验证库仑定律方法一实验原理

　　本实验利用悬丝的扭转力矩与静电力力矩相平衡的办法比较电场力的大小。如图4．1－2所示，半横杆长为L，O为中心，A为固定小球，B为动球，A、B同在以O为圆心，L为半径的圆弧上。金属小球不带电时，A和B球刚好接触。横杆上的动球处于B′位置，∠AOB′＝φ。金属小球带同种电荷后，横杆绕O转动θ_i角，动球处于B位置，静电力F₁的力矩和悬丝的扭转力矩平衡。

　　（1）

　　两球中心的距离

　　（2）

　　保持两个带电金属小球所带的电量不变，旋转仪器项部的旋钮，扭转悬丝从而改变动球B的位置，例如，反向转动（图中的顺时针方向）旋钮，转过a角，使得动球转动的角度减为θ′，悬丝扭转的角度θ_i＝θ′＋a。达到平衡时，有：

　　（3）

　　（4）

　　①／③得：　　　　　　　（5）

　　②／④得：　　　　　　　（6）

　　测出θ_i，θ′和a角，（φ角由仪器直接给出），比较F₁／F₂与r₁／r₂，可以验证即。

　　由于递电小球和两个金属小球的形状和大小完全相同，因此，相互接触时，两球所带的电量相等。用不带电的递电小球和带电小球相接触，可使带电小球所带电量减半，使得小球带的电量为q，q／2，q／4，……。

　　当带电金属小球所带电量减少时，横杆转过的角度减小，旋转仪器顶部的旋钮（图中逆时针方向）使得动球相对于A球转过的角度仍为θ₁，这时记录下旋扭转过的角度a，悬丝扭转的角度为θ₂＝θ₁－a。横杆处于平衡，有

　　　　（7）

　　①／⑦得：　　　　　　　　　（8）

　　测出θ₁，和a角，比较F₁／F′与电量的变化q／q′，可以验证F₁／F′＝q／q′，即F∝q₁·q_2。