물실보고서 - 등전위선과 전기장

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험기구 및 재료
4. 실험방법
5. 측정값
6. 실험결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론

본문내용

2차원의 전도성 종이에 두 전극(+, -)을 통해 전류를 흘린다면 전도성 종이 표면의 저항에 의해 전압 강하가 일어나게 되고, 같은 전위를 가지는 점들(등전위선)이 생긴다.
그리고 이 등전위선에 수직한 방향으로 (+)극에서 (-)극으로 전기장이 생긴다.
임의의 두 등전위선 , 에서 전기장의 방향은 등전위선에 수직이고, 점 에서 방향보다 방향에서 등전위선 사이의 간격이 더 짧으므로 이 방향이 단위 길이당 전위차가 최대인 방향이며 전기장 방향이 된다.

◎ 전기장선
전기장은 벡터장이다.
벡터량은 대전된 막대와 같은 물체 주위의 각 점에 형성된 벡터들의 분포이다. 전기장을 정의하는 절차에서 시험전하의 존재는 대전된 물체의 전하분포에 영향을 주지 않으며, 정의하려는 전기장을 변화시키지 않는다고 가정한다.
전기장선과 전기장 벡터 사이의 관계는 다음과 같다.
1) 어떤 점에서 직선 전기장선의 방향이나 곡선 전기장선의 접선방향이 그 점에서 의 방향이다.
2) 전기장선에 수직한 평면에서 측정한 단위면적당 전기장선의 수가 의 크기에 비례하도록 그린다. 즉, 전기장선이 밀집된 곳에서는 의 크기가 크고 전기장선의 성긴 곳에서는 의 크기가 작다는 뜻이다.
전기장선은 양전하에서 출발하여 멀어지는 쪽으로 뻗어나가고, 음전하 쪽으로 모여들어 끝난다.

3. 실험기구 및 재료

전도성 종이, 코르크판, 전선, 모형자, 컴퍼스, 연필, 핀, 직류 전원 공급기, 멀티미터

4. 실험방법

전도성 종이 위에 모형자와 핀을 이용하여 그림 1과 같은 전극 모양을 그린다. 점전하 모양의 전극에 대하여 실험 1과 실험 2를 실행하라.
[실험 1] 등전위선 측정
① 코르크판 위에 전극 모양을 그린 전도성 종이를 올려놓고 고정시킨다.
② 전극에 핀을 꽂고 전원을 연결한다. 이때 전극이 전원과 확실히 접촉되었는지 확인한다.
③ 전도성 종이 위의 임의의 점에 멀티미터의 한쪽 탐침을 대고 다른 쪽 탐침을 움직이며 전위차(전압)가 0인 점을 멀티미터 탐침으로 눌러 종이에 표시가 나도록 한다(전도성 종이와 멀티미터 탐침 사이의 접촉 세기를 일정하게 유지시키고 너무 세게 누르지 않도록 한다).

참고 자료

일반물리학실험, 제3판, 제20장, p.188~191, 부산대학교 물리학교재편찬위원회, 청문각, 2014년
일반물리학, 개정9판, 제22장, p.730~731, Halliday, Resnick and Jearl Walker, 범한서적주식회사, 2011년