65,5 x 26
Vidro, madeira, medula de sabugueiro e latão

A balança de torção de Coulomb ocupa um lugar preponderante na história da Física. Trata-se de um instrumento que permite a verificação experimental da lei quantitativa das interacções entre cargas eléctricas. De um modo geral a balança é constituída por uma caixa de vidro, cilíndrica ou quadrada, fechada por uma tampa, também de vidro, da qual se eleva um tubo que termina num disco metálico de onde está suspenso um fio de torção que sustenta uma agulha horizontal de goma laca. Esta agulha tem numa das extremidades um pequeno disco vertical de latão e, na outra, uma esfera de medula de sabugueiro. A altura da agulha é regulada por meio de um botão que faz rodar um eixo horizontal onde se enrola o fio que a suspende. Este eixo está montado sobre um disco giratório no qual se encontra gravada uma escala dividida em graus. Esta escala avança em relação a uma marca de referência, fixa na coluna de vidro, de modo a possibilitar a medição de deslocamentos angulares.

O objectivo da experiência a realizar com este instrumento é, como se disse, a verificação da lei de Coulomb. Começa-se por fazer com que o disco de latão toque numa esfera metálica que se encontra na extremidade de uma vareta de vidro suspensa do tampo da balança. Nestas condições, tanto o disco como a esfera devem estar descarregados e o fio de suspensão da agulha não deve estar sob torção. A finalidade desta operação é definir uma posição de referência. Seguidamente, retira-se a esfera suspensa da tampa da balança, e electriza-se. A esfera, ao ser recolocada no interior da balança, electriza o disco de latão com carga do mesmo sinal, observando-se uma repulsão entre ambos.

Nestas condições, a agulha começa a descrever um movimento oscilatório amortecido, até que pára. O conjunto permanece então estático numa posição correspondente ao equilíbrio entre o momento da força de repulsão e o da força de torção do fio. O ângulo de torção do fio pode ser medido através de uma escala dividida em graus, marcada sobre a parede da caixa de vidro, à altura do plano horizontal da agulha suspensa.

Ao rodar o disco de onde se suspende a agulha, por forma a fazer aproximar o disco da esfera, verifica-se que o ângulo de torção aumenta, já que ambos estão electrizados com carga do mesmo sinal. A nova distância entre os corpos electrizados pode ser obtida através da escala existente na parte superior da caixa da balança. O registo de sucessivos ângulos de torção do fio, e das correspondentes distâncias entre a esfera e o disco, permite a verificação da relação entre a intensidade da força de repulsão e o quadrado da distância entre os corpos electrizados.

A fim de verificar a relação entre a força de interacção e a carga eléctrica dos corpos, Coulomb utilizava uma bola de medula de sabugueiro suspensa da agulha. Após registar o ângulo de torção do fio de suspensão, tal como no caso anterior, retirava a esfera da vareta de vidro, colocando-a em contacto com outra de iguais dimensões. Desta operação, resultava uma diminuição do valor da sua carga para metade. Ao ser recolocada na balança, observava-se que a repulsão eléctrica entre a esfera metálica e a bola de medula de sabugueiro era menos intensa. O novo ângulo de torção do fio, correspondente à nova posição de equilíbrio, era menor do que no caso anterior. Repetindo este procedimento algumas vezes, obtinha-se uma relação experimental válida.

Para além destas experiências, Coulomb desenvolveu outros métodos experimentais, baseados na medida dos períodos de oscilação da agulha suspensa no fio de torção. De resto, este era o método a que recorria para a calibração dos fios utilizados nas balanças de torção. Para que as experiências fossem bem sucedidas, era conveniente proceder à secagem do ar no interior da balança. Para este efeito recorria-se a um recipiente contendo cal viva.