荷電粒子間にはたらく力を表したCoulomb's law は電気系の法則としてはOhm's law とともに非常に慣れ親しんだ法則である。
「それぞれの电荷量に比例する」は受け入れやすく、「距离の二乗に反比例する」は重力との类推から、また容易に期待できる。
実际、颁辞耻濒辞尘产は実験结果から导いたというより、当初からこの式を信じて実験は矛盾しなければよい程度に考えていたようである。
颁辞耻濒辞尘产が用いた「捻り天秤」は非常に敏感な装置で、现代に行れた再実験でも误差は大きく、距离の幂数が1?3乗程度になるそうである。
驚きはここからで、Coulomb's lawの発見とされる1785年より10年以上以前1773年にHenry Cavendishは実験によりCoulomb's law を確かめており、距離の冪数の2乗からのズレをとして実験によって保証している。
材料を軽くして感度を上げているとはいえ基本原理は小学校にある箔検电器と同じ测定器を用いてこの精度を保証している。
现代の高精度で高価な测定器を使用できる身としては耻ずかしい気持ちにすらなる。
Cavendishが行ったCoulomb's law の実験は間接的で直接「力」を測定しない(この当たりが、Coulombの行った実験が一般に受け入れられている原因かもしれない)。
导体の球殻とその中の同心小球を接続して、球殻を帯电する。
球殻と小球の接続を外して、その后、球殻を取り除き小球の帯电状态を検出する。
Coulomb's lawが成り立てば、小球は帯電しない。
この実験で小球の电荷は検出されない。
次に、距离の幂数のズレを评価する目的で、検电器の感度を见积る。
当初、球殻に与えた电荷量を比例的に减らしながら検电器で検出して、反応しなくなる电荷量を球殻に与えた电荷量に対する比として最小感度を求める。
あとは电磁気学の计算(正确には静电界の计算)を行ってを保証する。
「物理の法则は実験によって保証されるものである」という原则に従った科学者として正しい态度であると思う。
なお、颁补惫别苍诲颈蝉丑はこの実験结果を自分のノートに记载しただけで発表はしていない。
後に(100年後)、Cavendish研究所の所長になったMaxwell がノートを見つけて公表している。
Maxwell 自身もCavendishの行った実験をさらに改良してを確かめている。
参考文献:Wikipedia, 「Maxwell’s Approach on Coulomb’s Inverse-Square Lawクーロンの逆2乗則に関するマクスウェルの実験」Yasushi Kondo, Department of Physics and Masayoshi Kiguchi RIST Kinki University 3-4-1 Kowakae, Higashi-Osaka, Osaka, Japan(Web で検索して下さい)。
(2019/01/30)