일반물리실험) 등전위선 실험 예비&결과레포트

소개글

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목차

◎ 실험목적

◎ 실험원리

◎ 실험기구

◎ 실험방법

◎ 실험결과

◎ 실험고찰

본문내용

◎ 실험목적
전기장이 형성된 도체판 위에서 전극의 형태에 따른 등전위선의 모양을 그리고 이로부터 전기장의 방향을 알아본다. 공간적으로 장이 형성되는 모양을 확장하여 생각해보고 우리가 살고 있는 실제 공간에 무수히 얽힌 전기장 및 자기장 등에 관한 관계들을 알아본다.

◎ 실험원리
정전기학에서의 중요한 발견은 모든 전하를 띤 물체는 주변에 영향을 미치는 영역을 형성한다는 사실이다. 이 영역 안에 다른 전하가 들어오면 그 전하는 두 전하들의 부호에 따라 당기거나 밀치는 힘을 받게 된다. 의 전하를 가진 물체가 형성하는 힘의 장을 그려보기 위해서는 어떤 시험 전하 가 필요하다. 힘의 장은 벡터장이기 때문에 공간의 모든 점에서 크기와 방향을 갖는다. 시험전하 로 그려낸 힘의 장의 모양이 그림 27-1(a)에 보였다. 이러한 힘의 장을 그려내는 데는 한 가지 문제가 있는데 그것은 실험에 사용된 시험전하 의 크기에 따라 달라지기 때문이다. 이러한 문제는 전기력을 그리는 대신
(1)
와 같이 정의되는 전기장을 그리면 해결된다. 전기장도 역시 벡터장으로서 그 크기는 점전하 의 경우, 다음과 같이 주어진다.
(2)
이 때 임의의 점에서의 방향은 시험전하가 그 점에서 받게 될 힘의 방향과 같다. 즉, 에 의한 전기장의 모양은 같은 전하에 의한 힘에 의한 장의 모양과 똑같이 나타난다. 그러나 두 벡터장의 크기는 배만큼 차이가 난다.
이 실험에서는 여러 가지 전극의 모양에 따라 전기장의 크기와 방향을 알아보고자 한다. 그러한 것을 쉽게 알아보는 것이 등전위선을 찾아내는 것이다. 전위란 단위 전하 당 퍼텐셜 에너지로 정의된다. 따라서 두 점간의 전위가 같다면 두 점간의 퍼텐셜 에너지의 차이가 없다는 뜻이다. 즉, 등전위면 위에서 전하를 이동시키는데 필요한 일은 0이므로, 그 면에 접한 방향에는 전기장의 값이 없다. 라서 전기장은 그 면에 수직이다. 전기장이 일을 한다는 것은 전하가 전위의 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동해가는 경우이므로, 전기력선은 전위의 높은 곳에서 낮은 곳으로 향한다.

참고 자료

없음