库仑定律的实验装置

A. 库伦的一个试验装置叫做库伦扭秤他利用 什么 的方法解决了电荷量的测量问题。

他主要利用了扭转放大了不易观察的量而对于球本身的要求降低了
绝对相同的球不存在
但只要材料,大小,质量相同
形状为球形时
就可以认为是相同了
对于电荷量完全相等
则可以让两球接触相对较长的时间
根据电荷均分原理
可以让两球带相同的电荷
库伦扭秤的精髓是利用了扭转把力放大
由扭秤实验得出----库仑定律
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。
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

B. 库仑定律

库仑定律：是电磁场理论的基本定律之一。真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比，和它们距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线,同名电荷相斥，异名电荷相吸。公式：F=k*(q1*q2)/r^2 (中学在利用库仑定律表达式进行计算时即使碰到负电荷也带入电荷量的绝对值进行计算，斥力或引力计算完后根据电性判断。矢量运算正负电荷只需带入代数值即可。)
库仑定律成立的条件：1.真空中 2.静止 3.点电荷
（静止是在观测者的参考系中静止，中学计算一般不做要求）

库仑定律公式
COULOMB’S LAW
库仑定律——描述静止点电荷之间的相互作用力的规律库仑定律
真空中，点电荷 q1 对 q2的作用力为
F=k*(q1*q2)/r^2
其中：
r ——两者之间的距离
r ——从 q1到 q2方向的矢径
k ——库仑常数
上式表示：若 q1 与 q2 同号， F 12y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）
在MKSA单位制中
力 F 的单位： 牛顿（N）=千克· 米/秒2(kg·m/S2)（量纲 ：M LT - 2）
电量 q 的单位： 库仑（C）
定义：当流过某曲面的电流1 安培时，每秒钟所通过
的电量定义为 1 库仑，即
1 库仑（C）= 1 安培 ·秒（A · S） （量纲：IT）
比例常数 k = 1/4pe0 (1-3)=9.0x10^9牛 ·米2/库2
e0 = 8.854 187 818(71)×10 -12 库2/ 牛 ·米2 ( 通常表示为法拉/米 )

库仑定律的物理意义
(1)描述点电荷之间的作用力，仅当带电体的尺度远小于两者的平均距离，才可看成点电荷
(2）描述静止电荷之间的作用力，当电荷存在相对运动时，库仑力需要修正为Lorentz力.但实践表明，只要电荷的相对运动速度远小于光速 c，库仑定律给出的结果与实际情形很接近。

库仑定律的发现
库仑定律可以说是一个实验定律，也可以说是牛顿引力定律在电学和磁学中的“推论”。假如说它是一个实验定律，库仑扭称实验起到了重要作用，而电摆实验则起了决定作用；即便是这样，库仑仍然借鉴了引力理论，模拟万有引力的大小与两物体的质量成正比的关系，认为两电荷之间的作用力与两电荷的电量也成正比关系。假如说它是牛顿万有引力定律的推论，那么普利斯特利和卡文迪许等人也做了大量工作。因此，从各个角度考察库仑定律，重新准确的对它进行熟悉，确实是非常必要的。

库仑定律的验证
库仑定律是1784--1785年间库仑通过扭秤实验总结出库仑扭秤来的。纽秤的结构如下: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。
如何比较力的大小【通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小】

C. 静电的库仑定律是怎样提出和确立的

提出

库仑定律可以说是一个实验定律，也可以说是牛顿引力定律在电学和磁学中的“推论”。假如说它是一个实验定律，库仑扭称实验起到了重要作用，而电摆实验则起了决定作用；即便是这样，库仑仍然借鉴了引力理论，模拟万有引力的大小与两物体的质量成正比的关系，认为两电荷之间的作用力与两电荷的电量也成正比关系。假如说它是牛顿万有引力定律的推论，那么普利斯特利和卡文迪许等人也做了大量工作。因此，从各个角度考察库仑定律，重新准确的对它进行熟悉，确实是非常必要的。

科学家对电力的早期研究

人类对电现象的熟悉、研究，经历了很长的时间。直到16世纪人们才对电的现象有了深入的熟悉。吉尔伯特比较系统地研究了静电现象，第一个提出了比较系统原始理论，并引入了“电吸引”这个概念。但是吉尔伯特的工作仍停留在定性的阶段，进展不大。18世纪中叶，人们借助万有引力定律，对电和磁做了种种猜测。18世纪后期，科学家开始了电荷相互作用的研究。

富兰克林最早观察到电荷只分布在导体表面。普利斯特利重复了富兰克林的实验，在《电学的历史和现状》一书中他根据牛顿的《自然哲学的数学原理》最先预言电荷之间的作用力只能与距离平方成反比。虽然这个思想很重要，但是普利斯特利的结论在当时并没有得到科学界的重视。

在库仑定律提出前有两个人曾作过定量的实验研究，并得到明确的结论。可惜，都没有及时发表而未对科学的发展起到应有的推动作用。一位是英国爱丁堡大学的罗宾逊，认为电力服从平方反比律，并且得到指数n=2.06，从而电学的研究也就开始进行精确研究。不过，他的这项工作直到1801年才发表。另一位是英国的卡文迪许。1772～1773年间，他做了双层同心球实验，第一次精确测量出电作用力与距离的关系。发现带电导体的电荷全部分布在表面而内部不带电。卡文迪许进一步分析，得到n=20.02。他的这个同心球实验结果在当时的条件下是相当精确的。但可惜的是他一直没有公开发表这一结果。

库仑定律的建立

库仑是法国工程师和物理学家。1785年，库仑用扭称实验测量两电荷之间的作用力与两电荷之间距离的关系。他通过实验得出：“两个带有同种类型电荷的小球之间的排斥力与这两球中心之间的距离平方成反比。”同年，他在《电力定律》的论文中介绍了他的实验装置，测试经过和实验结果。

库仑的扭秤巧妙的利用了对称性原理按实验的需要对电量进行了改变。库仑让这个可移动球和固定的球带上同量的同种电荷，并改变它们之间的距离。通过实验数据可知，斥力的大小与距离的平方成反比。但是对于异种电荷之间的引力，用扭称来测量就碰到了麻烦。经过反复的思考，库仑借鉴动力学实验加以解决。库仑设想：假如异种电荷之间的引力也是与它们之间的距离平方成反比，那么只要设计出一种电摆就可进行实验。
通过电摆实验，库仑认为：“异性电流体之间的作用力，与同性电流体的相互作用一样，都与距离的平方成反比。”库仑利用与单摆相类似的方法测定了异种电荷之间的引力也与它们的距离的平方成反比，不是通过扭力与静电力的平衡得到的。可见库仑在确定电荷之间相互作用力与距离的关系时使用了两种方法，对于同性电荷，使用的是静电力学的方法；对于异性电荷使用的是动力学的方法。

库仑注重修正实验中的误差，最后得到：“在进行刚才我所说的必要的修正后，我总是发现磁流体的作用不管是吸引还是排斥都是按距离平方倒数规律变化的。”但是应当指出的是，库仑只是精确的测定了距离平方的反比关系，并把静电力和静磁力从形式归纳于万有引力的范畴，我们这里要强调的是库仑并没有验证静电力与电量之积成正比。“库仑仅仅认为应该是这样。也就是说库仑验证了电力与距离平方成反比，但仅仅是推测电力与电量的乘积成正比。”

库仑定律的验证和影响

库仑定律是平方反比定律，自发现以来，科学家不断检验指数2的精度。1971年威廉等人的实验表明库仑定律中指数2的偏差不超过10^-16，因此假定为2。事实上，指数为2和光子静止质量为零是可以互推的。其实假如mz不为零，即使这个值很小，也会动摇物理学大厦的重要基石，因为现有理论都是以mz等于零为前提。到目前为止，理论和实验表明点电荷作用力的平方反比定律是相当精确的。200多年来，电力平方反比律的精度提高了十几个数量级，使它成为当今物理学中最精确的实验定律之一。回顾库仑定律的建立过程，库仑并不是第一个做这类实验的人，而且他的实验结果也不是最精确的。我们之所以把平方反比定律称为库仑定律是因为库仑结束了电学发展的第一个时期。库仑的工作使静电学趋于高度完善。电量的单位也是为了纪念库仑而以他的名字命名的。

库仑定律不仅是电磁学的基本定律，也是物理学的基本定律之一。库仑定律阐明了带电体相互作用的规律，决定了静电场的性质，也为整个电磁学奠定了基础。库仑从1777年起就致力于把超距作用引入磁学和电学。他认为静电力和静磁力都来自远处的带电体和荷磁体，并不存在什么电流体和涡旋流体对带电物质和磁体的冲击；这些力都符合牛顿的万有引力定律所确定的关系。库仑提供了精密的测量，排除了关于电本性的一切思辩。库仑的工作对法国物理学家的影响还可以从稍后的拉普拉斯的物理学简略纲领得到证实。这个物理学简略纲领最基本的出发点是把一切物理现象都简化为粒子间吸引力和排斥力的现象，电或磁的运动是荷电粒子或荷磁粒子之间的吸引力和排斥力产生的效应。这种简化便于把分析数学的方法运用于物理学。

D. 库仑定律使用什么仪器实验出来的

库仑扭秤

库仑扭秤由悬丝、横杆、两个带电金属小球（库仑最初的实验是用带电木髓小球进行的），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。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。

E. 1798年英国物理学家谁利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量

A、牛顿发现了万有引抄力袭定律；卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量G，故A错误；
B、密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，故B正确；
C、法拉第首先提出用电场线描述电场，用磁感线形象地描述磁场，促进了人们对电磁现象的研究，故C正确；
D、库仑通过库仑扭秤实验总结得出库仑定律并准确测定了静电力常量k的值，故D正确；
故选：BCD

F. 库仑定律是如何建立的

库仑是法国工程师和物理学家。1785年，库仑用扭称实验测量两电荷之间的作用力与两电荷之间距离的关系。他通过实验得出：“两个带有同种类型电荷的小球之间的排斥力与这两球中心之间的距离平方成反比。”同年，他在《电力定律》的论文中介绍了他的实验装置，测试经过和实验结果。
库仑的扭秤巧妙的利用了对称性原理按实验的需要对电量进行了改变。库仑让这个可移动球和固定的球带上同量的同种电荷，并改变它们之间的距离。通过实验数据可知，斥力的大小与距离的平方成反比。但是对于异种电荷之间的引力，用扭称来测量就碰到了麻烦。经过反复的思考，库仑借鉴动力学实验加以解决。库仑设想：假如异种电荷之间的引力也是与它们之间的距离平方成反比，那么只要设计出一种电摆就可进行实验。 库仑定律的发现者库仑
通过电摆实验，库仑认为：“异性电流体之间的作用力，与同性电流体的相互作用一样，都与距离的平方成反比。”库仑利用与单摆相类似的方法测定了异种电荷之间的引力也与它们的距离的平方成反比，不是通过扭力与静电力的平衡得到的。可见库仑在确定电荷之间相互作用力与距离的关系时使用了两种方法，对于同性电荷，使用的是静电力学的方法；对于异性电荷使用的是动力学的方法。
库仑注重修正实验中的误差，最后得到：“在进行刚才我所说的必要的修正后，我总是发现磁流体的作用不管是吸引还是排斥都是按距离平方倒数规律变化的。”但是应当指出的是，库仑只是精确的测定了距离平方的反比关系，并把静电力和静磁力从形式归纳于万有引力的范畴，我们这里要强调的是库仑并没有验证静电力与电量之积成正比。“库仑仅仅认为应该是这样。也就是说库仑验证了电力与距离平方成反比，但仅仅是推测电力与电量的乘积成正比。”

G. 扭秤实验的库仑定律的验证

法国物理学家库仑于1785年利用他发明的扭秤实验，测定了电荷之间的作用力。库仑在实验中发现静电力与距离平方成反比，同时他也认识到了静电力与电量的乘积成正比，从而得到了完整的库仑定律。库仑定律第一次打开了电的数学理论的大门，使静电学进入了定量研究的新阶段，也为泊松等人发展电学理论奠定了基础。库仑还曾用扭秤证明了地磁场对磁针有力矩的作用，力矩大小与磁针对子午线偏斜角的正弦成正比，这构成了磁矩概念的基础。
库仑定律是一有关基本力的的定律，它的指数是否精确为2，关系到高斯定理是否正确，因此两百多年来，它的正确性不断经历着实验的考验。
库伦曾用扭秤装置做过大量实验工作，但值得注意的是，在精度方面远不如万有引力定律的扭秤实验。试验中的带电小球都是有限大的带电体，两带电体之间的距离不可能很大，，因此将两带电小球视为点电荷就不够精确，同时两球上的电荷分布互有影响，特别是两带电球之间的距离也无法精确测定，而且还存在漏电现象。因此设分母中r的指数为2+δ，库伦本人的实验误差是δ≤0.04，即库仑定律表示为F=[k*q(1)*q(2)]/r^(2±0.04)。英国科学家卡文迪许于1773年测得δ≤0.02。
后人曾改进实验装置来验证库仑定律。
由于万有引力定律于库仑定律之间的相似性，扭秤实验不失为一种同用的方法。

H. 物理史上有一个库伦用扭秤装置研究了带电体间的相互作用，提出了库仑定律；

是库伦！

18世纪80年代，法国物理学家库仑制作了一台十分精巧的丝悬磁针装置，并内用它在巴黎天容文台测量地磁场的强度。有一次，为了测量的准确，库仑用放大镜观察磁针偏转的角度，他偶然发现，平时用肉眼观察静止不动的磁针，竟在发生微小的振动。
“为什么会这样呢？”库仑紧紧抓住这个问题不放，“能不能用悬丝制造灵敏测力仪器呢？”库仑反复研究金属丝的扭力和它的扭转角度、直径与长度之间的关系。库仑在大量实验基础上经过分析发现：对某种金属丝而言，在弹性范围内，金属丝产生的扭力矩与它的扭转和直径的四次方的乘积成正比，与金属丝的长度成反比。库仑在1785年公布了这一研究成果，宣布发现了弹性理论，发明了扭秤。这种扭秤为研究微小相互作用力提供了强有力的工具，人们把它叫做库仑扭秤。
你知道库仑扭秤是怎样发明的吗？
思维火花
库仑在使用丝悬磁针时，偶然用放大镜发现静止的磁针还在发生微小的振动，这启发了他的灵感，想到可用悬丝制造灵敏测力仪器，通过大量的实验，终于发明了扭秤。

I. 库仑如何发现库仑定律

库仑（１７３６～１８０６）库仑，法国物理学家，出生于昂古莱姆。

库仑曾在巴专黎军事工程学院学习属。１７７４年被选为法国科学院院士。库仑是１８世纪一位学识渊博的学者，在物理学上作出许多重要贡献。１７８１年，他发表一篇重要论文《简单机械理论》，提出摩擦力和作用于物体表面上的正压力成正比的关系。他证明地球磁场对磁铁的作用，相当于与偏差角的正弦成正比的一力偶，并据此推断出，在解释磁作用时需要使用吸引力和排斥力作为对抗涡流。他建立磁体在磁场中的运动方程式，并根据短的振荡时间推导出磁矩。他发明扭力平衡法以测量电的排斥力，并把结果推广到实验上更困难的排斥力情况中，推导出表示两静止点电荷间相互作用力的定律，即著名的库仑定律。他还致力于导体上电荷分布的研究，证明导体的全部电荷都集中在表面上。

库仑的著作还有《金属力和弹性的理论和实验研究》、《电气与磁性》等。

库仑是１８世纪与英国卡文迪许齐名的物理学家，后人为了纪念他，把电量单位定为“库仑”，简称“库”。

J. 库仑定律是如何得出来的

库伦定律的公式是通过实验得出来的，实际上库仑定律的文字表述是两个点电荷之间的相版互作用权力的大小与它们所带电量的乘积成正比，与他们之间的距离成反比，方向沿二者的连线，同性相斥，异性相吸，而且库伦力满足叠加原理。写成公式的时候就是F=kQ1Q2/rr，当取定某个单位制的时候，k的值也就随之确定，它没有什么物理意义。当单位制为国际单位制（电荷单位为库伦的那一种）时，k的取值为光速的平方除以10的7次方。而还有一种单位制（被叫做高斯单位制），则是取k=1。这就好像牛顿第二定律当中，本来是F=kma，而通过单位制的选取使得k=1。