축전기와 전기용량

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아주대학교 물리학 실험 결과보고서입니다.

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결과보고서 - 실험 25. 축전기와 전기용량
[1] 실험 목적
축전기의 전하, 전압 그리고 전기용량 간의 관계를 관찰한다. 또 평행판 축전기 내부에 균일한 전기장이 형성되는지 규명한다.
[2] 실험 이론/원리
- 축전기란 단순하게 말해서, 부호가 서로 반대인 전하로 대전되어 있는 두 도체의 배열을 이용하여 전기를 저장하는 장치이다. 여기서 양 도체의 인력으로 인한 서로간의 방전을 방지하기 위해 축전기 사이에 유전물질을 넣어두면 전압을 낮춤으로 인하여 전기용량을 더 증가시킬 수 있다.
- 축전기의 두 도체 사이에는 전위차 ΔV가 존재하고, 도체판에 대전된 전하 Q의 양은 도체 사이의 전위차 ΔV에 정비례한다. 전기용량 C를 두 도체사이의 전위차의 크기에 대한 한쪽 도체의 전하량의 크기로 정의한다면, C = Q/ΔV로 정의할 수 있다.
- 평행판 축전기의 경우 전기용량은 판의 면적 A에 비례하고, 판 사이의 간격 d와는 서로 반비례관계에 있다. 즉 C = ε0A/d로 구할 수 있다. 또한 평행판 축전기 내에서는 가장자리 효과를 제외하면 균일한 전기장이 형성되고, 두 극판의 전위차는 V = Ed로 정의할 수 있다. 본 실험에서는 간격 d의 변화에 따른 전압의 변화를 측정한다.
[3] 기구 및 장치
- 가변축전기, 고전압전원, 구, 증명판, Faraday Ice Pail
[4] 실험 방법
실험 1 전하량의 변화에 따른 전압의 변화 (C = 일정)
1. 전위계의 접지단자를 교류전원의 접지단자에 연결한다. 가변축전기의 극판 간격을 2mm로 맞춘다. 두께 2mm의 플라스틱판을 극판 사이에 끼워 간격을 맞춘 후 보정량을 기록 후 판을 빼어 놓는다.

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