일반물리실험(2) 03분반 결과보고서- 쿨롱의 법칙 실험 -실험일자 : 2020-09-103조 보고서 제출자 :3조 조원 :실험명 : 쿨롱의 법칙 실험실험 목적 : 축전판 사이의 고전압을 인가하여 전기력과 두 축전판 사이의 거리에 ㄸㆍ른 축전판의 질량변화를 관찰하고 이를 이용하여 쿨롱의 법칙을 이해한다.관련 이론1) 전하- 전기적 성질을 띄고 있는 입자, 양전화와 음전하로 이루어져 있으며 전하가 이동하는 것이 전류이다. 전하의 양은 전하량 또는 전기량으로 부르고 단위는 C(쿨롱)으로 도선에 1A의 전류가 흐를 때 1초동안 전선을 통과하는 전하량을 1C으로 정의한다.2) 쿨롱의 법칙- 두 점 전하 사이의 전기력의 크기는 전하들의 곱에 직접적으로 비례하고 그들 사이의 거리의 제곱에 반비례한다.3) 대전현상- 물질은 원자핵의 양전하 수 와 전자의 음전하 수가 같아 전기적으로 중성 상태인데, 외부의 영향에 의해 전하량의 평형이 깨질 때 발생한다.4) 전기용량- 쿨롱의 힘에 의한 전하들에게 역학적으로 한 일은 다음과 같다.위의 조건을 이용하여 두 도체판에 모여진 전하들에 의한 쿨롱의 힘 FC을 구하면,과 같이 나타낼 수 있다.5) 전기용량- 또한 F=Fg-Fc=Ma 이므로 질량에 대한 식으로 고치면,으로 나타낼 수 있다.실험 장비1) Power Supplly2) 쿨롱의 법칙 아크릴 상자(Micrometer 부착)3) 전자 저울4) 원판형 축전기 (큰판 , 작은판)5) 금속 막대6) 고압선실험 방법1) 안전을 위해 장갑을 착용한다..2) 전원의 스위치는 OFF로 두고 Power supply와 원판형 축전기를 고압선을 이용해 연결한다. (단자는 0~6000V에 맞추어 연결한다.)3) 전자저울의 평형을 조절하고 두 축전판이 서로 평형이 되도록한다. 이때, 고압선과 저울의 전원선이 저울에 닿지 않도록 잘 정리해준다.4) 두 극판 사이의 간격은 Micrometer를 조절하여 저울을 통해 극판이 맞닿는지를 확인한 뒤 10mm의 간격이 되도록 한다.5) 영점을 맞추어 무게를 0으로 한다. (단, 영점을 맞추기 힘들 경우, 최초의 무게를 영점으로 생각하여 실험에 임한다.)6) 전압 조절 다이얼이 최소로 되어 있는지 확인 한 후 전원 스위치를 ON한다.7) 전압을 500~5000V까지 500V 간격으로 증가시키며 그 때마다 전자저울에 나타나는 질량값을 기록한다.8) 5000V까지 측정 하고 전압조절 다이얼을 최소로 한 후 전원을 OFF하고 금속막대를 접촉하여 축전기를 완전히 방전시킨다.9) Micrometer를 사용하여 두 극판사이의 간격을 15mm , 20mm로 변경 하여 5)~8)을 반복 실험한다.10) 측정 된 질량 값과 이론 값을 비교하여 백분율 오차를 구한다.실험결과결과 분석 및 결론위 실험을 통해 쿨롱의 법칙은 거리의 제곱에 반비례함을 알 수 있었고 같은 원판에 대해 다른 전압으로 실험 할 경우에도 Q=CV에 의해 전하량이 변하게되는데 이때 쿨롱힘 역시 변하게 되므로 쿨롱힘이 두 판의 전하량의 곱에 비례함도 추측할 수 있었다.이론값과 실험값의 오차의 원인에 대해 검색해보고 생각해 본 결과는 다음과 같다.- 실험을 할 때 전압이 공기 중을 통해서 새어 나가서 얻어야 할 전압을 제대로 얻지 못하여 측정의 오차가 발생하였을 수도 있다.- 마이크로 미터기를 이용하여 거리를 측정하므로 육안상의 미세한 오차가 발생할 가능성도 배제할 수 없다.
