등전위선 측정 II 예비

소개

일반물리학 실험(북스힐) 등전위선 측정 II 예비 리포트입니다. (북스힐2012년 최신개정판)

목차

1. 실험목적

2. 실험원리

3. 실험기구 및 장치

4. 실험방법

본문내용

1. 실험목적
전도성 종이에 전류를 흐르게 하여, 그 위에 등전위선을 그리고, 전기장과 등전위선에 관한 성질을 이해한다.

2. 실험원리
전위차를 가진 두 전극 사이에는 항상 전기장이 존재한다. 전하량q의 하전 입자가 전기장 내에서는 힘F를 박을 때, 그 점에서의 전기장은 E= F/q로 정의된다. 한편, 그 점의 전위 V는 단위 전하당의 위치 에너지로 정의된다. 전기장 내에는 같은 전위를 갖는 점들이 존재한다. 이 점들을 연결하면 3차원에서는 등전위면을, 2차원에서는 등전위선을 이룬다. 전기력이나 등전위면은 전기장 내에서 무수히 많이 그릴 수 있다. 하나의 점 전하 Q가 있는 점을 중심으로 하는 방사선이며 등전위면은 Q점을 중심으로 하는 동심 구면이 된다. +Q의 점 전하와 –Q의 점 전하가 공간에 놓여 있을 때는 그림 30-(b)와 같은 전기력선과 등전위면을 그릴 수 있다.
등전위면 위에서 전하를 이동시키는 데 필요한 일은 0이므로, 그 면에 접한 방향에는 전기장의 값이 없다. 따라서, 전기장의 세기는 그 면에 수직이다. 전기장이 일을 한다는 것은 정전하가 전위의 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동해 가는 경우이므로, 전기력은 전위의 높은 곳에서 낮은 곳으로 향한다. 따라서, 전기장 E의 방향은 그 점에서 전위 V가 가장 급격히 감소하는 방향이며, 그 방향으로의 미소변위를 dl이라 하면, E와 V사이의 관계식은
(1)
또는,
(2)
이다.
따라서 전기장 E는 등전위선(면)에 수직이 된다. n은 등전위면(선)에 수직인 단위 벡터 이다.
이 실험에서는 도체면 위의 각 점에 대한 전위의 값을 –전원 기준으로 측정을 하고 그 측정된 결과에서 등전위면을 찾을 수 있다. 이때 각 측정시료에 따라 등전위면이 어떻게 형성될 것인지 예상해 보고, 측정결과와 비교하여 본다. 그리고 측정된 등전위면을 이용하요ㅕ 전기력선의 모양을 예상하여 본다.

참고자료

· 없음