【大学库仑电扭秤实验简述】库仑电扭秤实验是物理学中用于测量电荷之间作用力的经典实验，由法国物理学家查尔斯·奥古斯丁·库仑在18世纪末提出。该实验通过精密的扭秤装置，验证了电荷间作用力与距离平方成反比的规律，即著名的库仑定律。本实验不仅为静电学的发展奠定了基础，也为后续电磁学理论的研究提供了重要依据。
实验目的
- 验证库仑定律的正确性；
- 测量两个点电荷之间的静电力；
- 理解电扭秤的工作原理及其在实验中的应用。
实验原理
库仑电扭秤是一种利用细丝或金属丝作为扭转轴的装置，通过电荷之间的引力或斥力引起扭秤的偏转，从而间接测量电荷间的力大小。其核心原理是：
$$ F = k \frac{q_1 q_2}{r^2} $$
其中：
- $ F $ 为电荷间的力；
- $ k $ 为静电力常量（约为 $ 8.988 \times 10^9 \, \text{N·m}^2/\text{C}^2 $）；
- $ q_1 $、$ q_2 $ 为两电荷的电量；
- $ r $ 为两电荷之间的距离。
实验器材
| 器材名称 | 作用说明 |
| 库仑电扭秤 | 测量电荷间作用力的装置 |
| 金属球 | 用于带电并产生电场 |
| 绝缘支架 | 支撑金属球并保持绝缘状态 |
| 电荷发生器 | 对金属球进行充电 |
| 游标卡尺 | 测量两球之间的距离 |
| 光源与刻度盘 | 观察扭秤偏转角度，计算力大小 |
实验步骤（简要）
1. 将两个相同大小的金属球分别固定在扭秤的两端，并使其处于同一水平线上。
2. 使用电荷发生器对其中一个金属球充电，另一个保持不带电或带相反电荷。
3. 调整两球之间的距离，观察扭秤的偏转情况。
4. 记录不同距离下的偏转角度，计算对应的电场力。
5. 根据数据验证库仑定律是否成立。
实验结论
通过实验可以发现，当两电荷之间的距离变化时，它们之间的力确实与距离的平方成反比关系，从而验证了库仑定律的正确性。同时，实验也展示了如何通过间接方法测量微小的电场力，为现代科学实验方法提供了重要参考。
表格总结
| 项目 | 内容说明 |
| 实验名称 | 大学库仑电扭秤实验 |
| 实验目的 | 验证库仑定律，测量电荷间作用力 |
| 实验原理 | 电荷间作用力与距离平方成反比 |
| 实验器材 | 库仑电扭秤、金属球、绝缘支架、电荷发生器、游标卡尺、光源与刻度盘 |
| 实验步骤 | 充电、调整距离、记录偏转角、计算力、验证定律 |
| 实验结论 | 验证库仑定律，展示电场力测量方法 |
通过本实验，学生不仅能够深入理解静电学的基本规律，还能掌握实验设计与数据分析的基本方法，为今后学习更复杂的物理实验打下坚实基础。