Как люди измеряли электрический заряд во времена Кулона?

Примерно в то время, когда Кулон открыл закон Кулона, как люди измеряли электрический заряд?

Ответы (1)

Люди этого не сделали. Они генерировали и накапливали статическое электричество, но его измерение, кроме как по силе электрического удара, еще не проводилось. Кулон был тем, кто изобрел способ сделать это в 1785 году. Для этого он использовал устройство, называемое крутильными весами. Джон Мичелл использовал его ранее для измерения гравитации, но Кулон заново изобрел эту идею и сделал ее знаменитой. На Maglab.org есть картинка и описание того, как это работает:

Через верхнюю часть стеклянного корпуса проходит узкая стеклянная трубка. В верхней части трубки находится металлический шар , с которого на нити свисает игла. На одном конце иглы находится небольшой металлический шар, который может свободно качаться из-за его подвешенного состояния Через верхнюю часть стеклянного корпуса также выступает металлический стержень с металлическими сферами на обоих концах (один внутри корпуса, один снаружи).

Чтобы использовать крутильные весы, Кулон держал объект рядом с металлической сферой на верхнем конце металлического стержня. Любой заряд, удерживаемый изучаемым объектом, будет передаваться металлической сфере, а затем перемещаться по стержню к сфере на другом конце. Там заряд мог воздействовать на подвешенную в корпусе иглу, которая в состоянии покоя касалась нижней сферы стержня. Таким образом, любой заряд в этой сфере переходил в сферу иглы. Как только сфера стержня и сфера иглы стали одинаково заряженными, они стали отталкивать друг друга. Отталкивание заставляло иглу двигаться, а нить, удерживающую ее, скручиваться.

Скручивающее действие называется кручением, отсюда и название инструмента. Чтобы определить, насколько сильно произошло кручение, Кулон сверился с небольшой шкалой, отмеченной в градусах у верхнего конца узкой стеклянной трубки. Вторая шкала, опоясывающая сам стеклянный корпус, позволяла ему определять, как далеко перемещается стрелка. Как понял Кулон, чем больше заряд, тем большее кручение и смещение он наблюдал. "

Дополнительный вопрос из комментариев — как Кулон установил пропорциональность электрической силы зарядам. Можно было бы сделать это, удвоив заряды и измерив, что происходит с силой, но ответ таков... Кулон этого не сделал. Фальконер дает хороший исторический отчет в книге Чарльза Огюстена Кулона и фундаментального закона электростатики , где она пишет:

Во втором мемуаре (1787 г.) о притяжении между разноименно заряженными телами показана ньютоновская программа Кулона. В нем впервые прямо утверждается, что сила пропорциональна произведению «электрических масс» двух тел, утверждение, что Кулон часто утверждал, но никогда не пытался продемонстрировать . Он никогда не определял единицу электрического заряда, полагаясь на относительные электрические «массы» или «плотности». Повсюду его трактовка основана на негласном предположении, что электрическая масса локализована и аналогична гравитационной массе. ... "

введите описание изображения здесь

Если он измерил электрический заряд по закону Кулона, как он догадался о таком законе?
@LinearGuy Он этого не делал, он измерил эффекты заряда, которые не имели ничего общего с тем, как электрическое поле падает с расстоянием от него. Что касается догадок, после того, как Ньютон предположил, что электричество и магнетизм подчиняются закону обратных квадратов по аналогии с гравитацией, было в воздухе. Пристли ясно предположил это в 1766 году, как и Кавендиш в 1771 году, см. Является ли закон Кулона самой ранней математической формулой, описывающей электричество? Проблема заключалась в том, чтобы найти экспериментальный способ проверить это.
Безотносительно к расстоянию закон Кулона гласит, что сила между двумя зарядами пропорциональна их произведению. Если нет измерения этих зарядов, то как измеряется их произведение?
@LinearGuy Заряды можно измерить торсионными весами, силу отталкивания/притяжения можно измерить независимо, например, с помощью пружин.
Извините, я неправильно сформулировал свой последний вопрос: как только измерена сила двух зарядов, которая пропорциональна произведению двух зарядов, как узнать, каковы отдельные заряды? Торсионные весы дают порядок зарядов, но не количественную оценку, верно?
@LinearGuy Ну, наша политика - один вопрос в треде. Этот отвечает оригиналу, новый можно спросить отдельно.
Это тот же вопрос. Кулон измерил заряд количественно, иначе он не смог бы сформулировать закон Кулона (даже без ссылки на расстояние). Я нахожу это измерение интересным, и оно действительно способствует сообщению, но я также хотел бы знать, использовал ли он другие методы (или смог косвенно обойти проблему).
@LinearGuy Тогда новый вопрос: «Как Кулон проверил, что сила пропорциональна зарядам?» Нет необходимости в другом методе: вы, например, удваиваете заряды и смотрите, увеличится ли сила вчетверо. Но, как правило, мы не рекомендуем однострочные сообщения и задаем дополнительные вопросы в комментариях, к которым они ведут.