쿨롱의 법칙 실험 -실험보고서- A+

소개글

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목차

1. 목적

2. 원리

3. 실험 방법

4. 실험 결과

5. 분석 및 토의

6. 참고문헌

본문내용

1. 목적
두 콘덴서 판 사이를 일정한 전하로 대전시켜, 그에 나타나는 힘을 확인하고, 쿨롱의 법칙을 알아본다.


2. 원리
전기현상의 요인을 전하라고 부르며 전하는 질량과 같이 입자가 가지는 하나의 속성이다. 또한, 전기현상이란 전하와 전하 사이의 영향(힘)을 미치는 것을 가리킨다.
전기힘과 전하 , 사이의 정량적인 관계 를 쿨롱의 법칙이라고 하며, 전기힘도 중력과 마찬가지로 전하 사이의 거리 의 역제곱에 비례하는 것을 나타낸다. 두 전하 , 의 부호가 같을 때 이 전기힘은 서로 미는 힘이고, 다를 때는 당기는 힘이다.
고압 전원장치에 의하여 두 콘덴서판으로 불릴 수 있는 금속의 극판에 전원장치를 연결한다. 이런 상태에서 전압을 공급하면 콘덴서판의 기하학적 구조에 의하여 양 극판에는 전하가 형성된다. 이 경우에 적용되는 식은



이다.
여기서 는 진공 중의 유전율을 나타내며, 는 극판의 면적이고 는 두 극판 사이의 거리이다.
거리 만큼 떨어져 있는 면적 의 두 극판으로 구성된 평행판 콘덴서를 생각해 보자. 마주 보고 있는 두 극판의 면에는 크기가 같고 부호가 반대인 전하 가 형성된다.

두 극판 사이의 중간 영역에서의 전기장은 균일하나 극판의 모서리 부근에서 전기력선 휘어진 모양을 하고 있으므로 전기장이 균일하지 않다는 것을 알 수 있다. 는 두 극판 사이의 전압이고 는 캐패시턴스라 불리우는 정전용량이다. 그리고 이 값들은 콘덴서의 특성을 나타내는 중요한 요소이다. 그리고 의 단위는 패럿으로 이고 1는 매우 큰 양이기 때문에 , 등의 단위를 주로 사용한다. ().
극판의 면적이 크면 상식적으로 많은 전하가 쌓이게 되고 극판 사이의 거리가 멀어지면 전기장에 의해 상대적으로 힘을 덜 미치게 되므로 전하가 덜 모이게 된다.
예를 들어 의 두 극판이 10 간격으로 설치되어 있고 10,000의 전압을 가했을 때 이들 극판 사이의 정전용량을 구해 보면 이다. 이 값을 이용하여 극판에 있는 전하량을 계산하면 이다(극판 모서리에서의 효과는 고려하지 않은 상태이다).

참고 자료

대한 화학 교재 연구회 「일반 물리학」
형설출판사 「일반물리학 실험」