天平的發展歷程及結構

　　發展歷程

　　在化學實驗中較早使用天平的有英國化學家布萊克，他生活和工作于18世紀，那個時候，正是化學中不斷發現氣體、并開始建立理論的時期。布萊克在化學研究中非常重視實驗，而且是第一個應用定量的方法研究氣體的人，定量研究需要稱量，而稱量離不開天平。歷史資料表明，布萊克確實使用了天平，他用過的天平至今仍保存在愛丁堡皇家博物館中。

　　用繩子掛著稱盤，橫梁又掛在另一個稱鉤上。布萊克正是用這個天平進行化學實驗研究，而且做出了發現的，這個天平的使用，不僅在化學實驗中建立了定量方法，而且對天平的進一步發展、改良，也是重要的。

　　布萊克之后，英國化學家亨利·卡文迪許也進行過精密的定量實驗，據說還曾設計制造過天平，由于卡文迪許本人的生平資料不詳，很難確切知道他是何時和如何設計、制造天平的。后來，卡文迪許用過的天平曾在皇家科學院展覽。這架天平放在柜內，天平的式樣從外面看不太清楚。

　　18世紀的法國，天平比較普及，有許多小店鋪就出售天平。18世紀的法國天平的式樣，或許是當時天平中的一種式樣。

　　18世紀末英國也已經制造出了一種天平，橫梁中央嵌上一個鋼質的刀口。把它放在瑪瑙盤中，大大提高了精密度和靈敏度。當時出現了一些天平設計家和制造家，不過，據說天平的價格比較貴，而且要先預定，不像法國，天平雖不那么精密，但比較容易買到。一個費德勒的人為皇家學會制造的一架天平，曾在倫敦科學博物館展出。

　　在英國，使用天平的不限于化學家和科學家，普通醫藥商店也常用天平，化學原子論的提出者道爾頓，在科學研究中經常使用天平，由于道爾頓在化學史上的重要地位和他在英國科學界的影響，使他成了著名人物，成了著名化學家，他使用過的天平據說也成了不凡之物，后來為英國曼徹斯特文學和哲學會所有，并為該會收藏。道爾頓曾經是這個學會的會員。

　　19世紀20年代，倫敦有一位儀器設計家叫羅賓遜，他開始設計和制造分析天平，不僅英國，就連美國在一個時期里都使用這種天平。羅賓遜用空心材料做橫梁，把梁做成三角形，豎梁中部有指針。

　　有刻度橫梁和游碼的天平，大約也是在19世紀誕生的，究竟誰是這種天平的發明人有不同說法，也存在爭議。可是1851年在倫敦召開了一次國際博覽會，英國和歐洲大陸國家的一些主要天平制造商都參加了，經博覽會審查團審議，最后把最高獎獎給了奧耶領，以表彰他在有刻度橫梁和滑動裝置（即游碼）天平的制造上所做的貢獻，由此看來，奧耶領的發明權得到了國際上的確認。

　　在很長時期里，天平制造業中流行一種理論，認為天平的橫梁越長天平越靈敏。但是有一個叫波爾·邦格的人卻不受這種理論的限制，1866年，他設計、制造了一架短橫梁分析天平。后來，在平天設計理論方面，他也有建樹。

　　天平的改進，除了橫梁、接觸點、游碼、刻度等方面以外，還表現在其它方面，例如，19世紀前半期，已經出現了旋鈕天平。旋鈕天平有什么優點呢？原來，早期的天平，橫梁架在豎直的柱上，用時和不用時都是一樣的。后來分析天平出現了，分析天平的刀口用瑪瑙制成，為了減少刀口的損傷，不用平天時，將天平橫梁架在一個架子上，讓刀口不再受力，用時再將刀口架在支撐碗上。這些都是通過旋紐裝置控制的。現代分析天平都有旋紐裝置。

　　隨著科學的發展、技術的進步，天平的設計和制造不斷取得長足的進展。正是經過一代一代人的不懈努力，經過技術的積累和提高，才有了今天的各式各樣的現代天平。在化學實驗室中，常用的天平有：托盤天平，正如前面講過的，用于精確度要求不高或測定物料的大致質量，可稱量100克、200克、500克乃至1000克；分析天平（常量分析天平、微量分析天平和半微量分析天平）；電光天平，設有空氣阻尼裝置或電磁阻尼裝置，使天平既具有高靈敏度又能迅速阻止橫梁的搖動，電光天平從外觀上看不見砝碼，能看到放置要測物的稱盤，砝碼的加減用旋轉刻度盤操作，稱量的數值可通過投影刻度標尺直接讀出。

　　基本結構

　　普通標牌天平 主要由立柱、橫梁、吊掛系統、底座和制動裝置組成。

　　立柱垂直固定在底座上，用以支撐橫梁。立柱下部裝有分度牌，頂部裝有托架，在天平不工作時支托橫梁。在橫梁中部裝有一把中刀。天平工作時，中刀擱置在與升降桿頂端連接的刀承上，作為支點。中刀兩邊裝有兩把邊刀，分別作為重點和力點，起承受和傳遞載荷的作用。中刀下橫梁底面裝有指針，指針上固定有可上下移動以調節橫梁重心位置的重心砣，它起調整天平靈敏度的作用。

　　橫梁頂部刻有分度標尺，標尺上有一移動游碼。橫梁兩端還裝有可調整天平空載平衡位置的平衡螺母。

　　吊掛系統包括小吊環，掛盤架和秤盤。掛盤架吊掛在小吊環吊鉤上，兩把邊刀分別通過小吊環承受秤盤砝碼和被稱物的重力。

　　底座裝有兩個調整天平水平的螺旋調整腳，底座上面還安置有水準器以顯示天平水平度。調整水平是為避免天平不水平而產生稱量誤差。

　　制動裝置主要由開關旋鈕、開關軸和偏心凸輪（或連桿）組成。轉動旋鈕使凸輪（或偏心連桿）偏轉一定角度，即可使立柱中的升降桿上下移動，通過中刀承將橫梁托起或落下，以開啟或關閉天平。