[일반물리칠험]축전기와 정전용량 보고서

소개

내용좋고 분량도 많습니다.

예비보고서와 결과보고서 함께이써요

목차

1. 실험목적
2. 이 론
3. 실험기구 및 장치
4. 실험방법
5. 측정값
6. 결과 및 토의
7. 참고문헌

본문내용

[질문]
(1) 두 극판 사이에 유리판과 아크릴판 등을 각각 끼웠을 때 (하단부에 올려놓음)정전용량의 변화는 어떠한가?내부 전기장의 세기는? 이경우는 축전기의 어떠한 연결로 생각할 수 있는가?
ans) 실험값이 두배가량 증가한다. 내부자기장의 세기도 비슷한 정도로 증가한다.
(2) 두 극판사이에 힘이 작용할 때 거리는 변하지 않을까? 그렇다면 그 이유는 무엇일까?
ans) 변하지않는다.
면전하밀도를 σ라 하면 도체판 한개에 의한 전기장은 E = σ/2εo (∵q = σA = εoE 2A ) 이고 하단 도체판이 받는 힘은
F = (-q)E = -qσ/2εo = -q2/2εoA
여기서 -q 는 하단면의 전하량, E 는 상단면에 의한 전기장이다.
이와 같이 축전기의 바깥쪽 전기장은 서로 상쇄되어 전기장이 존재하지 않고, 도체판은 자신이 만들어낸 전기장에 의해 힘을 받지 않는다.따라서 두극판사이에 힘이작용할때도 거리는 변하지 않는다.
(3) 극판 상단에 고압전원의 (+)극을 연결하고, 하단 극판은고압전원의 (-)극과접지를 동시에 연결하여 (접지단자와 연결-지구와 연결) 전압을 가하면 어떻게될까? 이 경우도 접지가 없이 전압을 가하는 경우와 같은가?
ans)전원이 다른 경로를 통해 접지되어 있지 않다면 같다.
전원은 단지 전위차를 주는 역할을 한다. 따라서한쪽의 전위를 어떻게 정해주든 상관이 없고 - 극 뿐 아니라 +극을 접지해도 상관없다.
2.결과 및 토의
이번실험에서는 거리와 극판의 면적과 전위차 그리고 극판사이의 간격이 축전용량에 어떤영향을주는지 알아보았다.
먼저 극판의 면적은 이론식과는 달리 축전용량에 정비례하지는 않았다. 이론식에의하면 실험2가 실험1보다 정확히 두배의 측정값을 가져야하는데 그렇지 않았기 때문이다. 그리고 전위차는 축전용량에 거의 아무 영향을 주지않았다. 마지막으로 극판간격은 위의 세가지 요소중 축전용량에 가장큰 영향을 주었는데 극판사이의 간격이 멀수록 축전용량이 작아지는 반비례관계를 보였고 그래프로도 확인할수있었다.
실험에 대한 평가는 실험1은 오차가 아주 작게 나와 아주성공적으로 실험을 했다고 평가할수있었다. 하지만 실험2와 실험3은 오차가 아주 크게 나왔다. 성공적이지 못했다.
오차의 원인은 실험을 하였을 때 극판에서 지지직 하는 소음이 약하게 들렸었다. 이를 볼 때 처음에 극판의 수평을 잡음에 있어 극판이 수평을 제대로 이루지 못하였기 때문에 극판의 어떤 부분은 수직거리 d 가 짧아지고, 다른 부분은 거리가 길어져 극판사이에 유도되는 전하량의 차이가 생기기 때문에 위와 같은 오차를 보였을 것이라 생각된다. 또 실험 3에서 아크릴판과 유리판을 아래극판에 올려놀때 극판사이의 수평이 깨졌을것이라 추측해볼수도 있다.

참고자료

· 일반물리학 실험실, PHYSICS GIANCOLI