[물리학]물을이용한등전위선측정 예비보고서

소개글

성균관대 다니고 있고 A+받은 레포트입니돠~

목차

1. 실험목적
2. 이론
실험기구 및 장치
실험방법
☒주의사항
참고 사항

본문내용

1. 실험목적
물을 이용하여 여러 가지 형태의 전극에 대한 등전위선을 찾아 전기장의 개념을 이해한다.

2. 이론
전위차를 가진 두 전극사이에는 항상 전기장이 존재한다. 시험전하 가 이 전기장내에서 힘 를 받을 때, 그 점에서의 전기장은 로 정의된다. 한편, 그 점의 전위는 단위전하당의 위치에너지로 정의된다. (중력장에서의 위치에너지나 전기장의 전위에 의한 에너지나 같은 개념이다. 그 에너지만큼 외부에 일을 할 수 있는 상태에 놓이게 된다.) 전기장 내에는 같은 전위를 갖는 점들이 존재한다. 이 점들을 연결하면 3차원에서는 등전위면을, 2차원에서는 등전위선을 이룬다. 전기력선이나 등전위면은 전기장 내에서 무수히 많이 그릴 수 있다. 하나의 점전하 가 만드는 전기장의 전력선은 가 있는 점을 중심으로 하는 방사선이며 등전위면은 점을 중심으로 하는 동심구면이 된다.
등전위면 위에서 전하를 이동시키는데 하는 일은 0이므로, 그 면에 접한 방향에는 전지장의 값이 없다. 따라서 전기장의 세기는 그 면에 수직이다. 전기장이 일을 한다는 것은 점전하가 전위의 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동해 가는 경우이므로, 전력선은 전위의 높은 곳에서 낮은 곳으로 향한다. 따라서 전기장 의 방향은 그 점에서 전위 가 가장 급격히 감소하는 방향이며, 그 방향으로의 미소변이를 이라 하면, 와 사이의 관계식은
--------------------- (1)
또는,
--------------------- (2)
이다. 따라서 전기장 는 등전위선에 수직이 된다. 은 등전위면에 수직인 단위벡터 이다. 편의상 2차원 평면에 대해서 실험적인 이론을 생각해 볼 때, 어느 도체판의 두 단자를 통해서 전류를 흘릴 때. 도체판 내에서의 전류의 유선의 방향은 전기장의 방향을 나타낸다. 이 유선에 수직인 방향에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차도 없다. 이와 같은 점을 이은 선은 등전위선이 된다. 따라서 도체판 상의 두 점 사이에서 전류가 흐르지 않는다면, 이 두 점은 등전위선 상에 있는 점이다. 이 성질을 이용하여 등전위선을 찾아낼 수 있다.

참고 자료

없음