[일반물리학실험]전하와 전하사이

소개

서울대학교 일반물리학 실험 결과레포트입니다

목차

(1) Introduction
(2) 관련이론과 실험 준비과정
(3) Data & Results
(4) Discussion

본문내용

(1) Introduction
-> 이번 실험의 목적은 어떤 일정한 크기의 전하로 대전된 두 도체판 사이에 나타나는 힘을 여러 가지 조건에서 살펴봄으로써 쿨롱의 법칙을 간접적으로나마 확인해 보는 것이다. 쿨롱은 전하를 띤 입자 사이에 서로 전기힘이 작용한다는 것을 깨닫고 그 힘과 전하사이의 관계를 살펴보고자 했다. 한편, 전기힘이 두 전하사이의 거리와 어떠한 영향을 갖고 있는지 밝혀내고자 했다. 이처럼 전하를 띤 입자가 받게되는 힘에 대해 연구한 쿨롱의 연구과정을 따라가 보면서 전자기학에서 매우 중요하게 여겨지는 쿨롱의 법칙을 확인하는 것은 상당히 의미있는 일이라 할 수 있겠다. 그렇지만 쿨롱이 고안한 실험장치는 실제 실험과정에서 상당히 세심한 주의를 기울여야 할뿐만 아니라 오차도 크게 나타날 수 있기 때문에 두 대전체 사이의 힘을 센서로 측정하는 실험장치를 이용했다.

(2) 관련이론과 실험 준비과정
1) 관련이론
-> 두 콘덴서 판에 전압을 공급하면 양 극판에는 다음 두 식을 만족하는 크기가 같고 부호가 반대인 전하 q가 형성된다.
C=εoA/d , q = CV
(여기서 C는 대전체의 전기들이, εo는 진공중의 유전율, A는 극판의 면적, d는 두 극판 사이의 거리를 나타낸다.)
이 때, 극판 사이의 전기장은 모든 곳에서 같은 값을 갖으며, 때문에 극판 사이의 단위 부피당 퍼텐셜 에너지인 에너지 밀도 u역시 균일하게 된다. u는 총 퍼텐셜 에너지를 극판 사이의 부피Ad로 나누어 구할 수 있으므로,
u = U/Ad
와 같이 나타나며, 여기서 U = 1/2, C=εoA/d 이므로, 위 식은 아래와 같이 정리된다.
u = εo/2

한편, 대전된 두 판 사이에는 균일한 전기장 E가 형성되는데, 따라서 대전된 q만큼의 전하는 아래와 같은 힘을 받게 된다.
E = V/d , F (= qE`) = qV/2d
(E`는 윗판에 의해 아래판이 느끼는 전기장이다.)
그런데 q = CV 이므로 결국
F =/ 2d = εo/ 2 = εoA/2 * =Au
만큼의 힘이 아래 콘덴서 판에 주어지게 된다. (A = )

C1,C2의 전기용량을 가지는 두 축전지가 직렬 또는 병렬 연결될 경우에 전체적인 전기용량은 다음과 같이 주어진다.
1/Ctot = 1/C1 + 1/C2 (직렬 연결)

참고자료

· 없음