范文一:库仑扭秤实验
库 轮 扭 秤 实 验
库仑制造的扭秤的构造是:
在一个直径和高度均为12英寸的玻璃圆筒上,盖一块直径为13英寸的玻璃板,板的正中钻有一孔,并装上高为24英寸的玻璃管,管子上端装有扭转测微计。端部中间有一只夹子,夹持一根极细的银丝,银丝连着一根浸过西班牙蜡的麦杆,杆的一端有一小木髓球,另一端贴一小纸片与之平衡,使麦杆呈水平位置,这一部分都装在玻璃筒内。在玻璃盖板上另开有侧孔,孔内放入另一只小木髓球,它可以与麦杆上的小木髓球接触。这样,只要使侧孔处的小木髓球带电,然后与麦杆上的另一只小木髓球接触,两只小球就带同种电荷,相互排斥而分开,银丝就呈现扭转。多次实验结果表明,扭转角的大小与扭力成正比,由实验数
据可知,斥力的大小与距离的平方成反比。
扭秤实验的原理为:
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(为了测出扭转角)。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。
库仑定律内容:
库仑定律——描述真空中(干燥空气中近似适用)静止点电荷(或其一运动)之间的相互作用力的规律。
表达式:F=k*(q1*q2)/r?*e
r ——两者之间的距离
e——从 q1到 q2方向的矢径
k ——库仑常数
比例常数 k = 1/(4*π*e0)
上式表示:若 q1 与 q2 同号, F 12沿 r 方向——斥力
若两者异号, 则 F 12 沿 - r 方向——吸力.
显然 q2 对 q1 的作用力
F21 = -F12 (1-2)。
范文二:库仑及其扭秤实验
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库仑及其扭秤实验
库仑(Charles-AugustindeCoulomb,1736.6.14—1806.8.23)是法国工程师、物理学家。对物理学的主要贡献是测定电力,建立库仑定律。
库仑在1785年给法国科学院的“电力定律”论文中写道:“根据金属丝扭力的反作用与其扭角成正比的性质而制成的扭秤,用该秤对同性带电体相斥定律的实验进行测定。”同时表示“将根据同一原理制造的电秤奉呈科学院,无论物体带电如何微弱,该秤都能非常精确地量度一物体的状态和电力。”库仑制造的电秤的构造是:在一个直径和高度均为12英寸的玻璃圆筒上,盖一块直径为13英寸的玻璃板,板的正中钻有一孔,并装上高为24英寸的玻璃管,管子上端装有扭转测微计。端部中间有一只夹子,夹持一根极细的银丝,银丝连着一根浸过西班牙蜡的麦杆,杆的一端有一小木髓球,另一端贴一小纸片与之平衡,使麦杆呈水平位置,这一部分都装在玻璃筒内。在玻璃盖板上另开有侧孔,孔内放入另一只小木髓球,它可以与麦杆上的小木髓球接触。这样,只要使侧孔处的小木髓球带电,然后与麦杆上的另一只小木髓球接触,两只小球就带同种电荷,相互排斥而分开,银丝就呈现扭转。多次实验结果表明,扭转角的大小与扭力成正比,由实验数据可知,斥力的大小与距离的平方成反比。为了测量异种电荷间的引力,库仑借鉴力学实验,设计了一种电摆来加以解决。实验结果表朋,吸力同样与距离的平方成反比。
库仑扭秤
库仑扭秤由悬丝、横杆、两个带电金属小球,一个
平衡小球,一个递电小球、旋钮和电磁阻尼部分等组成。
两个带电金属小球中,一个固定在绝缘竖直支杆上,另一
个固定在水平绝缘横杆的一端,横杆的另一端固定一个平
衡小球。横杆的中心用悬丝吊起,和顶部的旋钮相连,转
动旋钮,可以扭转悬丝带动绝缘横杆转动,停在某一适当
的位置。横杆上的金属小球(称为动球)和竖直支杆上的
固定小球都在以O为圆心,半杆长L为半径的圆周上,动
球相对于固定小球的位置,可通过扭秤外壳上的刻线标出
的圆心角来读出。当两个金属小球带电时,横杆在动球受
到的库仑力力矩作用下旋转,悬丝发生扭转形变,悬丝的扭转力矩和库仑力力矩相平衡时,横杆处于静止状态。
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仪器的中心轴上装有一个永磁体托架,旋开其上紧固螺钉,可使托架升降,以改变永磁体和横杆上的阻尼金属板的距离,调整横杆转动的电磁阻尼时间。
整个仪器都装在有机玻璃罩内,既有较高的透明度,又可防灰尘。有机玻璃罩的下半部做成可开合的门,以便清洁绝缘横杆和竖立支杆,调整绝缘横杆的水平,使金属小球带电等。仪器的底座上装有三个螺旋支脚,旋转支脚,可调底座水平。
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范文三:检索库仑扭秤实验1
检索库仑扭秤实验
1) 扭秤实验图
a 简图 b 实图
b 结构图
2)原理
在细银丝下悬挂一根绝缘棒,棒的一端是一个带电的小球A,另一端是一个不带电的球B,B与A所受的重力平衡。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。
结构装置:悬丝、横杆、两个带电金属小球、一个平衡小球、一个递电小球、旋钮、电磁阻尼部分等。
两个带电金属小球中,一个固定在绝缘竖直支杆上,另一个固定在水平绝缘横杆的一端,横杆的另一端固定一个平衡小球。横杆的中心用悬丝吊起,和顶部的旋钮相连,转动旋钮,可以扭转悬丝带动绝缘横杆转动,停在某一适当的位置。横杆上的金属小球(称为动球)和竖直支杆上的固定小球都在以O为圆心,半杆长L为半径的圆周上,动球相对于固定小球的位置,可通过扭秤外壳上的刻线标出的圆心角来读出。当两个金属小球带电时,横杆在动球受到的库仑力力矩作用下旋转,悬丝发生扭转形变,悬丝的扭转力矩和库仑力力矩相平衡时,横杆处于静止状态。
整个仪器都装在有机玻璃罩内,既有较高的透明度,又可防灰尘。有机玻璃罩的下半部做成可开合的门,以便清洁绝缘横杆和竖立支杆,调整绝缘横杆的水平,使金属小球带电等。仪器的底座上装有三个螺旋支脚,旋转支脚,可调底座水平。
3)改进措施:
扭秤实验可以测量微弱的作用,关键在于它把微弱的作用经过了两次放大:一方面微小的力通过较长的力臂可以产生较大的力矩,使悬丝产生一定角度的扭转;另一方面在悬丝上固定一平面镜,它可以把入射光线反射到距离平面镜较远的刻度尺上,从反射光线射到刻度尺上的光点的移动,就可以把悬丝的微小扭转显现出来。
范文四:[整理版]库仑扭秤实验
库 轮 扭 秤 实
验
库仑制造的扭秤的构造是:
在一个直径和高度均为12英寸的玻璃圆筒上,盖一块直径为13英寸的玻璃板,板的正中钻有一孔,并装上高为24英寸的玻璃管,管子上端装有扭转测微计。端部中间有一只夹子,夹持一根极细的银丝,银丝连着一根浸过西班牙蜡的麦杆,杆的一端有一小木髓球,另一端贴一小纸片与之平衡,使麦杆呈水平位置,这一部分都装在玻璃筒内。在玻璃盖板上另开有侧孔,孔内放入另一只小木髓球,它可以与麦杆上的小木髓球接触。这样,只要使侧孔处的小木髓球带电,然后与麦杆上的另一只小木髓球接触,两只小球就带同种电荷,相互排斥而分开,银丝就呈现扭转。多次实验结果表明,扭转角的大小与扭力成正比,由实验数
据可知,斥力的大小与距离的平方成反比。
扭秤实验的原理为:
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(为了测出扭转角)。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。
库仑定律内容:
库仑定律——描述真空中(干燥空气中近似适用)静止点电荷(或其一运动)之间的相互作用力的规律。
表达式:F=k*(q1*q2)/r?*e
r ——两者之间的距离
e——从 q1到 q2方向的矢径
k ——库仑常数
比例常数 k = 1/(4*π*e0)
上式表示:若 q1 与 q2 同号, F 12沿 r 方向——斥力
若两者异号, 则 F 12 沿 - r 方向——吸力.
显然 q2 对 q1 的作用力
F21 = -F12 (1-2)。
范文五:关于库仑扭秤实验 检索
关于库仑扭秤实验 检索
关于库仑扭秤实验(检索)
在物理学发展的前期,人们对微弱作用的测量感到困难,因为这些微弱的作用人们通常都感觉不到。后来,物理学家们想到了悬丝,要把一根丝拉断需要较大的力,而要使一根悬丝扭转,有一个很小的力就可以做到了。
库仑的研究兴趣十分广泛,在结构力学、梁的断裂、材料力学、扭力、摩擦理论等方面都取得过成就。
1773年法国科学院悬赏征求改进船用指南针的方案。
1773-1777年间,库仑发明可精确测定微小力的扭秤。库仑在研究静磁力中,把磁针的支托改为用头发丝或蚕丝悬挂,以消除摩擦引起的误差,从而获得1777年法国科学院的头等奖。
他进而研究了金属丝的扭力,于1784年提出了金属丝的扭力定律。这二成果具有极为重要的意义,它给出了一种新的测量极小力的方法。同年他设计出一种新型测力仪器——扭秤。
利用扭秤,他在1785年根据实验得出了电学中的基本定律——库仑定律。如图1所示:
1788年,他把同样的结果推广到两个磁极之间的相互作用,这项成果意义重大,它标志着电学和磁学研究从定性进人了定量研究。
此扭秤实验的原理为:
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。
其结构装置为:库仑扭秤由悬丝、横杆、两个带电金属小球,一个平衡小球,一个递电小球、旋钮和电磁阻尼部分等组成。两个带电金属小球中,一个固定在绝缘竖直支杆上,另一个固定在水平绝缘横杆的一端,横杆的另一端固定一个平衡小球。横杆的中心用悬丝吊起,和顶部的旋钮相连,转动旋钮,可以扭转悬丝带动绝缘横杆转动,停在某一适当的位置。横杆上的金属小球(称为动球)和竖直支杆上的固定小球都在以O为圆心,半杆长L为半径的圆周上,动球相对于固定小球的位
置,可通过扭秤外壳上的刻线标出的圆心角来读出。当两个金属小球带电时,横杆在动球受到的库仑力力矩作用下旋转,悬丝发生扭转形变,悬丝的扭转力矩和库仑力力矩相平衡时,横杆处于静止状态。
整个仪器都装在有机玻璃罩内,既有较高的透明度,又可防灰尘。有机玻璃罩的下半部做成可开合的门,以便清洁绝缘横杆和竖立支杆,调整绝缘横杆的水平,使金属小球带电等。仪器的底座上装有三个螺旋支脚,旋转支脚,可调底座水平。
扭秤实验的改进:
扭秤实验可以测量微弱的作用,关键在于它把微弱的作用经过了两次放大:一方面微小的力通过较长的力臂可以产生较大的力矩,使悬丝产生一定角度的扭转;另一方面在悬丝上固定一平面镜,它可以把入射光线反射到距离平面镜较远的刻度尺上,从反射光线射到刻度尺上的光点的移动,就可以把悬丝的微小扭转显现出来。
库仑扭秤实验:
是由一根悬挂在细长线上的轻棒和在轻棒两端附着的两只平衡球构成的。当球上没有力作用时,棒取一定的平衡位置。如果两球中有一个带电,同时把另一个带同种电荷的小球放在它附近,则会有电力作用在这个球上,球可以移动,使棒绕着悬挂点转动,直到悬线的扭力与电的作用力达到平衡时为止。因为悬线很细,很小的力作用在球上就能使棒显著地偏离其原来位置,转动的角度与力的大小成正比。
卡文迪许扭秤实验:
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,扭秤如图2所示。他改进了英国机械师米歇尔(John Michell,1724,1793)设计的扭秤,在其悬线系统上附加小平面镜,利用望远镜在室外远距离操纵和测量,防止了空气的扰动(当时还没有真空设备)。他用一根39英寸的镀银铜丝吊一6英尺木杆,杆的两端各固定一个直径2英寸的小铅球,另用两颗直径12英寸的固定着的大铅球吸引它们,测出铅球间引力引起的摆动周期,由此计算出两个铅球的引力,由计算得到的引力再推算出地球的质量和密度。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”。
投影式扭秤实验:
本装置采用投影仪进行放大观测,定量演示库仑定律。根据高斯定律,均匀带电球面在面外各点的电场分布与点电荷的电场分布相同,因此,实验中采用球形带电体做为点电荷的近似模型。投影式库存仑扭秤保留了传统式库存仑扭秤的物理思想,在结构设计、观测方法,加工工艺等方面有较大改进,使演示的可见度大。
装置结构及技术参数
如图所示,仪器主要由扭摆球,移动球,透明方箱三部分组成。
1、 配重;2、调零片;3、游丝;4、摆架;5、摆轴;6、轴承
7、 摆杆(一半为绝缘材料,另一半为铝材);8、指针;
9、透明方箱;10、底脚;11、止动旋钮;12、微调零旋钮;13、测力标尺;14、测距标尺;15、移动旋钮;16、A球底座;
17、拉板;18、A、B:带电球
操作方法
1、实验准备
(1)投影调焦
把仪器放在投影器上,调节焦距,使测力标尺13和测距标尺14的刻度线都能在银幕上清晰可见。
(2)零点微调
将止动旋扭11旋出,使旋扭前端与指针8相离约5mm,当发现指针与测力标尺的0刻度不重合时,需要零点微调,把微调零旋扭12松开,轻轻移动标尺,使指针准确指零之后,再轻轻拧紧旋扭。
(3)干燥处理
该仪器的使用条件为相对湿度?80%。在湿度较大时,需要对仪器进行干燥处理,将拉板17拉开,用热风机向箱内吹热风使箱内干燥(如发现箱内的干燥剂发红时,需事先将干燥剂烘干,使它变成蓝色),之后关上拉板,再用热风机对有机玻璃棒和丝绸进行干燥。全部干燥处理后立刻进行演示操作。
2、演示步骤
演示 1 :电量一定时,F与r的关系。
(1)将移动旋扭15松开,向右推动旋扭,使A球与B球相靠。
(2)使有机玻璃棒与丝绸摩擦带电。
(3)将拉板拉开,把带电的有机玻璃棒伸入箱内,穿过两球底部,棒的前端微微翘起,离左侧壁1-2cm时,使棒接触两球,向外边拉边转,给球带电。因两球靠在一起同时带等量电荷。两球带电后,关闭拉板。注意:两球所带电量不易过大或过小,大约在r为5-6cm时,F为12-20mm(F)为宜。
(4)成倍数的改变r,分别测出对应的F(移动A球的快慢适当,使摆球有轻微摆动过程到达新的平衡位置)。实验结果表明,电量一定时, F与r2成反比。
演示 2 : r一定时,F与Q1、Q2的关系。
(1)A、B球带等量同种电荷,带电方法同前。移动A球,调节r的大小,使F为被4
整除的一个整数值,如:F为12、16、20mm(F)。F值确定后,记录下r值的大小。
(2)用不带电的放电球接触A球,A球电量为 Q。移动A球底座,使r的大小保持不变(恢复到记录 r 值的大小)。观测并记录F2的大小。
(3)用手触摸A球,然后移动A球与B球相碰,两球各带原来的1/2电量,使 r 的大小不变,测得F3。
从实验中可以看出, r 一定时,F与Q1Q2成正比。
以上实验可以粗略地验证库仑定律。
实验完毕后,使两球消电,摆球静止时拧入止动旋扭和拧紧移动旋扭。
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