные горизонтально.
Из камеры А через отверстие О в пространство между пластинами попала ли
мелкие заряженные пылинки цинка. Эти пылинки наблюдали в микроскоп.
Рис. 1
Предположим, что пылинка заряжена отрицательно. Под действием силы
тяжести она начинает падать вниз. Но ее падение можно задержать, если
нижнюю пластину зарядить отрицательным зарядом, а верхнюю —
положительным. В электростатическом поле между пластинами на пылинку
станет действовать сила , которая пропорциональна заряду пылинки.
Если mg = Fel, то пылинка будет находиться в равновесии сколь угодно
долго. Затем отрицательный заряд пылинки уменьшали, действуя на нее
ультрафиолетовым светом. Пылинка начинала падать, так как сила ,
действовавшая на нее, уменьшалась. Сообщая пластинам дополнительный
заряд и этим усиливая электрическое поле между пластинами, пылинку снова
останавливали. Так поступали несколько раз.
Опыты показали, что заряд пылинки изменялся всегда скачкообразно, кратно
заряду электрона. Из этого опыта А. Ф. Иоффе сделал следующий вывод:
заряд пылинки всегда выражается целыми кратными значениями
элементарного заряда е. Меньших "порций" электрического заряда,
способных переходить от одного тела к другому, в природе нет. Но заряд
пылинки уходит вместе с частицей вещества. Следовательно, в природе
существует такая частица вещества, которая имеет самый маленький заряд,
далее уже неделимый. Эту частицу назвали электроном.
Значение заряда электрона впервые определил американский физик Р.
Милликен. В своих опытах он пользовался мелкими капельками масла,
наблюдая за их движением в электростатическом поле (рис. 2). В этих
опытах измерялась скорость движения капель масла в однородном
электростатическом поле между двумя металлическими пластинками. Капля
масла, не имеющая электрического заряда из-за сопротивления воздуха и
выталкивающей силы, падает с некоторой постоянной скоростью, так
как
.
Рис. 2
Если на своем пути капля встречается с ионом и приобретает электрический
заряд q, то на нее, кроме силы тяжести
электростатического
поля
сила
.
,
и
Тогда
, действует со стороны
при
установившемся
движении
определить ее заряд.
. Измеряя скорость капли, Милликен смог
Определили, что e=1,6× 10-19 Кл; q = ± Ne, где e — элементарный заряд,
N = 1, 2, 3 ....
Форма отчета: студенты выполняют письменно в тетради
Тема: Электрический ток в электролитах.
Задание:
1. Перечертите таблицу в тетрадь.
Сравнительная характеристика жидких и металлических проводников
Проводники
металлические
жидкие
1. Свободные носители
электрического заряда
2. Вольт – амперная
характеристика
3. Прохождение
электрического тока по
проводнику
4. Формула для расчета
сопротивления
5. Зависимость
сопротивления от
температуры
2. Дайте сравнительную
проводников по плану:
характеристику
металлических
и
жидких
- свободные носители электрического заряда;
- вольт – амперная характеристика;
- прохождение электрического тока по проводнику;
- формула для сопротивления проводника;
- зависимость сопротивления от температуры.
3. Сделайте выводы о сходствах и различиях в электропроводимости
металлических проводников.
Дополнительный вопрос:
1. В чем состоит сходство и различие собственной проводимости у
полупроводников и у растворов электролитов?
Форма отчета: задание выполняется письменно в тетради .