서울과학기술대학교 일반물리학실험(2)_쿨롱의 법칙

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 실험 기구
4. 원리 및 이론, 실험 방법
5. 실험치 (실험 데이터)
6. 실험 결과, 오차
7. 결론

본문내용

이번 실험은 쿨롱의 법칙과 쿨롱 상수와 자유 공간의 유전률 의 관계를 이용한 실험이었다. 쿨롱의 법칙은 전하를 가진 두 물체에 작용하는 힘은 두 전하의 곱에 비례하고 거리에 제곱에 반비례한다는 것이다. 그러나 원리 및 이론에서 볼 수 있듯이 실제 실험에서는 점전하를 만들기 어렵고 전하량과 거리를 조절하기 어렵기 때문에 축전기를 사용하여 쿨롱의 힘을 직접 측정했다. 전자저울이 측정하는 질량 M과 중력가속도의 곱은 곧 아랫방향의 중력과 윗방향의 전기력의 합이므로 질량 M을 측정한다면 쿨롱 힘을 측정할 수 있었다. 그러나 이번 실험에서는 이전 실험들과 다르게 오차율이 약 26%~33% 사이로 굉장히 크게 나타났다. 그 오차 원인을 분석하자면 다음과 같다.
첫째로, 전자저울과 극판의 수평이 맞지 않아 오차가 일어날 수 있다. 실험을 하기 전, 저울과 극판의 수평을 맞추기 위해 노력했지만 육안으로 본 것과 실제 정확하게 수평을 맞추는 것에는 차이가 있을 수밖에 없다. 또한 실험을 하며 생기는 움직임과 책상에 가해지는 충격도 저울에 전달되어 실험이 진행됨에 따라 불균형이 일어날 수 있다. 이로 인해 오차가 발생할 수 있고, 더 정밀한 실험을 위해서는 수평을 맞추기 위한 정밀한 장비를 사용하거나 저울에 진동 등이 전달되지 않도록 하는 방법이 있다.
둘째로, 이론값의 유전률은 진공의 유전률이었으나, 실험에서는 진공의 상태를 만들지 않고 진행하였다. 공기의 유전률과 진공의 유전률이 거의 같다고 하나, 그럼에도 차이는 존재할 것이다. 실험의 가정이 실제와는 차이가 있으므로, 오차가 발생한다.
셋째로, 두 극판이 맞닿았을 때를 기준으로 마이크로미터의 눈금을 확인해 거리의 기준을 잡았는데, 이 기준이 잘못되었을 수 있다. 이는 실험에서 극판이 수평하지 못해 맞닿았을 때 극판의 일부만 닿았으나, 그 때의 눈금을 기준으로 삼았기 때문이라고 생각한다.

참고자료

· 없음