『壹』 庫倫的一個試驗裝置叫做庫倫扭秤他利用 什麼 的方法解決了電荷量的測量問題。
他主要利用了扭轉放大了不易觀察的量而對於球本身的要求降低了
絕對相同的球不存在
但只要材料,大小,質量相同
形狀為球形時
就可以認為是相同了
對於電荷量完全相等
則可以讓兩球接觸相對較長的時間
根據電荷均分原理
可以讓兩球帶相同的電荷
庫倫扭秤的精髓是利用了扭轉把力放大
由扭秤實驗得出----庫侖定律
庫侖扭秤由懸絲、橫桿、兩個帶電金屬小球,一個平衡小球,一個遞電小球、旋鈕和電磁阻尼部分等組成。兩個帶電金屬小球中,一個固定在絕緣豎直支桿上,另一個固定在水平絕緣橫桿的一端,橫桿的另一端固定一個平衡小球。橫桿的中心用懸絲吊起,和頂部的旋鈕相連,轉動旋鈕,可以扭轉懸絲帶動絕緣橫桿轉動,停在某一適當的位置。橫桿上的金屬小球(稱為動球)和豎直支桿上的固定小球都在以O為圓心,半桿長L為半徑的圓周上,動球相對於固定小球的位置,可通過扭秤外殼上的刻線標出的圓心角來讀出。當兩個金屬小球帶電時,橫桿在動球受到的庫侖力力矩作用下旋轉,懸絲發生扭轉形變,懸絲的扭轉力矩和庫侖力力矩相平衡時,橫桿處於靜止狀態。
儀器的中心軸上裝有一個永磁體托架,旋開其上緊固螺釘,可使托架升降,以改變永磁體和橫桿上的阻尼金屬板的距離,調整橫桿轉動的電磁阻尼時間。
整個儀器都裝在有機玻璃罩內,既有較高的透明度,又可防灰塵。有機玻璃罩的下半部做成可開合的門,以便清潔絕緣橫桿和豎立支桿,調整絕緣橫桿的水平,使金屬小球帶電等。儀器的底座上裝有三個螺旋支腳,旋轉支腳,可調底座水平
『貳』 物理史上有一個庫倫用扭秤裝置研究了帶電體間的相互作用,提出了庫侖定律;
是庫倫!
18世紀80年代,法國物理學家庫侖製作了一台十分精巧的絲懸磁針裝置,並內用它在巴黎天容文台測量地磁場的強度。有一次,為了測量的准確,庫侖用放大鏡觀察磁針偏轉的角度,他偶然發現,平時用肉眼觀察靜止不動的磁針,竟在發生微小的振動。
「為什麼會這樣呢?」庫侖緊緊抓住這個問題不放,「能不能用懸絲製造靈敏測力儀器呢?」庫侖反復研究金屬絲的扭力和它的扭轉角度、直徑與長度之間的關系。庫侖在大量實驗基礎上經過分析發現:對某種金屬絲而言,在彈性范圍內,金屬絲產生的扭力矩與它的扭轉和直徑的四次方的乘積成正比,與金屬絲的長度成反比。庫侖在1785年公布了這一研究成果,宣布發現了彈性理論,發明了扭秤。這種扭秤為研究微小相互作用力提供了強有力的工具,人們把它叫做庫侖扭秤。
你知道庫侖扭秤是怎樣發明的嗎?
思維火花
庫侖在使用絲懸磁針時,偶然用放大鏡發現靜止的磁針還在發生微小的振動,這啟發了他的靈感,想到可用懸絲製造靈敏測力儀器,通過大量的實驗,終於發明了扭秤。
『叄』 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。