库仑定律
这是一种巧合么?电磁力为什么也满足平方反比关系?
当然,我们这里不去探讨电磁力和引力的内在关系,我们要关注的是库仑如何测量电磁力的——这对我们(对卡文迪许)测量引力来说,有着借鉴作用。
库仑的方法
为了测量一个微小的力,库仑设计了一种被称为扭秤的实验装置,如下图:
宇宙君把这个装置的原理图也做了出来:
图中,灰色的竖线是一根钢丝;四个小球代表四个带电体,它们所携带的电量都是q;球之间的距离是L0,连杆的长度是2L1,一半就是L1。
这个装置利用了“钢丝受到力矩会转动,转过的角度和所受的力矩成正比”这个原理制作而成。
当我们把装置如图连接,给小球带上电,钢丝就会转动一定的角度,测量出这个角度,就可以反推出钢丝受到的力矩,结合装置的长度参数,就可以计算出电荷之间的库仑力了!
所以,本质上,扭秤是一种把力放大的装置,连杆L1越大,钢丝越细,放大系数就越大。
卡文迪许,就是在此基础上,重新设计了实验,从而最终测出了引力常量。
04卡文迪许的实验库仑通过精巧的设计,利用扭秤测量出了电荷之间的作用力;但是这种装置直接用来测量引力还是远远不够的!——因为引力要弱的多。
所以卡文迪许在库仑扭秤的基础上做了更多的改进,引入其他方法,放大更多倍数。