아주대학교 물리학실험2 축전기와 전기용량(A+)

소개

"축전기와 전기용량"에 대한 내용입니다.

목차

1. 측정값
2. 질문에 대한 검토
3. 실험과정 및 결과에 대한 검토
4. 참고문헌

본문내용

이번 실험의 목적은 축전기의 전하, 전압 그리고 전기용량간의 관계를 관찰하고 평행판 축전기 내부에 균일한 전기장이 형성되는지 확인하는 것이었다.
실험 1은 전기용량이 일정한 상황에서 전하량의 변화에 따른 전압을 측정하는 것이었다. 이론적으로는 등차수열로 전압이 측정되야 한다. 실제로 측정값을 표로 만들었을 때와 그래프로 그렸을 때 대략적으로 일정하게 전압이 증가하는 것을 볼 수 있다. 따라서 실험값이 올바르게 도출되었다고 볼 수 있다. 또한 극판의 간격을 2배로 늘려 전압을 측정하였다. 하지만 전압 V는 15로 측정되었고 이는 완벽하게 기존값의 두배가 아니다. 이러한 결과가 나온 원인을 분석하면 먼저 실험 환경에서 주변 전기장의 간섭이 있다. 실험 환경에는 많은 전자기기와 실험물이 있기 때문이다. 다른 원인으로는 극판 사이의 공기층이다. 극판의 거리가 증가하게 되면 극판 사이의 공기층의 두께가 증가하게 된다. 공기층은 일종의 유전체라고 볼 수 있는데, 공기층의 두께가 증가하면서 전압이 변했을 가능성이 있다. 앞선 원인을 파악하여 보정하고 실험을 반복적을 진행하면 오차가 보정될 것이라고 생각된다.
실험 2에서는 전극 표면의 전하밀도의 분포를 측정하는 실험이었다. 실험 결과 양극판과 음극판 모두 내부의 경우 전하 밀도는 어느정도 거리까지 비슷한 값을 보이다가 그 이후부터는 조금 상승하였다. 실험에서 가장자리 효과가 관찰되었는데, 이는 극판의 가장자리로 갈수록 높아지는 현상이다. 이 현상의 원인은 전하가 극판의 가장자리 부분에 더 집중되기 때문이다. 그리고 양극판과 음극판 모두 바깥쪽 전하밀도가 안쪽 전하밀도보다 낮게 측정되었다. 이러한 현상의 원인은 전기장의 존재이다. 축전기에서 극판 사이의 전위차로 인해 전기장이 발생하는데, 이로 인해 전하가 극판 내부에 더 많이 축적되어 전하밀도가 높아지게 된다. 극판 외부에는 이러한 전기장이 내부보다 약하게 발생하기 때문에 극판 내부보다 낮은 전하밀도가 측정된다.

참고자료

· 물리학실험 12판, 아주대학교 출판부, p.115 - p.123
· 대학물리학2 9판, Raymond A Serway, 북스힐, 2018, p.643 - p.646 / p.656 - p.659