소개글
"쿨롱의 법칙"에 대한 내용입니다.
목차
1. 쿨롱의 법칙
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 기구
1.3. 원리 및 이론
1.4. 실험 방법
1.4.1. 일정한 전압 하에서 극판 사이 거리의 함수로 힘 측정
1.4.2. 일정한 극판 사이의 거리 하에서 극판 사이의 전압의 함수로 힘 측정
1.5. 실험 결과
1.5.1. 거리에 따른 힘의 변화
1.5.2. 전압에 따른 힘의 변화
1.6. 실험 분석 및 토의
1.6.1. 거리에 따른 힘의 변화 분석
1.6.2. 전압에 따른 힘의 변화 분석
1.6.3. 오차 분석
2. 참고 문헌
본문내용
1. 쿨롱의 법칙
1.1. 실험 목적
이 실험의 목적은 평행판 극판에 전압을 걸고 전자저울을 사용하여 두 판에 작용하는 쿨롱 힘을 측정한 후 유전률을 구하는 것이다. 이를 통해 쿨롱의 법칙을 간접적으로 확인할 수 있다. 전하와 전하 사이에 작용하는 정전기력의 크기와 관계를 밝혀내고자 하는 것이 이 실험의 핵심 목적이라고 할 수 있다.
1.2. 실험 기구
실험 기구는 측정용 베이스(마이크로미터 부착), Kilovolt DC/AC 전원공급기, 전자저울, 고압연결선, 전극판으로 구성되어 있다.
측정용 베이스는 마이크로미터가 부착되어 있어 두 전극판 사이의 거리를 정밀하게 측정할 수 있다. Kilovolt DC/AC 전원공급기는 전극판에 원하는 전압을 가해주는 역할을 한다. 전자저울은 전극판 사이에 작용하는 전기력을 측정하기 위해 사용된다. 고압연결선은 전원공급기와 전극판을 연결하는 선이다. 전극판은 평행하게 배치된 두 개의 도체판으로, 전압을 가하면 서로 반대 부호의 전하가 발생하여 전기력이 발생한다.
이러한 실험 기구들을 통해 전압과 거리 변화에 따른 전기력의 변화를 측정하고, 쿨롱의 법칙을 검증할 수 있다.
1.3. 원리 및 이론
전하의 크기가 와 이고 거리가 만큼 떨어진 두 점전하 사이에 작용하는 정전기력의 크기는 다음 식으로 주어진다.
F=k_{e} {q_{1} q_{2}} over {r^{2}}
이 표현식을 Coulomb 법칙이라고 부른다. k_{e}는 쿨롱 상수이고 자유 공간의 유전률 epsilon_{0}와 다음의 관계에 있다.
k_{e} = {1} over {4 pi epsilon_{0}} =8.9876 TIMES 10^{9} N BULLET m^{2} /C^{2} ,epsilon_{0} =8.8542 TIMES 10^{-12} C^{2} /N BULLET m^{2}
실제 실험에서 점전하를 만들기 어려우며, 전하량의 조절 및 두 전하 사이의 거리 조절 등에 힘든 점이 많다. 그러나 축전기를 사용할 경우 두 도체판 사이의 전압과 유전체를 이용해 전하량을 조절할 수 있고, 도체판 사이의 거리 또한 쉽게 조절할 수 있으므로 훨씬 쉽게 실험을 할 수 있다. 따라서 본 실험에서는 축전기를 이용해 쿨롱의 힘을 직접 측정해 보기로 한다.
축전기가 대전되면 극판들은 크기가 같고 부호가 반대인 Q와 -Q의 전하를 갖게 된다. 이때 축전기의 전하는 극판에 충전된 전하량의 크기인 Q를 의미한다. 극판들은 도체이기 때문에 각각이 등전위면이다. 그러나 두 극판 사이에는 전위차가 존재한다. 축전기의 전하 Q와 전위차 DELTA V는 서로 비례한다.
Q=C DELTA V
여기서 비례상수 C를 전기용량이라 부르며, 극판 ...
참고 자료
일반물리학 실험, 저자-임현화, 신규승, 손종역, 최석호등, 형설출판사, p.125 ~p.133
네이버 지식백과,
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