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谈扭秤

扭秤是法国物理学家库仑在对毛发和金属丝扭转研究的基础上 ,于 1 777年发明的[1 ,2 ] .它利用金属丝扭转角度和扭转力矩成正比的原理制成 .其主要构造是悬挂一金属丝 ,其下端系一轻平衡棒 ,平衡棒两端对称放置两平衡球 .金属丝上粘一小平面镜 ,用来反映和放大金属丝扭转的角度 .当平衡球不受力时 ,棒处于平衡位置 ;受力时平衡棒绕悬丝旋转 ,直到悬丝上扭力和平衡球受力达到平衡为止 .由于悬丝很细 ,所以很小的力也能使平衡棒位置发生明显改变 .因此 ,这样一个极为简单的实验装置 ,可以在很高的精度上测量很小的力 .库仑定律、万有引力定律的实验验证都是用扭秤完成的 .在建立一些重要的物理概念和规律时扭秤也起了重要作用 .1 766年美国富兰克林在实验中发现放置在金属杯中的软木球完全不受金属杯电性的影响 .德国普列斯特列证实了富兰克林的发现并提出一个卓越的猜想 :电力也可能遵从和距离平方成反比的规律 .1 769年英国罗宾森用直...  (本文共3页) 阅读全文>>

《中学物理》2009年15期
中学物理

扭秤和著名的扭秤实验

在物理学发展的前期,人们难以对微弱的作用力进行测量.后来,物理学家们想到了利用悬丝,要把一根悬丝拉断需要较大的力,而要使它扭转,则只需一个很小的力.根据这个设想,扭秤得以发明.扭秤在研究电力和磁力的作用规律、测定液体表面张力系数、证明万有引力定律正确性、验证电流电路规律、获得磁通量子存在证据等实验中发挥了重要的作用.本文对扭秤的发明、扭秤特性研究及物理学史上具有代表性的扭秤实验进行了总结.一、扭秤悬丝扭秤是一种很灵敏的测力仪器,一般认为是英国物理学家米切尔和法国物理学家库仑各自独立发明的.然而,米切尔只提出了有关扭秤的设想,并没有任何论著.库仑则花费了大量的精力,发表了多篇论文,对扭秤作了系统的研究,并提出了扭力理论.库仑研究扭秤的起因是为了改进磁针的制作工艺.此前,磁针普遍采用轴托式,磁针指示方向的精确度不高.1773年法国科学院悬奖征解,希望找到制造磁针的最佳方案.1777年,库仑提出了用丝线悬挂磁针的方案,获得一等奖,这就...  (本文共4页) 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

地面振动对测G实验的影响与扭秤“反常模式”研究

万有引力常数G值的高精度绝对测量非常困难,在目前的各种基本物理常数测量值中,G值的精度是最低的,这除了与万有引力信号非常微弱、不可屏蔽以及在实验上极大程度地受到机械测量精度的限制外,还因为外界的干扰如温度波动,引力场的变化和地面振动也在很大程度上限制了G值测量精度的提高。本文围绕扭秤周期法测G中地面振动对扭秤实验的影响这一主题,通过计算机仿真模拟的方法计算了扭秤悬点在不同的外界激励下扭秤的响应特性,以及对最终扭秤周期稳定性的影响。计算表明,在随机白噪声的激励下引起扭秤周期的波动与目前实验数据相吻合,证实了目前周期波动的原因之一是由于地面振动造成的。在数值计算的基础上,推导出扭秤反常模式的解析表达式,找到了扭秤单摆模式与扭转模式之间的耦合关系,相比数值解,解析解可以给出反常模式与单摆幅度,频率以及扭秤自身结构参数之间的依赖关系,这可以对扭秤的设计给出指导意见:在不影响待测实验信号的前提下,将扭秤设计为对称结构如圆盘,可以显著降低地...  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>

《物理通报》2003年08期
物理通报

例析扭秤装置精髓

口一2 M 扭秤实验装置是英国地质学家密歇耳首先发明的,借助绕着悬丝在水平方向的自由运动用以探测水平方向的相互作用.下面结合两道综合试题,感悟装置的制作精髓之处.整理可得守捧日。 [例11图1是测量静电力恒量k的扭秤实验装置简图.两个极小的金属小球a、b通过一轻质杆用一细线悬挂起来,线上附有一面小镜子.另有一个极小的金属 装置中镜子和光线主要起放大作用.由于细线转过的角度很小,不易观察和测量.利用光线和镜子,就能很容易地观察和测量这一角度.但是这种放大只不过是测量数据尺寸上的放大,细线转过的角度并没有被放大.小球。固定在左边小球a附近.现让小球a和。带上等量异种电荷,两个球间的库仑作用使他们相互接近.从而产生一偏转力矩.细线每转过相同角度时会产生相同的恢复力矩,即力矩大小与细线转过的角度成正比.悬线扭转的角度由观察一条射到镜面上而反射回来的光线的偏转角度来测量.整个装置放在绝缘的抽成真空的金属罩中(图中未画出). 现使固定小球。...  (本文共2页) 阅读全文>>

《现代物理知识》1999年01期
现代物理知识

扭秤的发明应用对物理学发展的贡献

自然科学史的研究中大量事例表明:一项带电物体之间的作用力,这就是一般文献上所科学技术的发明,它不但对科学技术本身甚至描绘上的那种电扭秤实验装置,扭秤就是这样对整个人类的文明进步都将产生重大的影响.在科技生产发展的推动之下,经库仑潜心研究本文拟就扭秤的发明应用,全面简述它对物理多年而发明.学理论体系发展的重要贡献.二、扭秤在物理学研究中的应用一、扭秤的发明、改进与完善1785年,库仑利用电扭秤去测量两电荷之在法国物理学家库仑的中青年时代,航海间的作用力与两电荷之间距离的关系.在测量业发展十分迅速,对船用指南针的要求也越来过程中,他借鉴引力理论,模仿万有引力的大小越高.在此之前,指南针的磁针普遍采用轴托与两物体的质量成正比的关系,认为两电荷之式支持方式,由于摩擦的影响,造成它的灵敏度间的作用力与两电荷量也成正比关系,因此,库不高.为此,1773年,法国科学院悬奖征解,希仑在实验时未改变电量进行测量,测量的结果望找到制造指南针的最佳方...  (本文共2页) 阅读全文>>

《大学物理》1961年10期
大学物理

利用精密扭秤测量铜与磁场的相互作用

利用精密扭秤测量铜与磁场的相互作用范淑华,汤洁,罗俊,李天应(华中理工大学物理系,武汉430074)摘要利用精密扭秤测量了抗磁性物质铜与外磁场的相互作用,其基本思想是充分利用精密扭秤对弱力的高灵敏度,从而可极大地降低传统方法中对外磁场强度的要求.初步的实验结果证实了这一方法的可行性.关键词扭秤,磁性测量,灵敏度分类号O482.521引言顺磁物质和抗磁物质在弱磁物质中占有特殊的地位,因此常常需要对它们的磁化率进行测量.由于这类物质的磁化率很小,故对测量方法的灵敏度要求甚高.常用的方法有力学和电磁感应两种方法[1],它们利用磁性物质在磁场中所受的力(或力矩)和电磁感应现象将磁学量的测量转变为对力(或力矩)和电学量的测量.力学方法按样品受力的方向又可分为天平法和扭秤法:天平法用于测量样品在垂直方向上的受力大小;而扭秤法则用于测量样品在水平方向的受力情况.由于精密扭秤对弱力的测量比天平方法具有更高的灵敏度,因此采用这一方法可极大地降低对...  (本文共3页) 阅读全文>>