[일반 물리실험] 등전위선 예비 레포트

소개

실험과정, 이론등 이해하기 쉽게 그림과 사진까지 넣어서
이해하기 쉽게 작성했습니다,
당연히 에이뿔 받았구요.

목차

Purpose
Theory
Equipment & Drawing
Produce :

본문내용

Purpose :
등전위선을 실험으로 측정하고 전기장과의 관계를 살펴본다.

2차원계에서 전기장(--→)과 등전위선(―)

Theory :
기본 : 정전기, 벼락과 같은 전기현상을 일으키는 요인을 전하라고 부르며 전하들이 일으키는 대표적인 전기현상은 전하사이에 미치는 힘(전기력) 이다. 두 전하사이의 전기력은 전하의 곱에 비례하고 떨어진 거리의 제곱에 반비례 하는데 이를 ‘쿨롱의 법칙’ 이라 부른다.
서로 떨어진 전하사이의 미치는 힘을 이해하는데 전기마당이라는 개념을 도입하면 편리하다. 즉, 전하가 있으면 그 주위에는 전기마당이 생기고, 이 전기마당 내에 다른 전하가 있으면 그 전하는 전기마당에 의해 영향(힘)을 받게 된다고 생각한다. 정량적으로 전기마당은 (+)1 쿨롱(C)의 단위 전하가 받는 힘으로 정의하며 따라서 전기력과 전기마당 사이에는 비례관계가 성립하고, 비례상수는 힘을 받는 전하의 전하량이다.
전기마당은 백터량이다. 어느 한곳에서의 전기마당을 E(V/m)라고 하면 이는 정의에 의해 +1C의 전하를 등속도로 옮기는데 드는 일을 ‘전위차’ 라고 정의한다. 전하를 등속도로 옮기기 위해서는 전하가 받는 전기력과 반대방향으로 같은 크기의 힘을 가해줘야만 하므로 전위차는 이 힘이 한일 이 되며, 이 전위차는 에서 로 전하를 옮기는 경로에는 무관하다.
만약 전기마당이 0 이 아닌 인접한 두 곳에서의 전위가 같다면 전기마당과 두 지점간의 변위가 서로 수직 인 것을 의미한다. 즉, 등전위의 점들을 이으면 등전위선이 되는데 이 등전위선 위의 각 지점에서의 전기마당 벡터를 연속적으로 이어놓은 선을 ‘전기력선’ 이라고 부른다. 따라서 전기력선과 등전위선은 서로 수직으로 교차한다.
이걸 정리하면,
1) 전위(electric potential) : 단위 양전하를 임의의 기준점으로부터 전기장 내의 특정한 점가지 가져오는 데 필요한 일의 양, 로 표시(스칼라양), 단위는 Volt이다.

2) 두 점 A, B 사이의 전위차
전위차 = 단위전하 당 외력이 한 일

3) 등전위선 : 전위차가 없으므로 등전위선을 이동하는 전하는 일을 필요로 하지 않으나, 등전위선에 수직으로 운동하기 위해서는 많은 양의 일을 필요로 한다.
4) 전기장 : 두 개의 점전하가 거리 r 만큼 떨어져 있다. 한 점전하 q 로부터 거리 r 인 곳의 전기장의 세기는 이다. 두 번째 전하는 주어진 전기장에 따라 반응한다는 점에서 전기장은 입자 사이의 매개체 역할을 한다. 전기장의 세기는 단위 (+)전하가 받는 힘의 크기로 정의하고 방향은 (+)전하가 받는 힘의 방향으로 나타낸다.
5) 전기력선 : 전기장 내에 놓인 작은 (+)전하가 힘을 받아 움직이는 자취를 연결하여 선으로 나타낸 것을 전기력이라고 한다.

참고자료

· 숭실대학교 물리학과 홈페이지에서의 물리실험 자료
· 부산대학교 물리학과 물리학 실험 자료
· 포항공과대학교 일반물리학 실험 자료