중앙대학교 일반물리실험(2) - 등전위선 측정 실험 결과보고서

소개글

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목차

[1] 실험 목적
[2] 기본 원리 및 이론
[3] 실험값
[4] 결과 분석
[5] 오차 논의 및 검토
[6] 결론
[7] 참고문헌

본문내용

[1] 실험 목적

대전체가 그 주위 공간에 전위를 형성함을 이해한다.

[2] 기본 원리 및 이론

(1) 전위(전기 퍼텐션)

• 전위차 :

=> 전기장을 알면 경로 적분을 통해 전위차를 구할 수 있고, 역으로 전위차를 알면 이를 경로로 미분하여 전기장을 구할 수 있다.

(2) 등전위선

• 등전위선: 대전체가 전기력을 미치는 공간에서 전위(전기퍼텐셜)가 같은 지점들을 연결한 선
• 공간상의 두 점을 잇는 선분의 미소 변위벡터 와 전기장 가 수직을 이루면 이므로 이 두 점의 전위차()는 0이 된다. 이를 통해 대전체 주위에서의 등전위선(또는 면)과 전기력선은 수직을 이룬다는 것을 알 수 있다.

(3) 정전기적 평형 상태의 도체의 성질

도체 내부에서의 전기장은 0이다.
=> V=const(일정)
으로, 도체 내부의 임의의 지점 간에는 전위차가 없고 내부의 임의의 지점의 전위는 표면과 등전위를 이룬다. 또한 대전된 도체 바로 바깥쪽의 전기장은 도체 표면 수직하다는 성질로부터 도체 표면의 모든 지점은 등전위를 이룬다.

<중 략>

[5] 오차 논의 및 검토

실험 1과 실험2를 진행하면서 전위를 측정함에 있어 오차가 발생할 수 있다.
등전위선 측정용 수조에 물을 너무 많이 넣으면, 전극에 작용하는 부력이 커져 의도치 않게 전극이 움직이게 된다. 이 때 전위 측정이 잘못될 수 있다. 또한 물의 작지 않은 저항 때문에 측정하는 두 지점이 등전위선 상의 지점들이 아닌데도 불구하고, 이 두 지점 간에 전류가 거의 흐르지 않아 두 지점을 등전위점으로 오인하는 경우도 있다. 이 경우에는 전압을 크게 해주면 조금 더 큰 전류가 흘러 이 두 지점이 등전위점이 맞는지 아닌지를 분명하게 알 수 있고 이를 통해 더욱 정확한 등전위점의 측정이 가능해진다.
등전위선을 그리는 것은 실험 진행 후 모눈종이에 그려진 점들을 이어 등전위선을 완성시키는 방법으로 이루어진다. 하지만 이 점들은 수많은 등전위 지점 중 몇 군데에 불과하다. 이 점을 잇는다고 완벽한 등전위선이라 할 수 없다. 실험을 더 많이 진행할수록, 더 많은 점들을 모눈종이에 찍을수록 실제 등전위선에 최대한 가까운 등전위선을 그릴 수 있을 것이다.

참고 자료

일반물리실험(2), 남형주, 북스힐, P.69~P.84