공학물리학및실험(2) 2주차 결과 레포트-축전기와 전기용량

목차

1. 실험 결과
2. 결과 분석
3. 토의
4. 참고문헌

본문내용

이번 실험에서는 조건을 바꿔가면서 전기용량을 측정해보았다.
[실험 1]에서는 전극의 면적과 전극 사이의 간격을 일정하게 유지하면서 전위차를 바꾸어가며 축전기의 전기용량을 측정하였다. 전자저울에 기록된 수치에 중력가속도를 곱하여 전극이 받는 힘을 구하고, 이를 C=에 대입하여 전기용량의 측정치를 계산하였다. 이론상 C=Q/V이고, Q와 V는 비례하므로 전위차는 전기용량 C에 영향을 주지 않는다. 따라서 실험 결과에서도 전위차와 관계없이 전자저울에 비슷한 수치가 기록되는 모습을 볼 수 있다. 오차율은 모두 4% 이하로 낮게 나타났다.

[실험 2]에서는 전위차와 전극의 면적을 고정하고, 전극 사이의 간격을 바꾸어가면서 전기용량을 측정하였다. 에 의해 전극의 면적이 일정할 때 전극 사이의 간격이 멀수록 축전기의 전기용량은 감소한다. 실험 결과에서 d=6.00mm일 때와 d=12.00mm일 때의 전기용량 측정치를 비교하면 약 두 배 차이가 나므로 옳게 측정했음을 확인할 수 있다. 오차율은 마찬가지로 모두 4% 이하였다.

[실험 3]에서는 전극을 반지름이 R=75.00mm인 것으로 바꾼 뒤, [실험 2]의 과정을 반복하였다. 같은 실험 조건에서 전극의 면적만 달라졌으므로, 에 따라 [실험 2]에서 측정한 전기용량들보다 각각 더 큰 값들을 가져야 하고, 실험 결과도 일관됨을 확인할 수 있다. 오차율을 10% 이내로 관찰되었다.

[실험 4]에서는 d=6.00mm로 고정하고 아무것도 넣지 않은 상태, 3.00mm 두께의 아크릴을 넣은 상태, 같은 두께의 유리를 넣은 상태에서 측정을 진행하였다. 유전체를 삽입하면 반대 방향의 전기장이 유도되어 전기장이 감소

참고 자료

Hugh D. Young, Roger A. Freedman - University Physics with Modern Physics (15th Edition) (2019, Pearson)
24.1 Capacitors and Capacitance p.782~p.785
24.4 Dielectrics p.793~p.798