[물리학 실험2] 축전기와 전기용량

소개

1. 목적
2. 이론
3. 참고문헌

목차

1. 목적
2. 이론
3. 참고문헌

본문내용

면적이 A인 두 개의 도체 평행 판이 거리 d만큼 떨어져 있고, 한쪽 판의 하 량이 , 다른 쪽 판의 전하량이 이며 각판의 표면전하 밀도는 이다.(판의 크기에 비하여 판 사이의 간격이 아주 가깝다면, 판
사이의 전기장은 균일하고 그 외 지역의 전기장은 영이라고 가정 할 수 <평행판 축전기> 있다.) 판 사이의 전기장은 이며, 전기장은 균일하고 판 사이의 전위차는 (식?)이 된다. 이때 자유공간의 유전율은 이다.
식?를 식?에 대입하면, 전기용량 (식?) 을 얻을 수 있다. 즉, 평행판 축전기의 전기용량은 판의 면적에 비례하고 판 사이의 간격에 반비례한다.

이번 실험에서는 가변 축전기를 사용하여 식?를 검토한다. 가변 축 전기에 전위계를 연결하면 의 변화에 대한 전압의 변화를 측정하게 되는데, 이때 연결도선과 전위계 자체가 전기용량을 갖게 되어 왼쪽 <등가회로> 그림과 같이 등가회로의 축전기에 대한 실험을 한 것이 된다. 은 가변 축전기의 전기용량, 는 연결도선과 전위계에 의한 누설전기 용량이 된다. 합성 전기용량은 병렬연결로써 가 된다.
전하량 이므로 관계식을 얻을 수 있다.
이때 로 각 축전기 양단의 전위차는 같고, 전지 양단의 전위차와 같다. 전하량 를 일정하게 유지하고, 가변축전기의 극판 거리 를 변화시키면서 전압 를 측정하여, 식?을 이용해 계산한 을 독립변수 로, 를 종속변수 로 표시하면,
로 표현 할 수 있다. 따라서 대 의 그래프를 그리면 직선이 되어야 하고, 이 직선의 기울기와 절편으로부터 와 를 구할 수 있다. 또한 이 그래프가 직선에 가까울수록 식?의 성립정도를 검증할 수 있다.

참고자료

· 1. 대학물리학(7판), Raymond A.Serway 외 1인, 북스힐, 2009, pp.601~608.
· 2. 물리학실험(10판), 아주대학교 출판부, 2011. pp.111~112.
· 3. 평행판 축전기, http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%B6%95%EC%A0%84%EA%B8%B0#.ED.8F.89.ED.96.89.ED.8C.90_.EC.B6.95.EC.A0.84.EA.B8.B0, 2012.3.18