432 ミリカンの油滴実験-Ver. FAQ− 432 ミリカンの油滴実験-Ver. FAQ-
432 電子の電荷（電気素量e）の測定-Ver. FAQ-
[ミリカンの油滴実験]

このページは,９,10班がうけた質問とその解答を記してあります.
Reportの点数は100点からの減算になります.

質問1:この実験の目的を述べよ.(不正解で-5点)
解答1:
ミリカンの実験を行って電気素量e測定し、併せて実験の原理･歴史的意義を理解する.
解説1:
まるまるこの一文を暗記する.ただ「電気素量eを求める.」だけでは減点.

質問2:この実験の原理を述べよ.Part1(不正解で-5点)
解答2:
  1. 電極間に油滴を散布する.
  2. すると,電極間に電場をかけていない時は油滴は落下する.
    ただし油滴にかかる重力Mgと落下するときにかかる抵抗力R[N]が釣り合うと油滴は等速度で落下する.
  3. このとき,その油滴の落下速度voを測定すると,油滴にかかる抵抗力が分かるので(ストークスの法則)その油滴の半径r[m]が分かる.
解説2:
間違えても”実験の手順”を言わないように.指導書では”ストークの法則” となっているが,これは間違い!! ”ストークスの法則”が正解.

質問3:この実験の原理を述べよ.Part2(不正解で-5点)
解答3:
  1. 電極に下向きの400[V]の電圧をかける.
  2. 油滴は負の電荷を帯びているので上昇する.
  3. この時,油滴の上昇速度vuを測定すると,油滴の半径r[m]が分かっているので,油滴が持っている電荷q[C]が求まる.
解説3:
”電極に下向きの電場をかける”も可.(たぶん）
ちなみに電場の大きさは

より

である.

質問4:この実験の原理を述べよ.Part3(不正解で-5点)
解答4:
  1. 測定ﾃﾞｰﾀの差分をランダムに取り,グラフにプロットする（縦軸：ﾃﾞｰﾀの個数n,横軸：油滴の荷電量q[C]).
  2. グラフのピークとピーク(極大値のこと)を見るとある数の整数倍であることが分かる.
  3. そのある数が電気素量eである.
解説4:
多分プログラムのアルゴリズム等は聞いてこないと思う.
ただどうやって電気素量eを油滴の半径r[m]と油滴のもつ荷電量q[C]から求めていくのかを聞いてくる.
ちなみに,電気素量eは,
e≒1.602×10-19

である.

質問5:@極板間の電位差,A極板の間隔,B空気の粘性率の単位　をそれぞれ述べよ.(不正解で-5点)
解答5:
下の表参照のこと.
この実験における値
極板間の電位差　　　V[V]400[V]
極板間隔　　　　　　 　d[m]5.0×10-3[m]
空気の粘性率 η[N・s/m2]1.81×10-5[N・s/m2]
油滴の密度　　　ρ[kg/m3]915[kg/m3]
重力の加速度　 　g[m/s2]9.8[m/s2]

解説5:
空気の粘性率の単位の中の”S”は時間[sec]の”ｓ”のことである.特に変わった意味は無い.
そのことを下に示す.
単位　R:抵抗力[N],r:油滴の半径[m],η:空気の粘性率[?],ｖ:油滴の速度[m/s]


というふうになる.

質問6:実験により得られた電気素量eの測定値と理論値との誤差は何％か.(不正解で-5点)
解答6:
9,10班では,以下のグラフを参考にした結果,誤差は81.3%であった.

Gragh No.Contents
1油滴No.-油滴の持つ荷電量ｑ×10-20[C]
2油滴の半径ｒ[m]-油滴の持つ荷電量q×10-20[C]
3油滴の持つ荷電量q×10-20[C]-油滴の個数[個]　Vol.1
4油滴の持つ荷電量q×10-20[C]-油滴の個数[個]　Vol.2

解説6:
これは,ただ”〜％”といえばO.K.だった.
うまく並べば質問を最初に受ける人だけ求めていればよかったりする.なんせ数値を言うだけなので.
誤差の原因の主なものは,

以上,質問とその対策は終わりである.ただ必ずしも同じ質問をするかどうかは分からないので, 誰かがどのようなことを質問するのかを聞きに行くことをお勧めする.
聞きに行けば絶対質問とその答えを全て教えてくれるのでささやかなことでも聞きに行くこと!!

では,成功を祈る.

<<< BACK

Takuya HIRAMATSU
hiramatu@eces.numazu-ct.ac.jp