Un equilibrio de torsión es un dispositivo inventado para medir fuerzas muy pequeñas como fuerzas gravitacionales entre masas pequeñas o fuerzas magnéticas entre esferas cargadas. El equilibrio de torsión consta de una varilla horizontal con una esfera idéntica en cada extremo. La varilla horizontal gira sobre un alambre que la sostiene en su centro. Se colocan pequeñas esferas fijas de masas idénticas, o cargas, cerca de las esferas en los extremos de la varilla giratoria, atrayéndolas y haciendo que el cable se retuerza. La cantidad de torsión en el alambre se puede convertir matemáticamente en la cantidad de fuerza entre las esferas estacionarias y las de la varilla en movimiento.
Cuando se conocen las masas de las esferas en un equilibrio de torsión, los científicos pueden calcular una constante gravitacional para insertar en la ley de gravitación del inverso del cuadrado de Newton. A partir de estos resultados, se pueden derivar pequeñas fuerzas entre esferas de masa desconocida. Las fuerzas entre las esferas estacionarias de masa desconocida y las esferas en movimiento de masa conocida se encuentran observando el número de veces que la varilla horizontal se balancea hacia adelante y hacia atrás en un período de tiempo determinado. La frecuencia del movimiento hacia adelante y hacia atrás de la varilla está relacionada con la tensión de torsión en el alambre, a partir de la cual se pueden calcular las fuerzas desconocidas.
En 1783, un físico, Charles-Augustin de Coulomb, publicó su descubrimiento de que la ley del cuadrado inverso, propuesta por primera vez por Newton para describir las fuerzas gravitacionales, podía aplicarse a cargas magnéticas atractivas o repulsivas. En la ley de Coulomb, las fuerzas de atracción o repulsión entre objetos, debido a sus características magnéticas, requerían una constante, la constante de fuerza de Coulomb. Cuando se conocen las cargas en las esferas móvil y fija del equilibrio de torsión, se puede calcular la constante. Posteriormente, se pueden instalar esferas fijas de cargas desconocidas y se pueden calcular las fuerzas de atracción o repulsión entre ellas y las esferas en movimiento midiendo la frecuencia del movimiento hacia adelante y hacia atrás de la barra horizontal.
Las balanzas de torsión sucesivas se han vuelto más sofisticadas y precisas en sus mediciones. Los científicos notaron que al dar un empujón inicial a la barra horizontal en la balanza, la resistencia extremadamente pequeña de los átomos metálicos en el alambre delgado que sostiene la barra podría hacer que gire horizontalmente hacia adelante y hacia atrás a una cierta velocidad. La relación entre los esfuerzos de torsión en el alambre de metal cuando se expone a las fuerzas infinitesimales entre cuerpos esféricos continúa midiendo con éxito las incógnitas en las ecuaciones de la ley del cuadrado inverso.