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词条 扭秤实验
释义

扭秤实验

万有引力定律的验证

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6.0 x10^24kg.

库仑定律的验证

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。

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更新时间:2025/3/1 21:22:33