Coulomb torziós mérlege

Feltalálás ideje
1777
Publikáció ideje
1784

A torziós mérleg, más néven torziós inga rugalmas szál elcsavarodásán alapuló mérőműszer, melyet 1777-ben talált fel és 1784-ben Charles Augustin de Coulomb egy dolgozatában tett közzé.

Az angol Joseph Priestley elektromos taszítási törvényét vizsgálva jutott el saját törvényének megfogalmazásához. A Priestley-törvényben szerepet játszó elektromos erők mérésére érzékeny eszközt fejlesztett ki. A Francia Természettudományi Akadémiához beadott – egy iránytű megalkotását célzó – pályamunkában írta le a torziós mérleget 1784-ben. Felismerte, hogy egy vékony szál – adott nagyságú forgatónyomaték hatására bekövetkező – elfordulása fordítottan arányos a szál átmérőjének negyedik hatványával. Tehát a kicsi erő hatására létrejövő forgatónyomaték is képes könnyebben észlelhető nagy elfordulást létrehozni, ha elég vékony a szál. Így nagyon kicsiny hatás kimutatására is alkalmas eszközt talált fel. Így határozta meg 1785 és 1789 között azt az erőt, amely két pontszerű elektromos töltés között jelentkezik, megállapítva, hogy ez az erő egyenesen arányos a töltések szorzatával, és fordítva arányos a töltések távolságának négyzetével. Ez az elektromosság nagy jelentőségű Coulomb-törvénye. A coulomb az elektromos töltés SI származtatott egysége. Egy coulomb (C) az a töltésmennyiség, amely egy amper (1 A) áramerősség esetén egy másodperc (1 s) idő alatt átfolyik a vezetőn.

Torziós mérlege

A torziós mérleg egy igen finom torziós szálra függesztett rúdból áll, amelynek végein (súlyzószerűen) két tömeg helyezkedik el. Az erre ható forgatónyomaték hatására a rúd elfordul, a szál elcsavarodik, és az elcsavarodás mértékéből lehet kiszámítani a forgatónyomatékot, illetve a ható erőket. A rúd elfordulását nagyon érzékenyen lehet detektálni úgy, hogy a rúdra egy tükröt erősítenek, amely a ráeső fénysugarat az elfordulástól függően más szögben veri vissza. A torziós mérleg általában igen kis erőkülönbségek mérésére szolgál. Előnye, hogy ki lehet küszöbölni a csapágyazást és a velejáró súrlódást, ha például az elektromos mérőműszer forgótekercsét torziós szálra függesztjük. Ezáltal javul a mérőműszer pontossága és érzékenysége is. 1797-98-ban Henry Cavendish ennek segítségével mérte meg a gravitációs állandót. Cavendish mérlege vízszintes rúdjának végeire gömböket helyezett, a gömbök tömegvonzása csavarta el a szálat.