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13 Charge Meter 电荷测量计
课题描述
A lightweight ball is suspended from a thread in the area between two charged plates. If the ball is also charged it will be deflected to one side at a certain angle. What is the accuracy of such a device for measuring the amount of charge on the ball? Optimise your device to measure the smallest possible charge on the ball.
一个轻质小球通过一根线被悬挂在两个带电板之间。如果球也带电,它会以一个特定的角度被偏转到一侧。这种测量小球带电量的装置的精度是多少?优化你的装置用于测量球上可能的最小电荷。
浅析:本题的力学基础很简单,点电荷在匀强电场(近似)中的平衡。显然不同电荷量的小球会偏转的角度不同(角度由小球受到的电场力和重力的比例确定),若需要对电荷测量尽可能灵敏,则需要电荷变化后角度的响应足够灵敏。理论上用偏导关系得到电荷关于角度的误差传递公式来分析这一灵敏度是非常直接的。实验上,本题目的量化和测量都比较简单。
参考文献
每周计划
- 9.11~9.17 :阅读文献并相互交流,设计预实验
- 9.18~9.24 :配置器材,进行实验,优化参数记录数据
- 9.25~10.7 :处理数据,完成开题报告;讨论后续实验计划
活动记录
第一周
第二周
第三周
第四周
建模课第二个课题专用区
本课题的后半程研究由李康贤(建模课)、陶睿阳(建模课)、王煜童(启明星)和刘宇辉(启明星)继续进行。
实验进展记录
2-第09周
周四 04-25
新接手本题目,先利用原有装置来重复已经完成的实验,从而对于实验的数据有第一手的理解。
同时对于模拟仿真的数据进行修正和补充,按照俞老师的建议,加上小球以后模拟出电场分布。
另外一方面,我们正在加紧设计实验装置,并重新审视电量“标准值”的计算方式(用电势除以电容的方法是否可靠),从而提高测量的精度。
2-第10周
周日 04-28
按照周四进行实验。继续设计实验装置并且购置需要的器材。
2-第11周
周二 05-07
搭建实验装置。
周四 05-09
继续搭建实验装置。
2-第12周
周日 05-12
周四 05-16
2-第13周
周日 05-19
周四 05-23
本次实验是华东赛前的最后一次实验。
2-第14周
周四 05-30
2-第15周
周四 06-06
2-第16~18周
由于期末考核的安排尚不明确,于是暂时不做过多安排。