자연과학 올립니다 일반물리학 실험 - 등전위선 실험 자료 HM

자연과학 올립니다 일반물리학 실험 - 등전위선 실험 자료
 

등전위선 실험
1 실험 목적.
전기장이 형성된 먹지 안에서 전극의 형태에 따른 등전위선의 모양 및 전기장의 방향을 실질적으로 등전위선을 측정하여 전기장의 개념을 이해한다. 공간적으로 장이 형성되는 모양을 확장하여 생각해보고 우리가 살고 있는 실 공간에 무수히 얽힌 전장 및 자장, 중력장 등의 모양을 상상해본다.

2. 실험 이론.
I 전위 : 전기장 내에서 단위 양전하 (+1C)가 갖는 전기적인 위치에너지 또는
기준점에서 전기장 내의 한 점 까지 단위 양전하 (+1C)를 옮기는 데
필요한 일의 양 [V]
II 전위차 : 전압이라고 하며 말 그대로 두 전하의 전위의 차.
전기장 내에서 전하량이 q인 단위 양전하( +1C)를 A점에서 B점까지
옮기는 데 필요한 일의 양을 W라고 한다면 A점과 B점 사이의 전위차
V 는 다음과 같은 수식으로 표시 할 수 있다.

III 전기장 : 전하의 전기력이 미치는 공간. 전하 q가 받는 전기력이 F인 점에서의 전기장의 세기 E는 E〓 F/q 로 구할 수 있다. 전기장의 방향은 전기력의
방향과 같으므로 단위 양전하가 받는 전기력의 방향이 바로 그
위치에서의 전기장의 방향이다.

IV 전기력선 : 전기장 내에서 (+)전하가 이동하면서 그리는 선. 1C의 단위 양전하를
전기장에 두었을 때 단위 전하가 힘을 받는 방향을 연결하면
전기력선이된다.

V 전기력선과 등전위면의 관계
전위차를 가진 두 전극 사이에는 항상 전기장이 존재한다. 전하량 q 의 하전 입자가 전기장 내에서 힘 F 를 받을 때, 그 점에서의 전기장은 E 〓 F/Q 로 정의 된다.
한편, 그 점의 전위 V 는 단위 전하당의 위치 에너지로 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 점 전하 Q 가 있는 점을 중심으로 하는 방사선이며(그림1-a참조), 등전위면은 Q 점을 중심으로 하는 동심구면이 된다. +Q 의 점 전하와 -Q 의 점 전하가 공간에 놓여 있을 때는 그림1-b와 같은 전기력선과 등전위면을 그릴 수 있다.
등전위면 위에서 전하를 이동시키는 데 필요한 일은 0이므로, 그 면에 접한 방향에는 전기장의 값이“0”이…(생략)
 

     
(이미지를 클릭하시면 확대/미리보기를 볼 수 있습니다.)