등전위선

소개글

도전성 종이 위에 전위차가 있는 두 전극을 연결하면 전기장이 형성되고 전기장의 방향을 따라 전류가 흐른다. 전류의 경로에 직각인 방향으로는 전류가 흐르지 않으므로 이 방향으로는 전위차가 없다. 이와 같이 전기장 내에는 같은 전위를 가진 점들이 잇는데. 이 점들을 연결한 것을 2차원에서는 등전위선이라고 하며 3차원에서는 등전위면이라고 한다. 전기장 내에서 등전위선이나 등전위면은 무수히 많이 그릴 수 있다.
이때 전기장의 방향으로 그은 선을 전기력선이라고 하며, 전기력선은 등전위선(면)과 수직이다. 그림 V-6(a)와 같이 하나의 점전하 Q가 만드는 전기장의 전기력선은 전하 Q를 중심으로 하여 방사상을 이루며, 등전위선(면)은 Q를 중심으로 하는 동심원(동심구면)을 이룬다. 그리고 점전하 +Q와 -Q가 가까이 놓여 있을 때의 전기력선과 등전위선은 그림 V-6(b)와 같다. 전기력선을 따라 전위가 낮은 곳에서 높은 곳으로 양전하를 이동시킬 때는 양전하에 일을 해 주어야 하며, 이와 반대로 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 양전하가 이동할 때에는 전기장이 양전하에 대하여 일을 한다. 그러나 등전위선(면)을 따라 전하(양 또는 음)를 이동시키는 데 하는 일은 0이다.

목차

1.목적
2.기구 및 재료
3.이론
4.실험방법 및 결과

본문내용

그림 V-7와 같이 회로를 꾸민 다음, 스티로품관 위에 방안지를 깔고 그 위에 도전성 종이를 펴 놓는다. 도전성 종이에 두 전극 P와 Q를 고정시키고 스위치를 닫은 후 전원 공급기를 조절하여 회로에 일정한 전류가 흐르게 한다(약 1A 정도).
검류계 G에 연결되어 있는 두 단자 X, Y중 단자 X를 임의의 위치 x1에 고정하고, 단자 Y를 임의의 여러곳에 대어 보면서 검류계의 바늘이 0을 가리키게 되는 점 x2를 찾아 약간 세게 놀러서 방안지에 그 위치가 표시되도록 하라. 이 점이 x1과 전위가 같은 등전위점이다. 단자 Y를 이곳 저곳으로 이동시켜서 여러 개의 등전위점을 찾아 표시하자. 그리고 방안지에 표시도니 점들을 매끄러운 곡선으로 연결하라. 이때 검류계에 과도한 잔류가 흐르지 않도록 유의해야 한다. 과도한 전류가 흐르면 검류계가 파손되므로 도전성종이는 흐르는 전류가 1A 이내가 되도록 조절한다.

∙ 이 곡선을 무엇이라고 한는가?
등전위선

∙ 이 곡선은 어떤 모양인가?
전하를 중심점으로 하여 원형의 모양을 띠고 있다.

◈ 단자 X를 다른 위치에 고정시키면서 실험을 반복하여 10개 정도의 등전위선을 그려라. 그리고 방안지에 등전위선에 직교하는 선을 굵은 선으로 여러 개 그려 넣어라.

∙ 등전위선에 직교하는 굵은 선을 무엇이라고 하는가?
전기력선

∙ 전극 P, Q 사이에서 전류는 어떤 경로를 따라 흐르는가?
전류는 등전위선에 수직하는 전기력선을 따라 흐른다.

참고 자료

대학물리학-대표역자:이춘우