[물리실험]DH실험 예비-물을 이용한 등전위선 측정

소개글

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목차

1. 실험목적
2. 이론
3. 장치, 기구
4. 실험방법
5. 주의사항

본문내용

1. 실험 목적
→ 물을 이용하여 여러 가지 형태의 전극에 대한 등전위선을 찾아 전기장의 개념을 이해한다.


<실험이론>
① 전위차를 가진 두 전극 사이에는 항상 전기장이 존재한다.
② 시험전하 q가 이 전기장 내에서 힘F를 받을 때, 그 점에서의 전기장은 E=F/q로 정의된다. 한편, 그 점의 전위 V는 단위전하당의 위치에너지로 정의한다.
③ 전기장내에는 같은 전위를 갖는 점들이 존재한다. 이 점들을 연결하면 3차원에서는 등전위면을. 2차원에서는 등전위선을 이룬다.
④ 전기력선이나 등전위면은 전기장 내에서 무수히 많이 그릴 수 있다. 하나의 점전하 Q가 만드는 전기장의 전력선은 Q가 있는 점을 증심으로 하는 방사선이며(그림(a))참조, 등전위면은 Q점을 증심으로 하는 동심구면이 된다.
⑤ +Q의 점전하와 -Q의 점전하가 공간에 놓여 있을 때는 그림(b)와 같은 전력선과 등전위면을 그릴 수 있다. 등전위면 위에서 전하를 이동시키는데 하는 일은 영이므로, 그 면에 접한 방향에는 전기장의 값이 없다.
⑥ 따라서, 전기장의 세기는 그 면에 수직이다. 전기장이 일을 한다는 것은 정전하가 전위의 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동해가는 경우이므로, 전력선은 전위의 높은 곳에서 낮은 곳으로 향한다.
⑦ 따라서, 전기장 E의 방향은 그 점에서 전위 V가 가장 급격히 감소하는 방향이며, 그 방향으로의 미소변위를 dl 하면, E와 V사이의 관계식은 ,
이다.
⑧ 따라서, 전기장 E는 등전위선(면)에 수직이 된다. n은 등전위면 (선)에 수직인 단위벡터이다.
⑨ 편의상 2차원 평면에 대해서 실험적인 이유를 생각해 보자
즉, 어느 도체판의 두 단자를 통해서 전류를 흘릴 때 도체판 내에서의 전류의 유선의 방향은 전기장의 방향을 나타낸다.
⑩ 이 유선에 수직인 방향에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차도 없다.
⑪ 이와 같은 점을 이은 선은 등전위선이 된다. 따라서, 도체판상의 두 점 사이에서 전류가 흐르지 않는다면, 이 두 점은 등전위선상에 있는 점이다.

참고 자료

없음