第一章电磁学基本实验定律的建立 1.同号电荷之间电斥力的Coulomb扭秤实验 1777年，Coulomb设计了一台用丝线悬挂磁针的扭力磁偏罗盘，克服了 以往将磁针支架在轴上必然会因摩擦而影响指南精度的缺点.1784年， Coulomb得出了在弹性范围内扭秤细丝转矩M的计算公式： M=uB L 式中：是由细丝材料确定的剪切弹性模量，B是扭转角，D和L分别是细丝 的直径和长度 1785年，Coulomb设计制作了一台精巧的扭秤，它能够测量小到10-8N 的微弱作用力，Coulomb用它来测量电荷之间的作用力.Coulomb在他的论文 中，详尽记述了同号电荷间排斥力的测量过程， Coulomb的扭秤如图1-2-1所示.玻璃圆简BD用平板AC盖住，板的 中央和一侧有两个圆孔f和m.中央孔f处插入一玻璃管，管的中央轴有一根 银线，其下端固定在一个带孔部件上，一根可动的针状 细杆ag穿过此孔水平地悬挂着.a端是一个木髓小球， g端是一个平衡纸球.小杆mb穿过平板AC的侧孔 m,杆的下端是另一木髓小球b,它与a球完全相同， 开始时a、b两球恰好接触.小杆m端用夹子固定，以 确保在a、b两球带同号电荷互相排斥时，b球不动，而 a球则可转过一个角度aa,后者可通过容器外壁的刻度 ZQ读出.a球连同细杆ag的转动引起银线的扭转，从 而使银线上端测微装置io发生偏转，偏转角α0可在刻 A 度板上读出.平衡时，a球所受静电斥力F。对银线转轴 的力矩M。与银线的扭力矩M:大小相等.电斥力F。与 电力矩Me成正比，扭力矩M,又与银线扭转角a,=aa B 一ao成正比，因此F。与a成正比，F。的大小就可以 用a,相对代表.如果a球的偏转角aa并不很大，a、b 图1-2-1 Coulomb 两球的间距r近似与aa成比例，那么F。与r的关系便 扭秤 可近似地转化为实验上可测得的a,与a。之间的关系. 实验时，Coulomb先将一带电小物体从m孔插人，使之与a、b两球一起 接触，于是a、b两球带同号电荷，互相排斥，平衡时测得a。=36°，a0=0°， 因此a,=36°.然后，用旋钮k将银线反向转过126°，即a0=-126°，a球便 回转，平衡时又测得aa=18°，因此a:=144°.这表明当αa减为初值的一半 时，α，增为初值的4倍.接着再用旋钮k得到一组新的平衡值aa=8.5°，α 576°，即当αa约减为初值的四分之一时，a,增为初值的16倍.实验结果表