축전기와 전기용량(결과보고서)

소개글

물리학실험 : 축전기와 전기용량(결과보고서)
1.전하량의 변화에 따른 전압 변화
2.전극 표면의 전하밀도(V)의 분포
3.전압의 변화에 따른 전하밀도의 변화
4.극판 간격의 변화에 따른 전압의 변화

고찰

목차

<실험1>전하량의 변화에 따른 전압 변화()
<실험2> 전극 표면의 전하밀도(V)의 분포
<실험3> 전압의 변화에 따른 전하밀도의 변화
<실험4> 극판 간격의 변화에 따른 전압의 변화
<고찰>

본문내용

질문1. 왜 전하와 더불어 전위가 변하는가?
=>양극으로 대전된 구에 증명판을 이용하여 대전시키면, <그림1>과 같이 증명판은 양극으로 대전된다. 그리고, 이때 이 증명판을 <그림2>와 같이 축전기의 한쪽면에 접촉시키면, 전기적 중성상태를 유지하던 축전기의 한쪽면은 양극으로 대전된다. 이때 축전기는 전기적 중성상태가 무너지고 한쪽면은 중성인 반면, 한쪽은 양극인 불균형 상태가 된다. 그리고 이때, 두 면 사이에 전위차가 발생하게 되고, 이 전위차가 전위계로 측정되는 값이다. 위의 표를 확인해 보면 증명판의 접촉횟수가 증가 함에 따라 전위가 선형적(약간의 오차를 감수하고)으로 증가함을 확인해 볼 수 있다.
이는 증명판이 축전기에 접촉할때마다 접촉하는 면을 더욱 양극화 시키고, 이러한 변화는 전위차를 더욱 크게 증가시킨다. 전위차가 커짐에 따라서 전위계에서 측정되는 전압이 높아진다.

질문1-2. 간격을 두배로 하면 효과는?
=>증명판의 접촉횟수가 8회 였을 때, 축전기에서 측정된 전위차는 11V 였다. 이때, 다른 조건은 유지한채 축전기 사이의 거리만을 2배(4mm)로 증가시켰다. 그 결과 20V의 전압이 측정됨을 확인 할 수 있었다.
이러한 이유는 교재를 참조해보면 알 수 있는데, 축전지를 측정하는 전위계 내부에도 축전지(커패시터)가 존재하고, 이것은 측정을 할 때 측정하려는 축전지와 병렬 상태를 이루게 된다. 이때, 전위계 내부의 전기용량을 라 하고 측정하려는 축전지의 전기용량을 이라 했을 때, 이 병렬로 연결되므로, Q=CV식을 이용하면, 가 된다.

참고 자료

1. “Elements of Electromagnetics 4th” , Sadiku, OXFORD, 204page
2. "PHYSICS : calculus 물리학", EUGENE HECHT 원저 , THOMSON , 513page