아주대학교 물리학실험2 등전위선(A+)

소개

"등전위선"에 대한 내용입니다.

목차

1. 측정값
2. 토의
3. 고찰
4. 참고문헌

본문내용

이 실험의 목적은 전극 사이에서 형성되는 등전위선을 구하고 여러 점에서의 전기장을 측정하여 전위와 전기장의 관계를 알아보는 실험이었다. 원형 전극의 전위를 측정했을 때 대부분의 위치에서 10V였으므로 원형 전극의 전위는 10V로 추측할 수 있다. 또한 가우스 법칙에 따르면 도체 내부의 전기장은 평형 상태이므로 도체 내 모든 점에서 전위가 일정할 것이다.

실험1
실험1에서 등전위선을 측정할 때 9V부터 1V씩 줄이면서 등전위선을 그렸다. 5V일 때의 등전위선을 제외한 나머지 등전위선은 모두 포물선 모양으로 나타났다. 그리고 전극에 가까워질수록 포물선이 점점 가파르게 상승하는것을 볼 수 있었다. 전위가 원형 전극에 가까워질수록 왜 등전위선의 형태가 직전에서 곡선에 가까워질까 생각해 보았다. 이는 전기장의 기하학적 특성과 관련이 있다. 전극 표면 근처에서는 전기장이 집중되며, 전위 기울기가 급격히 변한다. 이는 등전위선이 전극 표면의 형상에 따라 밀집되고 구부러지게 한다. 원형 전극일때는 전극의 곡률이 전기장의 분포의 영향을 주는데, 전극이 원형이므로 등전위선도 원형으로 만들어진다. 따라서 원형 전극에 가까워질수록 점점 등전위선의 포물선이 가파르게 상승하게 된다. 전위가 평면 전극에 가까워질수록 원형 전극보다는 직선으로 휘는것을 볼 수 있다. 이는 전극 근처에서 전기장은 전극에 수직으로 나가고, 등전위선은 전극에 평행한 직선으로 나타는데, 전극이 평면이므로 등전위선이 약간 직선으로 만들어지기 때문이다. 다만, 실험결과 직선 전극의 근처에서도 등선위선이 평면이 아닌 약간 휘어진 모양을 측정 되었다. 그 이유는 전기장의 분포와 관련이 있다고 생각한다. 전극이 평면 모양일 때도 가장자리로 갈수록 전기장의 분포가 변해 등전위선이 휘어지기 때문이다.

참고자료

· 물리학실험 12판, 아주대학교 출판부,2018, p.125 - p.130
· 대학물리학2 9판, Raymond A Serway, 북스힐, 2018, p.598 - p.610, p.618 - p.633