등전위실험

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등전위 실험 데이터값

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전위차를 가진 두 전극 사이에는 항상 전기장이 존재한다. 전하량 Q의 하전입자가 전기장 내에서 힘 F를 받을 때, 그 지점에서의 전기장은 E=F/Q로 정의된다. 한편 그 점의 전위 V는 단위전하당의 위치에너지로 정의된다. (중력장에서의 위치에너지나 전기장의 전위에 의한 에너지나 같은 개념이다. 그 에너지만큼 외부에 일을 할 수 있는 상태에 놓이게 된다.)
??전기장내에는 같은 전위를 갖는 점들이 존재한다. 이 점들을 연결하면 3차원에서는 등전위면을, 2차원에서는 등전위선을 이룬다. 전기력선이나 등전위면은 전기장내에서 무수히 많이 그릴 수 있다. 하나의 점전하 Q가 만드는 전기장의 전기력선은 Q가 있는 점을 중심으로 방사선 모양이며 (FIg.1 참조) 등전위면은 Q점을 중심으로 하는 동심구면이 된다. +Q의 점전하와 -Q의 점전하가 공간에 놓여있을 때는 (Fig.2 참조)와 같이 전기력선과 등전위면을 그릴 수 있다.
??등전위면에서 전하를 이동시키는데 필요한 일은 0이므로, 그 면에 접한 방향에는 전기장의 값이 없다. 따라서 전기장의 세기는 그 면에 수직이다. 전기장이 일을 한다는 것은 정전하가 전위의 높은 곳에서 낮은곳으로 이동해가는 경우이므로, 전기력선은 전위의 높은곳에서 낮은곳으로 이동해간다. 따라서 전기장 E의 방향은 그 점에서 전위 V가 가장 급격히 감소하는 방향이며, 그 방향으로의 미소변위를 dℓ?이라고 하면, E와 V사이의 관계식은

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