库伦做实验的装置

⑴ 库仑定律的实验

卡文迪许的同心球电荷分布实验，比库仑的扭秤实验精确且早几十年，但是卡文迪许并没有发表自己的著作。直到1871年麦克斯韦主持剑桥大学的卡文迪许实验室后，卡文迪许的手稿才转到了麦克斯韦手中，麦克斯韦亲自动手重复了卡文迪许的许多实验，手稿经麦克斯韦整理后出版，他的工作才为世人所知。 1769年，英国苏格兰人罗宾逊，设计了一个杠杆装置，他把实验结果用公式 表述出来，即电力F与距离r的n次方成反比。先假设指数n不是准确为2，而是 ，得到指数偏差 。 1784年至1785年间，法国物理学家查尔斯·库仑通过扭秤实验验证了这一定律。扭秤的结构如右图所示：在细金属丝下悬挂一根秤杆，它的一端有一小球A，另一端有平衡体P，在A旁还置有另一与它一样大小的固定小球B。为了研究带电体之间的作用力，先使A、B各带一定的电荷，这时秤杆会因A端受力而偏转。转动悬丝上端的悬钮，使小球回到原来位置。这时悬丝的扭力矩等于施于小球A上电力的力矩。如果悬丝的扭力矩与扭转角度之间的关系已事先校准、标定，则由旋钮上指针转过的角度读数和已知的秤杆长度，可以得知在此距离下A、B之间的作用力，并且通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。 1773年，卡文迪许用两个同心金属球壳做实验，如右图，外球壳由两个半圆装配而成，两半球合起来正好把内球封在其中。通过一根导线将内外球连在一起，外球壳带点后，取走导线，打开外壳，用木髓球验电器试验有没有带电，结果发现木髓球验电器没有指示，内球不带电荷。根据这个实验，卡文迪许确定指数偏差 ，比罗宾逊1769年得出的0.06更精确。
1873年，麦克斯韦和麦克阿利斯特改进了卡文迪许的这个实验。麦克斯韦亲自设计实验装置和实验方法，并推算了实验的处理公式。他们将F表示为 ，其中q不超过 。这个实验做得十分精确，以致直到1936年未曾有人超过他们。 1936年，美国沃塞斯特工学院的Plimpton和Lawton，在新的基础上验证了库仑定律，他们运用新的测量手段，改进了卡文迪许和麦克斯韦的零值法，消除和避免了试验中几项主要误差，从而大大地提高了测量精度，试验线路和装置如右图所示。他们用这套装置进行了多次试验，不同的实验者都确认电流计除了由于热运动造成的1微伏指示外没有其他振动，他们用麦克斯韦对出的公式进行计算，得到 1971年，美国Wesleyan大学的Edwin R．Williams，James E．Faller及Henry A．Hill用现代测试手段，将平方反比定律的指数偏差又延伸了好几个数量级。在此之前已有好几起实验结果，不断地刷新纪录。Williams等人采用高频高压信号、锁定放大器和光学纤维传输来保证实验条件，但基本方法和设计思想跟卡文迪许和麦克斯韦是一脉相承的。
右图是简单示意图，他们用五个同心金属壳，而不是两个，采用十二面体形，而不是球形。峰值为10千伏的4兆赫高频高压信号加在最外面两层金属壳上，检测器接到最里面的两层，检验是否接收到信号。
他们根据麦克斯韦的公式，得到的平方反比定律的指数偏差

⑵ 库仑扭秤实验是怎么做的(具体)

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解析:

库仑扭秤：悬丝的扭力能够为物理学家提供一种精确地测量很小的力的方法乎茄吵。扭转力矩与悬丝的扭转角成正比，与悬丝直径的4次方成正比，与悬丝的长度成反比。库仑扭秤的主要部分是一根金属细丝，上端固定，下端悬有物体，在外力作用下物体转岁侍动，使金属丝发生扭转，测量出扭转角度，就可以根据扭转定律算出外力。

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⑶ 扭秤实验的库仑定律的验证

法国物理学家库仑于1785年利用他发明的扭秤实验，测定了电荷之间的作用力。库仑在实验中发现静电力与距离平方成反比，同时他也认识到了静电力与电量的乘积成正比，从而得到了完整的库仑定律。库仑定律第一次打开了电的数学理论的大门，使静电学进入了定量研究的新阶段，也为泊松等人发展电学理论奠定了基础。库仑还曾用扭秤证明了地磁场对磁针有力矩的作用，力矩大小与磁针对子午线偏斜角的正弦成正比，这构成了磁矩概念的基础。
库仑定律是一有关基本力的的定律，它的指数是否精确为2，关系到高斯定理是否正确，因此两百多年来，它的正确性不断经历着实验的考验。
库伦曾用扭秤装置做过大量实验工作，但值得注意的是，在精度方面远不如万有引力定律的扭秤实验。试验中的带电小球都是有限大的带电体，两带电体之间的距离不可能很大，，因此将两带电小球视为点电荷就不够精确，同时两球上的电荷分布互有影响，特别是两带电球之间的距离也无法精确测定，而且还存在漏电现象。因此设分母中r的指数为2+δ，库伦本人的实验误差是δ≤0.04，即库仑定律表示为F=[k*q(1)*q(2)]/r^(2±0.04)。英国科学家卡文迪许于1773年测得δ≤0.02。
后人曾改进实验装置来验证库仑定律。
由于万有引力定律于库仑定律之间的相似性，扭秤实验不失为一种同用的方法。