13. 축전기와 전기용량(아주대)

목차

1. 측정값
1) 실험1. 전하량의 변화에 따른 전압 변화
2) 실험2. 전극 표면의 전하밀도의 분포
3) 실험3. 전압의 변화에 따른 전하밀도 변화
4) 실험4. 간격의 변화에 따른 전압의 변화

2. 결과

3. 토의
1) 질문1. 왜 전하를 추가함에 따라 전위가 변하는가?
2) 질문2. 극판 간격을 두 배로 하면 어떤 효과를 기대하는가?
3) 질문3. 극판 내부에서 전하 밀도는 위치에 따라 어떻게 변하는가? 극판 사이의 전기장에 대해 어떤 해석을 할 수 있는가? 극판 바깥의 전하밀도에 대해서는 어떻게 해석하야여 하는가?
4) 질문4. 축전기의 전하량 Q가 축전기판의 전위차 V에 비례한다고 할 수 있는가? 그래프를 그려 해석하여라
5) 질문5. 실험 4의 데이터 분석으로부터 평행판 축전기의 전기용량 식 는 측정한 의 범위에서 얼마나 잘 적용되는가?

4. 실험과정 결과 및 검토

본문내용

3. 토의
1) 질문 1. 왜 전하를 추가함에 따라 전위가 변하는가?
V=Q/C이기 때문이다. 전위 값은 전하량에 비례, 전기 용량에 반비례하게 된다. 그러므로 전하량이 많아질수록 전위는 커지게 된다.
2) 질문2. 극판 간격을 두 배로 하면 어떤 효과를 기대하는가?
일정한 전하량이 주어졌다는 가정 하에 거리가 2배로 늘어나게 되면 전압 또한 2배로 늘어나야 한다. 하지만 전하의 유도력이 일정치 않았다는점, 증명판의 접촉 횟수에 비례하여 전압이 증가하지 않았다는 변수가 있다. 따라서 정확히 2배로 증가하지는 않았지만, 어느 정도 증가했음을 데이터 상에서 알 수 있다.

<중 략>

이번시간에 실험한 4가지 실험은 축전기 활용을 통해 전기용량의 식의 비례관계와 정확성에 대해 알아보는데 목적이 있었다. 실험 1은 전하량 의 변화에 따른 전압 의 변화에 대해 알아보는 실험 이었다. 라는 공식에 따라서 전하량과 전압은 비례관계가 있음을 확인했다. 실험 2는 전하밀도가 구의 중심에서 가장자리로 갈수록 어떤 변화가 있나 알아보는 실험 이었다. 이론대로 측정한 데이터 값 역시 가장자리로 갈수록 방향에 관계 없이 전하밀도가 증가함을 알 수 있었다. 하지만 일정하게 증가하는가의 여부는 알 수 없었는데, 일단 가장 큰 원인으로는 중심, 1/4지점, 1/2지점등 정확한 위치에 따라 전하밀도를 측정하지 못했다. 또한 전하의 접지 정도와 유도 정도가 매 측정마다 일정하지는 않았음이 오차의 원인으로 볼수 있겠다.

참고 자료

Young&Freedman, 대학 물리학, 자유아카데미
Raymond.A.Serway 대학 물리학, 북스힐
물리학 실험2 , 아주대학교 출판부