공학물리학및실험2 축전기와 전기용량 실험레포트(A+)-2017

목차

1. 실험 결과
2. 결과 분석
3. 토의 및 건의사항

본문내용

위의 표는 실험결과를 정리한 것이다. 실험결과 상대오차가 최대 31%정도로 큰 오차가 존재한다는 것을 알 수 있었다. 또한 유전체를 삽입하였을 때 전기용량이 증가하였다. 이는 축전기 전극의 Q로 대전되어 전하량이 변하지 않는다고 가정하고, 축전기의 전위차가 V일 때 전극 사이에 유전체를 삽입하면 전위차가 V보다 작은 값으로 감소하기 때문이다. C=Q/V이므로 유전체가 있을 때 전기용량은 더 커지게 된다.

실험 (1)
측정된 전기용량은 전압이 증가할수록 미세하게 그 값이 증가함을 알 수 있었다. 그 이유는 아래 그림과 같이 실제 축전기 내부에서는 가장자리 부분의 전기장이 나란하지 않고 밖으로 튀어나오는 현상이 일어나기 때문이다. 이러한 전기력선 때문에 단위 부피당 에너지 밀도가 감소하게 되고 따라서 축전기의 전기용량 또한 감소하게 된다. 이때 전압이 증가하게 되면 강한 전기장에 의해 상대적으로 축전기 밖으로 튀어나가는 전기력선의 비율이 감소하게 되고 따라서 전기용량이 증가하게 되는 것으로 해석할 수 있다.

실험 (2)
전극사이의 간격이 6mm를 제외하고 전극 간 간격이 증가할수록 상대적으로 오차가 증가함을 알 수 있었다. 이 실험 결과는 실험 (1)의 결과와 마찬가지로 전극사이의 간격이 넓어지면서 전기력선이 더욱 흐트러지고 따라서 더 큰 오차가 발생하는 것으로 해석되어진다.

실험 (3)
실험을 통해 C는 전극 간격의 역수 1/d와 비례함을 확인하였다. 또한 두 실험의 결과를 비교하여 그림3으로 나타내었고, 극판의 면적이 증가할수록 전기용량도 증가함을 확인하였다.

참고 자료

실험 매뉴얼 (Capacitors and Capacitance)
YoungandFreedman,"University Physics",14thEdition