Weiterführende Literatur:

Heering, Peter (2013): Historische Experimente in neuem Licht betrachtet. Teil 1: Das Coulombsche Gesetz, in: MNU 66/1, 4-8.

Heering, Peter (1998): Das Grundgesetz der Elektrostatik: Experimentelle Replikation und wissenschaftshistorische Analyse. Wiesbaden: DUV.

Coulomb, Charles Augustin (1921): Vier Abhandlungen über die Elektricität und den Magnetismus. Ostwald's Klassiker der exakten Wissenschaften Nr.13, Hrsg.: Walter König, 2. Aufl., Leipzig.

Die Coulombsche Drehwaage

Fachrichtung: Elektrizität

Erfinder: Charles Augustin Coulomb 1785

Auf einem Glaszylinder mit einem Durchmesser und einer Höhe von 32 cm, der an der Außenwand eine Skala besitzt, liegt eine Glasplatte mit zwei Löchern, deren Durchmesser 4.5 cm betragen. Über dem einen Loch befindet sich eine 65 cm hohe Glasröhre, an deren oberen Ende das Torsionsmikrometer (Fig. 2) angebracht ist. Daran ist ein 76 cm langer Metallfaden mit einem Durchmesser von 0.04 mm (anhand der Gewichtsangabe errechnet) durch Einklemmen befestigt, an dessen unteren Ende sich ein Kupfer- oder Eisenzylinder (Fig. 3) mit einem Durchmesser von 0.2 cm befindet. Er dient als Halterung für einen mit Siegellack überzogenen Seidenfaden, an dessen einem Ende sich eine Papierscheibe, an dessen anderem sich an einer zylindrischen Fortsetzung aus Schellack eine Holundermarkkugel befindet.

Das Gewicht des Zylinders soll den Faden spannen, ohne ihn zu zerreißen. In das zweite Loch wird ein Stab eingeführt, der im unteren Teil aus Schellack besteht; an seinem unteren Teil befindet sich eine zweite Kugel, die in der Ruheposition der beweglichen Kugel positioniert wird.

Das Coulomb’sche Gesetz ist eine der zentralen Gesetzmäßigkeiten der Physik, und dies nicht etwa, weil es letztlich im Gauß’schen Satz und damit in den Maxwell’schen Gleichungen enthalten ist. Vielmehr resultiert die Bedeutung dieses Gesetzes aus der hieraus resultierenden Möglichkeit zur Bestimmung der Ruhemasse eines Photons – diese ist genau dann 0, wenn die elektrostatische Kraft genau umgekehrt quadratisch mit dem Abstand abnimmt. Dies ist auch der Grund, warum auch im 20. Jahrhundert immer wieder Experimente durchgeführt wurden, mit denen die Genauigkeit dieser Relation überprüft werden sollte.

In den beiden ersten Artikeln beschrieb er zwei Experimente, mit denen er das Kraft-Abstand-Gesetz für elektrische Ladungen demonstrierte, das einen zentralen Teil des später nach ihm benannten Grundgesetzes bildet.

In dieser Abhandlung beschrieb er die Torsionswaage sowie die Experimente zur Demonstration des Kraft-Abstand Gesetzes im Fall der elektrostatischen Abstoßung. Drei Jahre später erschien die nächste Abhandlung, in der die zweite Apparatur vorgestellt wurde sowie die Experimente zur Demonstration des Kraft-Abstand Gesetzes bei der Anziehung.