쿨롱의 법칙

소개

경희대학교 물리학 및 실험 2 결과 보고서 입니다.

목차

1. 목적:
2. 이론:
3. 결과:
4. 분석 및 토의:

본문내용

1. 목적: 이 실험에서는 일정한 전하로 대전되어 있는 두 도체판 사이에 나타나는 힘을 여러 가지 조건에서 살펴보고 쿨롱의 법치을 간접적으로 확인해 본다.
2. 이론: 두 입자의 전하들 사이에 작용하는 정전기력을 기술하는 법칙은 두 입자의 질량들 사이에 작용하는 중력을 기술하는 법칙과 같은 현상이다. 두 법칙은 F=Gm1m2/r2(중력의 법칙)
F=Cq1q2/r2 (쿨롱의 법칙)
이다. 여기서 G와 C는 상수이다. 쿨롱법칙은 원자핵과 전자들 사이에 작용하는 힘을 기술하며 또한 원자들이 모여서 분자들을 형성하는 힘과 원자들과 분자들이 모여서 고체나 액체 등을 이루는 힘을 잘 설명한다. F는 두 전하 사이에 작용하는 힘의 크기이며 q1q2는 두 입자의 전하량이고, r은 두 전하 사이의 거리이다.
중력은 항상 인력이지만 정전기력은 두 전하의 부호에 따라 인력 또는 척력이 될 수 있다. 전하의 국제단위는 coulomb(C)라고 정의한다. 일반적으로 dq=idt이다. 여기서 dq는 시간 간격 dt동안에 전류i에 의해서 전달된 전하량이다. 정전기 상수 C는 매질이 진공일 때 아래와 같은 값을 가진다. C=1/4πε0
=8.99*109N·m2/C2
유전상수ε0의 값은 ε0 = 8.85*10-12C2/N·m2이다. 그래서 쿨롱법칙은 다음과 같다. F=1/4πε0 * q1q2/r2
정확한 실험방법에 의한 위 식의 거리에 반비례하는 지수가 2가 아니고 3*10-16 보다도 더 작은 수만큼 값이 달라진다는 것을 증명할 수 있다. 정전기력은 중력과 마찬가지로 중첩원리를 따르게 된다. 즉 두 개 이상의 점전하가 있다면 정전기력이 각각의 전하쌍들마다 성립하고 n개의 전하가 있다면 임의의 전하에 작용하는 힘은 벡터 합성으로 계산한다.
F1 = F12+F13+···+F1n 여기서 F12는 입자 2에 의해서 입자 1에 작용하는 힘을 말한다 .힘의 방향은 두 전하들을 연결하는 선상에 존재한다. 정전기력은 중력과 마찬가지로 다음과 같은 구각정리를 따르게 된다.

참고자료

· 없음