扭秤实验用了物理实验中的放大法,即把一个较小的量放大许多倍,以便于测量和观察。
扭秤实验是一种探究力学的科学实验。通过实验,库仑发现两点电荷之间静电力与距离平方成反比的规律;卡文迪许验证了牛顿的万有引力定律的正确性,并测出了引力常量。
杰卡文迪扭秤:
英国科学怪杰卡文迪许于1789年用他发明的扭秤,验证了牛顿的万有引力定律的正确性,并测出了引力常量,卡文迪许的实验结果跟现代测量结果是很接近的,它使得万有引力定律有了真正的实用价值,卡文迪许也被人们称为第一个“能称出地球质量的人”。
牛顿的另一伟大贡献是他的万有引力定律,但是万有引力到底多大?
18世纪末,英国科学家亨利·卡文迪许决定要找出这个引力。他将小金属球系在长为6英尺(1英尺等于0.3048米)木棒的两边并用金属线悬吊起来,这个木棒就像哑铃一样。
再将两个350磅(1磅等于0.4536千克)的铜球放在相当近的地方,以产生足够的引力让哑铃转动,并扭转金属线。然后用自制的仪器测量出微小的转动。
测量结果惊人地准确,他测出了万有引力恒量的参数,万有引力常量约为G=6.67259x10^-11(N·m^2/kg^2)通常取G=6.67×10^-11(N·m^2/kg^2),在此基础上卡文迪什计算地球的密度和质量。卡文迪什的计算结果是地球的质量为6.0x10^24kg。
库仑扭秤:
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。