일반물리실험2 1주차 전기장과 전위(A0)

소개

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목차

1. 실험 목적
2. 실험 결과 (데이터 정리)
3. 결과 분석
4. 질문 및 토의
5. 참고문헌

본문내용

1. 결과 분석

전압, 즉 전위차는 전기장 안에 있는 전하가 가지는 전기적 위치 에너지의 차이이다. 전위차는 전하 분포로 인해 정전기장이 형성될 때와 전류가 자기장을 통과할 때, 시간의 흐름에 따라 자기장의 세기가 변화할 때 발생한다. 수조 판에 전도 용액 역할을 하는 물을 수조가 잠길 만큼 붓고 10V의 회로를 연결하면 전극체 사이의 전위차가 생겨 전기장이 형성된다. 형성된 전기장 안에서는 동일한 전압을 갖는 위치가 존재하게 되는데, 고정 검침봉과 이동 검침봉을 이용하여 이 점들을 연결하면 등전기퍼텐셜선을 얻을 수 있다. 등전기퍼텐셜은 무수히 많기 때문에 본 실험에서는 유의미한 결과를 얻을 수 있다고 판단되는 3~7개의 등전기퍼텐셜을 측정하였다.
q의 전하량을 갖는 점 전하가 이외의 전하로 인해 발생한 전기장 E로 인해 F의 힘을 받을 때, 그 점에서의 전기장은 다음과 같이 정의된다.

위의 점에서의 전기퍼텐셜 V는 시험 전하의 전하량과 관계없이 q의 전하량을 갖는 점 전하에 의해 발생하는 전기장 내의 위치 에너지 U에 의해서만 결정되며 다음과 같이 정의된다.

이 식으로부터 q의 전하량을 갖는 점 전하에서 r만큼 떨어진 점은 모두 같은 전기퍼텐셜을 가짐을 알 수 있다. 같은 전기퍼텐셜을 갖는 점들을 연결하면 2차원에서는 등전기퍼텐셜선을 그릴 수 있고 3차원에서는 등전기퍼텐셜면을 그릴 수 있다.
등전위선 상의 거리가 d인 두 점 a, b를 잡으면 두 점 사이의 전위차는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

여기서 E와 d는 일정하기 때문에 전위차가 0이 되기 위해서는

참고자료

· David Halliday, 일반물리학 11판-2, 텍스트북스, 21~36
· 지식백과, 쿨롱의 법칙,
· https://terms.naver.com/entry.naver?docId=3571200&cid=58941&categoryId=58960