본문내용
1. 전기장 및 전기력선 실험
1.1. 등전위선 측정 실험
등전위선 측정 실험은 전도성 종이 위에 전위차가 0인 점들을 이은 선이 등전위선이라는 것을 이해하고, 전극에 의해 형성된 다양한 모양의 등전위선을 측정하고 전기력선을 그려봄으로써 전기장과 전위의 개념을 이해하는 실험이다.
등전위선 측정 실험에서는 먼저 전극을 전도성 종이 위에 배치한 후, 전위차가 0인 지점들을 찾아 등전위선을 그린다. 전극의 모양에 따라 등전위선의 형태가 달라지는데, 조별로 원형 전극, 직사각형 전극, 그리고 원형과 직사각형 전극을 이용하여 각각의 등전위선을 확인하였다.
각 실험에서 오차가 발생한 것으로 보이는데, 이는 측정자의 고정점 흔들림, 전도성 종이의 완벽한 평평함 부족, 그리고 탐침봉의 직선 이동 미흡 등으로 인한 것으로 판단된다. 이를 통해 실험 1과 2는 x축, y축에 대해 대칭이며, 실험 3은 y=10에 대해서만 대칭이라는 점을 알 수 있었다.
개인적으로 수행한 등전위선 측정 실험에서도, 직사각형 전극의 등전위선은 양 옆으로 약간의 곡률을 보이는 포물선 형태였고, 원형 전극의 등전위선은 중앙의 일직선 양 옆으로 점점 곡률이 높아지는 포물선 형태를 보였다. 이 역시 앞서 언급한 오차 요인들에 의한 것으로 생각된다.
종합해볼 때, 등전위선 측정 실험은 전기장과 전위의 개념을 이해하는 데 도움을 주며, 전극의 모양에 따른 등전위선의 형태를 확인할 수 있는 유의미한 실험이었다고 할 수 있다.
1.2. 전기력 측정 실험
실험목적 평행판 축전기를 사용하여 두 극판 사이의 전압(전하량과 두 극판의 거리에 따른 전기력)을 측정함으로써 전하 사이의 전기력에 관한 쿨롱법칙을 확인한다.
실험이론
2. 전기력 (쿨롱의 법칙)
- 전기력은 대전된 두 입자를 잇는 선을 따른 방향을 가진다.
- 거리의 제곱에 반비례한다.
- 두 입자의 전하 크기 q1과 q2의 곱에 비례한다.
- 두 전하의 부호에 따라 인력과 척력이 작용한다.
2. 전기장
- 전기장은 단위 전하당 전기력이다. (E=F/q)
3. 전기위치에너지
- 두 개 이상의 전하가 퍼져 있을 때 전하의 위치에 대응하는 전기적 상호작용 에너지이다.
- 주변 전하로부터 쿨롱 힘을 받는다. (위치가 변하면 일을 함.)
5. 평행판 축전기
- 전기용량: 단위전압을 가할 때 축전기 극판에 쌓이는 전하량
- 평행판 축전기의 전기용량 (C=Q/△V=σA/Ed=σA/(σ/ε)d=εA/d)
- 축전기에 저장된 에너지 (W=1/2 x QV=1/2 x CV^2)
- 축전기 극판 사이의 전기력 (F=W/d=CV^2/2d=(εA/d)xV^2/2d)
실험결과 분석 및 토의
3. 조별 이번 실험을 통해 평행 판 축전기를 사용하여 두 극판 사이의 전압에 따른 전기력과 간격에 따른 전기력을 측정하여 전하 사이의 전기력에 관한 클롱 법칙을 확인할 수 있었다. 전압이 증가할수록, 거리가 작아질수록 전기적 힘이 커지는 것을 실험을 통해 발견할 수 있었다.
오차 발생의 원인이라 하면?
- 처음 저울의 영...
