물리학실험 레포트 보고서 자료등록 등전위선 측정 다운

물리학실험 레포트 보고서 자료등록 등전위선 측정

[물리학실험 레포트 보고서] 등전위선 측정

2강 등전위선 측정
1)이론

실험 목적
전기장이 형성된 수조 안에서 고정전극의 형태에 따른 등전위선의 모양을 측정하고 전기장 및 전기력선의 개념을 이해한다.

(1) 정전기력과 전기장

시험전하 가 다른 전하들 주변에 있을때, 시험전하 는 전정기력(electric force)를 느끼게 된다. 어느 지점에서 전기장(electric field) 는 그 지점에서의 단위전하당 정전기력으로 정의되며 다음과 같이 주어진다.

(1)

전기장의 단위는 N/C이다. 식 (1)에서 시험전하 가 양의 값을 가지면 정전기력 의 방향은 전기장 의 방향과 같고, 시험전하 가 음의 값인 경우 정전기력 의 방향은 전기장 와 반대 방향을 나타낸다.
한 점전하 가 만드는 전기장은 Coulomb의 법칙을 이용하여 구할 수 있다. 임의의 거리 에서의 양의 시험전하 에 작용하는 정전기력의 크기는

(2)

이고, 따라서 전기장의 세기는 식 (1)로부터 다음과 같이 주어진다.

(3)

여기서 는 Coulomb 상수이다.

(2) 전기 위치 에너지와 전위

한 점전하 가 만드는 전기장내에서 임의의 거리 에서의 시험전하 의 전기 위치에너지(electric potential energy) 는

(4)
이다. 전위 (electric potential) 는 단위 전하당 전기 위치 에너지로 정의되고, 점전하 에 의한 전위는 다음과 같이 표현된다.

(5)
전위의 단위는 J/C이고, 이것을 간단히 volt()라고 한다.

(3) 전기력선

전기력선 (electric field lines)은 전기장의 크기와 방향을 알기 쉽게 표현한 것이다. 그림 1은 점전하의 전기력선을 나타내고, 그림 2는 전기 쌍극자(electric dipole)에 의한 전기력선이다. 전기력선의 해석과 그리기 규칙은 다음과 같다.

◎ 전기력선의 해석
어떤 한 점에서 전기장의 방향은 그 곳을 통과하는 전기력선의 접석 방향이다 [그림 3(a)].
전기력선의 밀도가 클수록 전기장의 세기가 크고(점 ), 밀도가 작을수록 전기장의 세 기가 작다 (점 ) [그림 3(b)].

◎ 전기력선 그리기 규칙
전기력선은 양전하로부터 나가서 음전하로 들어오며, 전기력선의 수는 전하에 비혜한 다[그림 4(a)].
전기력선은 서로 교차할 수 없다. 전기력선이 교차하면, 그 교차점에서 전기장의 방향 을 결정할 수 없다[그림 4(b)].

(4) 등전위면

지형도에서 등고선과 유사하게 전위가 같은 모든 점을 연결한 것을 등전위선 혹은 등전위면(equipotential surfaces)이라고 한다. 그림 5와 같이 등전위선과 전기력선은 매우 밀접한 관계가 있다. 등전위면에 대한 해석은 다음과 같다.

◎ 전기력선과 등전위면의 해석
등전위면 위의 두 점 사이의 전위차는 0이다.
등전위면 상에서 전하를 운반할 경우, 전기 위치 에너지의 변화가 없으므로 이 때 한 일은 0이다.
등전위면과 전기력선이 수직으로 교차한다(전기장은 전위의 기울기이다).
전기력선은 항상 최대 전위가 감소하는 방향을 가리킨다.
전위차가 일정하도록 등전위면이 그려진다면, 전기장이 더 강한 곳에 등전위면이 밀집 한다.

2)실험 기구

등전위선 측정 장치 세트(수조판, 고정전극, 고정단자와 이동단자)
검류계
DC 전원 장치(power supp

자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?xid=a&kid=b&pk=18050184&sid=leesk55&key=

[문서정보]

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파일종류 : HWP 파일
자료제목 : 물리학실험 레포트 보고서 자료등록 등전위선 측정
파일이름 : [물리학실험 레포트 보고서] 등전위선 측정 (2).hwp
키워드 : 물리학실험,레포트,등전위선,측정,보고서,자료등록
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