Для этой цели нижний диск поднимается с помощью винта вверх до тех пор, пока он не коснётся защитного кольца, и подвешенному диску дают опуститься на нижний диск, так что его нижняя поверхность оказывается в той же самой плоскости, что и нижняя поверхность защитного кольца. Затем положение подвешенного диска по отношению к защитному кольцу устанавливается с помощью системы контрольных отметок. Сэр У. Томсон обычно использует для этой цели прикреплённый к подвижной части чёрный волосок. Этот волосок перемещается вверх или вниз прямо перед двумя чёрными отметками, сделанными на белом эмалированном фоне, и наблюдается вместе с этими двумя отметками через плоско-выпуклую линзу, обращённую плоской стороной к глазу. Если волосок при наблюдении через линзу выглядит прямым и делит пополам расстояние между чёрными отметками, то говорят, что он находится в установленном положении. Это означает, что подвешенный диск, вместе с которым движется волосок, находится в должном положении по высоте. Горизонтальность подвешенного диска можно проверить, сравнивая отражённое изображение части любого объекта от верхней поверхности диска с отражением остальной части того же самого объекта от верхней поверхности защитного кольца.
Затем весы регулируются так, чтобы они находились в равновесии в установленном положении, если на центр подвешенного диска помещён известный вес. При этом весь прибор освобождается от электризации тем, что все его части приводятся в металлическое соединение. Защитное кольцо накрывается металлической камерой так, чтобы закрыть также весы и подвижный диск, для наблюдения контрольных отметок оставляются достаточные отверстия.
Защитное кольцо, камера и подвешенный диск - все находятся в металлическом соединении друг с другом, но изолированы от остальных частей прибора.
Пусть теперь требуется измерить разность потенциалов двух проводников. С помощью проводов проводники соединяются соответственно с верхним и нижним дисками, с подвешенного диска убирается вес, и нижний диск перемещается вверх с помощью микрометрического винта до тех пор, пока электрическое притяжение не сместит подвешенный диск вниз в установленное положение. Тогда мы знаем, что притяжение между дисками равно весу, который приводил диск в его установленное положение.
Если 𝑊 есть численное значение веса, a 𝑔 - сила тяжести, то сила равна 𝑊𝑔 и если 𝐴 - площадь подвешенного диска, 𝐷 - расстояние между дисками и 𝑉 - разность потенциалов дисков, то
𝑊𝑔
=
𝑉²𝐴
8π𝐷²
, или
𝑉
=
𝐷
⎛
⎜
⎝
8π𝑔𝑊
𝐴
⎞½
⎟
⎠
.
Если подвешенный диск имеет круговую форму и радиус его равен 𝑅, а радиус апертуры защитного кольца равен 𝑅', то 7
𝐴
=
1
2
π(𝑅²+𝑅'²)
и
𝑉
=
4𝐷
⎛
⎜
⎝
𝑔𝑊
𝑅²+𝑅'²
⎞½
⎟
⎠
.
7 Обозначим радиус подвешенного диска через 𝑅 а радиус апертуры защитного кольца через 𝑅', тогда ширина кольцевого промежутка между диском и кольцом будет равна 𝐵=𝑅-𝑅'.
Если расстояние между подвешенным диском и большим закреплённым диском равно 𝐷, а разность потенциалов между этими дисками равна 𝑉. то, в согласии с рассмотрением п. 201, количество электричества на подвешенном диске будет 𝑄 =
⎧
⎨
⎩
𝑅²+𝑅'²
8𝐷 -
𝑅'²-𝑅²
8𝐷 ⋅
α
𝐷+α
⎫
⎬
⎭ ,
где α=(1/π)𝐵 ln 2, или α=0,220635(𝑅'-𝑅).
Если поверхность защитного кольца не совпадает точно с плоскостью поверхности подвешенного диска, предположим, что расстояние между закреплённым диском и защитным кольцом равно не 𝐷, a 𝐷+𝑧=𝐷'. Тогда из рассмотрения в п. 225 следует, что вблизи от края диска появится добавочный электрический заряд, вызванный тем, что диск возвышается на величину 𝑧 над общей плоскостью защитного кольца. Таким образом, полный заряд в этом случае приблизительно равен 𝑄 = 𝑉
⎧
⎨
⎩
𝑅²+𝑅'²
8𝐷 -
𝑅'²-𝑅²
8𝐷 ⋅
α
𝐷+α +
𝑅+𝑅'
𝐷 (𝐷-𝐷') ln
4π(𝑅+𝑅')
𝐷'-𝐷
⎫
⎬
⎭ ,
и в выражение для притяжения мы должны вместо площади 𝐴 диска подставить исправленную величину 𝐴 =