文档介绍：卡文迪许的同心球电荷分布实验,比库仑的扭秤实验精确且早几十年,但是卡文迪许并没有发表自己的著作。直到 1871 年麦克斯韦主持剑桥大学的卡文迪许实验室后,卡文迪许的手稿才转到了麦克斯韦手中,麦克斯韦亲自动手重复了卡文迪许的许多实验,手稿经麦克斯韦整理后出版,他的工作才为世人所知。 1769 年,英国苏格兰人罗宾逊,设计了一个杠杆装置,他把实验结果用公式表述出来,即电力 F与距离 r的 n次方成反比。先假设指数 n不是准确为 2,而是,得到指数偏差。 1773 年,卡文迪许用两个同心金属球壳做实验, 如右图,外球壳由两个半圆装配而成,两半球合起来正好把内球封在其中。通过一根导线将内外球连在一起,外球壳带点后,取走导线,打开外壳,用木髓球验电器试验有没有带电,结果发现木髓球验电器没有指示,内球不带电荷。根据这个实验,卡文迪许确定指数偏差,比罗宾逊 1769 年得出的更精确。 1936 年,美国沃塞斯特工学院的 Plimpton 和 Lawton ,在新的基础上验证了库仑定律,他们运用新的测量手段,改进了卡文迪许和麦克斯韦的零值法,消除和避免了试验中几项主要误差,从而大大地提高了测量精度,试验线路和装置如右图所示。他们用这套装置进行了多次试验,不同的实验者都确认电流计除了由于热运动造成的 1 微伏指示外没有其他振动,他们用麦克斯韦对出的公式进行计算,得到 1971 年,美国 Wesleyan 大学的 Edwin R. Williams , James E. Faller 及 Henry A. Hill 用现代测试手段,将平方反比定律的指数偏差又延伸了好几个数量级。在此之前已有好几起实验结果, 不断地刷新纪录。 Williams 等人采用高频高压信号、锁定放大器和光学纤维传输来保证实验条件,但基本方法和设计思想跟卡文迪许和麦克斯韦是一脉相承的。右图是简单示意图,他们用五个同心金属壳,而不是两个,采用十二面体形,而不是球形。峰值为 10 千伏的 4 兆赫高频高压信号加在最外面两层金属壳上,检测器接到最里面的两层,检验是否接收到信号。他们根据麦克斯韦的公式,得到的平方反比定律的指数偏差