En torsionsbalans är en anordning som uppfunnits för att mäta mycket små krafter som gravitationskrafter mellan små massor eller magnetiska krafter mellan laddade sfärer. Torsionsbalansen består av en horisontell stång med en identisk sfär i vardera änden. Den horisontella stången roterar på en tråd som stöder den i dess mitt. Fasta, små sfärer med identiska massor, eller laddningar, placeras nära sfärerna vid ändarna av den roterande stången, vilket drar till sig dem och får tråden att vrida sig. Mängden vridning i tråden kan sedan matematiskt omvandlas till mängden kraft mellan de stationära sfärerna och de på den rörliga stången.
När massorna av sfärerna i en torsionsbalans är kända, kan forskare beräkna en gravitationskonstant att infoga i Newtons omvända kvadratiska gravitationslag. Från dessa resultat kan små krafter mellan sfärer med okänd massa härledas. Krafterna mellan stationära sfärer med okänd massa och rörliga sfärer med känd massa hittas genom att observera hur många gånger den horisontella stången svänger fram och tillbaka under en given tidsperiod. Frekvensen av stavens rörelse fram och tillbaka är relaterad till vridspänningen i tråden, från vilken de okända krafterna kan beräknas.
År 1783 publicerade en fysiker, Charles-Augustin de Coulomb, sin upptäckt att den omvända kvadratlagen, som först föreslogs av Newton för att beskriva gravitationskrafter, kunde tillämpas på attraktiva eller frånstötande magnetiska laddningar. I Coulombs lag krävde attraktionskrafter eller frånstötande krafter mellan föremål, på grund av deras magnetiska egenskaper, en konstant, Coulombs kraftkonstant. När laddningarna på torsionsvågens rörliga och fasta sfärer är kända, kan konstanten beräknas. Därefter kan fasta sfärer med okända laddningar installeras och attraktions- eller avstötande krafter mellan dem och de rörliga sfärerna kan beräknas genom att mäta frekvensen av den horisontella stångens rörelse fram och tillbaka.
Successiva torsionsbalanser har blivit mer sofistikerade och exakta i sina mätningar. Forskare noterade att genom att ge den horisontella stången i vågen ett första tryck, kan det extremt lilla motståndet hos metallatomerna i den tunna tråden som stöder stången få den att rotera horisontellt fram och tillbaka med en viss hastighet. Förhållandet mellan vridspänningarna i metalltråden när de utsätts för de oändliga krafterna mellan sfäriska kroppar fortsätter att framgångsrikt mäta de okända i ekvationer med omvänd kvadratlag.