庫倫做實驗的裝置

⑴ 庫侖定律的實驗

卡文迪許的同心球電荷分布實驗，比庫侖的扭秤實驗精確且早幾十年，但是卡文迪許並沒有發表自己的著作。直到1871年麥克斯韋主持劍橋大學的卡文迪許實驗室後，卡文迪許的手稿才轉到了麥克斯韋手中，麥克斯韋親自動手重復了卡文迪許的許多實驗，手稿經麥克斯韋整理後出版，他的工作才為世人所知。 1769年，英國蘇格蘭人羅賓遜，設計了一個杠桿裝置，他把實驗結果用公式 表述出來，即電力F與距離r的n次方成反比。先假設指數n不是准確為2，而是 ，得到指數偏差 。 1784年至1785年間，法國物理學家查爾斯·庫侖通過扭秤實驗驗證了這一定律。扭秤的結構如右圖所示：在細金屬絲下懸掛一根秤桿，它的一端有一小球A，另一端有平衡體P，在A旁還置有另一與它一樣大小的固定小球B。為了研究帶電體之間的作用力，先使A、B各帶一定的電荷，這時秤桿會因A端受力而偏轉。轉動懸絲上端的懸鈕，使小球回到原來位置。這時懸絲的扭力矩等於施於小球A上電力的力矩。如果懸絲的扭力矩與扭轉角度之間的關系已事先校準、標定，則由旋鈕上指針轉過的角度讀數和已知的秤桿長度，可以得知在此距離下A、B之間的作用力，並且通過懸絲扭轉的角度可以比較力的大小。 1773年，卡文迪許用兩個同心金屬球殼做實驗，如右圖，外球殼由兩個半圓裝配而成，兩半球合起來正好把內球封在其中。通過一根導線將內外球連在一起，外球殼帶點後，取走導線，打開外殼，用木髓球驗電器試驗有沒有帶電，結果發現木髓球驗電器沒有指示，內球不帶電荷。根據這個實驗，卡文迪許確定指數偏差 ，比羅賓遜1769年得出的0.06更精確。
1873年，麥克斯韋和麥克阿利斯特改進了卡文迪許的這個實驗。麥克斯韋親自設計實驗裝置和實驗方法，並推算了實驗的處理公式。他們將F表示為 ，其中q不超過 。這個實驗做得十分精確，以致直到1936年未曾有人超過他們。 1936年，美國沃塞斯特工學院的Plimpton和Lawton，在新的基礎上驗證了庫侖定律，他們運用新的測量手段，改進了卡文迪許和麥克斯韋的零值法，消除和避免了試驗中幾項主要誤差，從而大大地提高了測量精度，試驗線路和裝置如右圖所示。他們用這套裝置進行了多次試驗，不同的實驗者都確認電流計除了由於熱運動造成的1微伏指示外沒有其他振動，他們用麥克斯韋對出的公式進行計算，得到 1971年，美國Wesleyan大學的Edwin R．Williams，James E．Faller及Henry A．Hill用現代測試手段，將平方反比定律的指數偏差又延伸了好幾個數量級。在此之前已有好幾起實驗結果，不斷地刷新紀錄。Williams等人採用高頻高壓信號、鎖定放大器和光學纖維傳輸來保證實驗條件，但基本方法和設計思想跟卡文迪許和麥克斯韋是一脈相承的。
右圖是簡單示意圖，他們用五個同心金屬殼，而不是兩個，採用十二面體形，而不是球形。峰值為10千伏的4兆赫高頻高壓信號加在最外面兩層金屬殼上，檢測器接到最裡面的兩層，檢驗是否接收到信號。
他們根據麥克斯韋的公式，得到的平方反比定律的指數偏差

⑵ 庫侖扭秤實驗是怎麼做的(具體)

分類: 教納巧育/科學 >> 升學入學 >> 高考
解析:

庫侖扭秤：懸絲的扭力能夠為物理學家提供一種精確地測量很小的力的方法乎茄吵。扭轉力矩與懸絲的扭轉角成正比，與懸絲直徑的4次方成正比，與懸絲的長度成反比。庫侖扭秤的主要部分是一根金屬細絲，上端固定，下端懸有物體，在外力作用下物體轉歲侍動，使金屬絲發生扭轉，測量出扭轉角度，就可以根據扭轉定律算出外力。

歡迎來我的Blog玩兒哦！謝謝啦~~~
blog.sina/m/aidoudou

⑶ 扭秤實驗的庫侖定律的驗證

法國物理學家庫侖於1785年利用他發明的扭秤實驗，測定了電荷之間的作用力。庫侖在實驗中發現靜電力與距離平方成反比，同時他也認識到了靜電力與電量的乘積成正比，從而得到了完整的庫侖定律。庫侖定律第一次打開了電的數學理論的大門，使靜電學進入了定量研究的新階段，也為泊松等人發展電學理論奠定了基礎。庫侖還曾用扭秤證明了地磁場對磁針有力矩的作用，力矩大小與磁針對子午線偏斜角的正弦成正比，這構成了磁矩概念的基礎。
庫侖定律是一有關基本力的的定律，它的指數是否精確為2，關繫到高斯定理是否正確，因此兩百多年來，它的正確性不斷經歷著實驗的考驗。
庫倫曾用扭秤裝置做過大量實驗工作，但值得注意的是，在精度方面遠不如萬有引力定律的扭秤實驗。試驗中的帶電小球都是有限大的帶電體，兩帶電體之間的距離不可能很大，，因此將兩帶電小球視為點電荷就不夠精確，同時兩球上的電荷分布互有影響，特別是兩帶電球之間的距離也無法精確測定，而且還存在漏電現象。因此設分母中r的指數為2+δ，庫倫本人的實驗誤差是δ≤0.04，即庫侖定律表示為F=[k*q(1)*q(2)]/r^(2±0.04)。英國科學家卡文迪許於1773年測得δ≤0.02。
後人曾改進實驗裝置來驗證庫侖定律。
由於萬有引力定律於庫侖定律之間的相似性，扭秤實驗不失為一種同用的方法。