撰文:第88屆陳品旭、陳品睿、蔡品丞
★簡介:
這個裝置叫做庫倫扭秤,是靜電力與力矩原理的結合。
扭秤是由Henry Cavendish(亨利•卡文迪西)和其朋友於18世紀末完成,最初是用來測量萬有引力,並成功測出萬有引力常數和地球質量,由於中間使用的物品是一條細線,在測量微小的力的方面較彈簧秤等其他測量工具靈敏且精確,因此十分適合用在測量靜電力這種極小的力上。
科學革命時期,牛頓所提出的萬有引力轟動一時。研究靜電的Charles-Augustin de Coulomb(夏爾•奧古斯丁•德•庫倫,以下寫作庫倫)也認為靜電力的方程式應與萬有引力方程式相似,故設計此實驗。
★操作:
實驗方式很簡單,扭秤裡有一顆固定的球(令其為A球)及一顆可圍繞中心旋轉的球(令其為B球),讓A球帶電、B球不帶電,輕輕推動B球,使其觸碰到A球,此時A、B兩球帶相同電量並互相排斥,接著輕輕地試著將B球推近A球直到因排斥的力導致B球靜止即可紀錄角度。改變A球初始帶電量,並重複實驗即可。
最後實驗結果得到:在真空中兩個電荷之間的作用力與其之間的距離平方成反比,並與兩電荷電量的乘積成正比。
★說明:
庫倫扭秤僅可測量排斥力,無法測量吸引力,並且無法知道其帶電量。Coulomb當時的實驗結果並非精準的「平方」,平方為其修改實驗結果後的數值。