|
Princíp Coulombových torzných váh |
Princíp torzných váh je znázornený na obr. 1.
Na tenkom pružnom vlákne dĺžky l a polomeru R je závesné izolačné ramienko dĺžky 2a. Na koncoch ramienka sú kovové guľôčky K1, K2 s rovnakým polomerom. Konštrukcia Coulombových torzných váh musí byť celkom symetrická, aby sa pôsobenie tiažových síl na guľôčky úplne vykompenzovalo.
V blízkosti guľôčky K2 je ďalšia kovová guľôčka K3 upevnená na tenkej kovovej tyčke. Táto guľôčka slúži na privedenie náboja z vonkajšieho priestoru prostredníctvom kovovej guľôčky K4. V počiatočnej polohe (ktorá sa dá nastaviť mechanizmom pri hornom úchyte vlákna) sú guľôčky K2 a K3 v dotyku. Nabitým telesom sa dotkneme guľôčky K4. Privedený náboj sa rozloží na povrchu guličiek K2, K3, K4. Ak sú ich polomery rovnaké, na každej z nich bude rovnaký elektrický náboj. (pozri nasledujúci kapitolu o kapacite vodičov). Celé váhy sú uzavreté v sklenenom obale, aby sa vylúčili rušivé vplyvy od prúdenia vzduchu.
Pôsobením elektrickej odpudivej sily sa guľôčka K2 vzdiali od guľôčky K3. Výsledné otočenie vahadla o uhol a odpovedá rovnováhe elektrickej a torznej sily deformovaného vlákna. Rovnovážna poloha ramienka je určená rovnováhou momentu Del odpudivej sily a torzného momentu vlákna Dtor .
, 
Z toho
Náboj na pevnej guľôčke môžeme opakovane zvyšovať a tak porovnávať účinky nábojov rôznej veľkosti. Pri svojich pokusoch Coulomb dospel k týmto záverom:
1. Sily medzi nábojmi pôsobia v smere ich spojnice. Takéto sily nazývame centrálne.
2. Ak je jeden náboj konštantný, tak pôsobiaca sila je priamo úmerná veľkosti druhého náboja pri rovnakých vzdialenostiach r medzi nábojmi. Zo symetrie experimentu vyplýva, že celková sila je teda úmerná súčinu veľkosti oboch nábojov.
3. Pri rovnakej veľkosti nábojov je sila pôsobiaca medzi nimi nepriamo úmerná druhej mocnine ich vzdialenosti.