일반물리학 실험 등전위선 예비, 결과레포트

소개글

예비, 결과 둘다 있습니다
그림포함

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 기구
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 토의

본문내용

1. 실험 목적
도체 판에 전류를 흐르게 하여, 그 위에 등전위선을 그리고, 전기장과 등전위선에 관한 성질을 이해한다.

2. 실험 이론
전위차를 가진 두 전극(전하) 사이에는 항상 전기장이 존재한다. 전하량 q의 하전입자가 전기장 내에서 힘 F를 받을 때, 그 점에서의 전기장은 E=F/q로 정의된다. 한편, 그 점의 전위 V는 단위전하당의 위치에너지로 정의된다. 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 점전하Q가 만드는 전기장의 전기력선은 Q가 있는 점을 중심으로 하는 방사선으로 그림2.1.1(a)와 같으며, 등전위면은 Q점을 중심으로 하는 동심구면이 된다. +Q의 점전하와-Q의 점전하가 공간에 놓여 있을 때는 그림 2.1.1(b)와 같은 전기력선과 등전위면을 그릴 수 있다.

등전위면 위에서 전하를 이동시키는 데 필요한 일 은 영(0)이므로, 그 면에 접한 방향에는 전기장의 값이 없다. 따라서, 전기장의 세기는 그 면에 수직이다. 전기장이 일을 한다는 것은 점전하가 전위의 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동해가는 경우이므로 전기력선은 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 향한다. 따라서, 전기장 E의 방향은 그 점에서 전위 V가 가장 급격히 감소하는 방향이며, 그 방향으로서의 미소변위를 dl이라하면, E와 V사이의 관계식은
(1)
또는
(2)
이다. 따라서, 전기장 E는 등전위선(면)에 수직이 된다. 은 등전위면(선)에 수직인 단위벡터이다.
편의상 2차원 평면에 대해서 실험적인 이론을 생각해 보자. 즉, 어느 도체판의 두 단자를 통해서 전류를 흘릴 때, 도체판 내에서의 전류는 포물선의 방향으로 전기장의 방향을 나타낸다. 이 포물선에 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 등전위선상에 있는 점이다.
3. 실험 기구

참고 자료

일반물리학 실험 북스힐