[물리]실험 21 Faraday의 얼음통 실험(결과보고서)

소개글

아주대학교 물리학실험시간에 작성한 레포트입니다.
결과보고서이며 꼭 아주대학생이 아니더라도
위의 실험을 행하는 학생들에게 도움이 되었으면 합니다.^^

목차

[1]실험목적
[2]실험원리
[3]측정값
[4]질문에 대한 검토
[5]결과 및 토의
[6]참고문헌

본문내용

[1]실험목적
Faraday 얼음통을 이용하여 마찰에 의하여 유도된 정전기의 양과 극성을 측정하고 도체들의 전위와 배치에 따라 도체 표면에 분포하는 표면전하의 밀도를 측정한다. 이로부터 마찰전기의 특성을 이해하고 정전기유도 현상을 이해한다.

[2]실험원리
※유도에 의한 대전: 대전된 막대를 도체 표면에 가까이 가져가면 도체에 접촉시키지 않고도 도체내의 전자를 이동 시킬 수 있다. 이것을 유도에 의한 대전이라고 한다. 번개가 칠 때도 유도에 의한 대전이 일어난다. 벤자민 프랭클린이 연을 이용한 번개실험은 매우 유명하다. 번개는 구름과 반대로 대전된 땅 또는 서로 다르게 대전된 구름 사이의 방전이다.
※접촉에 의한 대전 : 거울 앞에서 머리를 빗을 때 방전소리를 들을 수 있다. 또한 어두운 방에서는 이런 현상을 눈으로 볼 수도 있다. 양탄자 위를 걸은 후에 문의 손잡이를 잡으려고 할 때도 정전기가 일어나서 손에 순간적으로 전기 충격이 오는 것을 느낄 수 있다. 이런 현상은 다른 물질들이 서로 접촉하여 전자가 이동하기 때문이다. 이것을 접촉에 의한 대전이라고 한다. 두 물체를 마찰 시키면 한쪽 물체는 (+)전기를 띠게 되고 다른 쪽은 (-)전기를 띠게 된다. 하지만 마찰시키는 물체에 따라서 대전되는 전하가 상대적으로 결정된다. 이것을 대전열이라고 한다. 예를 들어 유리와 털가죽을 문지르면 털가죽은 (+)로 유리는 (-)로 대전된다.

[4]질문에 대한 검토
질문 1. 마찰판의 전하량과 Ice Pail의 내부 금속통에 유도된 전하량에 대해 어떤 결론을 내릴 수 있는가?
답변) 실험 결과 마찰판을 마찰시키는 정도에 따라 금속통에서 나타나는 전하량이 차이가 나타났다. 즉, 많이 문지르면 전하량이 크게 나왔고 조금 문질렀을 때는 전하량이 적게 나타났다. 또 백색판과 청색판을 넣어 실험할 때 서로 다른 전하가 유도됨을 알 수 있다. 이러한 사실을 종합해 볼 때 마찰판을 금속통 내부에 넣으면 금속통 내부에 마찰판의 전하량과는 크기가 같고 방향이 반대인 전하가 유도된다는 것을 알 수 있다.
질문 2. 왜 구 B에는 접지시킨 후에도 전하가 남아 있는가? 구 A의 왼편(전면)에 전하가 있는가, 없는가? 이 현상을 어떻게 설명하겠는가?

참고 자료

Eugene Hecht, Physics:Calculus 물리학, 청문각
Young&Freedman, 대학 물리학, 북스힐