Coulombsches Gesetz: Coulombwaage: F ~ r-2


Dieser Versuch  dient  der Verifizierung des Coulombgesetzes. Der Exponent "-2 " im Coulombgesetz wird bestimmt.

Aufbau:  Die Coulombwaage  trägt  eine  geladene  Kugel  an einem  horizontalen  Balken dessen Auslenkung  gegen  einen Torsionsfaden  wirkt. Eine zweite gleichnamig geladenen Kugel wird angenähert und der Abstand beider Kugeln gemessen. Die Auslenkung der Waage ist proportional zur Kraft und wird mit einem Lichtzeiger  (Reflexion eines Laserstrahls am mitbewegten Spiegel) sichtbar gemessen.
 

Beobachtung: 

Die Auslenkung der Waage nimmt mit  verringertem Abstand zu, hier einige Meßwerte:


Abstand
13 cm
18,4 cm
26 cm
Auslenkung (Kraft)
83,5cm
45cm
22,5 cm

Ergebnis:

Die Auslenkung wird als Funktion des Abstands doppelt logarithmisch aufgetragen. Es ergibt sich eine Gerade mit Steigung -2, dies ist der Exponent des Kraftgesetzes. Die Coulomb-Kraft ist umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands der beiden Kugeln.


doppelt logarithmische Auftragung Doppelt logarithmisches Diagramm zur Bestimmung des Exponenten


Fehlerquellen:  
Der Versuch ist witterungsabhängig. Die geringen Ladungsmengen  können innerhalb der Versuchsdauer bei hoher Luftfeuchtigkeit abfließen. Dagegen hilft Aufheizen der Isolatoren mit Warmluft.