[물리]일반물리실험 예비01 - 물을 이용한 등전위선 측정

소개

물을 이용하여 여러 가지 형태의 전극에 대한 등전위선을 찾아 등전위면의 개념을 이해한다.

목차

1. 학습목표
2. 배경이론
3. 실험기구및장치
4. 주의사항
5. 참고문헌

본문내용

전기장과 등전위면

물 위에 전위차가 있는 두 전극을 놓으면 물 위에 전기장이 형성되고 전기장의 방향을 따라 전류가 흐른다. 이때, 전류의 경로에 직각인 방향으로는 전류가 흐르지 않으므로 이 방향으로는 전위차가 없다.
이와 같이 전기장내에는 같은 전위를 가진 점들이 있는데 이점들을 연결하면 2차원에서는 등전위선, 3차원에서는 등전위면이라 한다. 전기장 내에서 등전위선이나 등전위면은 무수히 많이 그릴 수 있다.


전기력선과 일

전기장 방향으로 그은 선을 전기력선이라고 하고 전기력선은 등전위선(면)과 수직이다. 그림의 a에서와 같이 하나의 점전하 q 가 만드는 전기장의 전기력선은 전하 q를 중심으로 방사상을 이루며, 등전위선(면)은 q를 중심으로 하는 동심원(동심구면)을 이룬다. 그리고, 점전하 +q와 -q가 가까이 놓여있을 때 전기력선과 등전위선은 그림의 c와 같다. 전기력선을 따라 전위가 낮은 곳에서 높은 곳으로 정전하를 이동시킬 때에는 전하에 일을 해주어야 하며, 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동할 때에는 전기장이 전하에 대하여 일을 한다. 그러나 등전위선(면)을 따라 전하를 이동시킬 때 하는 일은 0 이다.


전하가 1개인 등전위선

전하량 Q인 점전하가 공간에 놓여 있다고 하자. 이 때 생기는 전기장은 그림 2와 같다. 점전하 Q의 근처에 또 다른 전하 q가 놓여있다고 하자. 전하 q가 갖는 위치에너지는 쿨롱의 법칙에 의해서 주어지는데, 위치에너지가 같은 점은 등전위에 있다고 한다. 쿨롱의 법칙에 따라서 등전위면은 전하 Q를 중심으로 한 구의 표면이 될 것이다. 이 때 점전하 Q에 의한 전기장의 방향은 등전위면에 수직이며, 이 전기장선을 전기력선과 방향이 같으므로 역선이라고 한다. 전하 q가 등전위면 위에서 움직이면, 전하 q의 위치에너지 변화가 없으므로 이 성질을 이용하여 등전위면을 찾을 수 있다.


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참고자료

· 없음