1. 실험 목적
이 실험에서는 가벼운 도체 구에 전하를 대전시키고, 도체 판의 전기마당에 의한 미는 전기힘이 중력과 평형을 이루는 조건을 찾아서 전기힘이 전하 사이의 거리에 의존하는 모양을 조사한다.
2. 실험 준비물
높은 전압 발생기 (1)
투명한 플라스틱 통 (1)
각도기가 달린 도체 막대 (1)
도체 판 (1)
전도성 페인트가 칠해진 폴리스틸렌 구 두개 (3 셑)
전도성 페인트가 칠해지지 않은 폴리스틸렌 구 두개 (1 셑)
30 cm 나무자 (1)
선형 그래프용지 (각자 준비)
전자식 저울 (1, 공용)
캘리퍼스 (2, 공용)
3. 배경이론
먼저 실에 매달려 있는 도체구(반지름이 R인 구의 표면에 전기 전도성 페인트를 칠한 것)를 전압이 V 인 높은 전압 발생기의 고전압 단자에 연결된 도체 판에 접촉시킬 때, 구에 대전되는 전하 q를 구한다. [주 : 이때 전압 발생기의 검은 색 단자는 발생기 내에서 전기꽂이를 통하여 어어드(그라운드)되어 있으므로 연결하지 않아도 무방하다. 그러나 전압발생기의 전기꽂이와 콘센트는 어어드 선을 포함하는 세 발(three prong) 짜리를 사용하여야 하고 또, 실험실 내의 전기 배선도 어어드 선이 연결되어 있어야 한다.]
반지름이 R, 질량 M 인 도체 구(껍질)에 전하 q 가 대전되어 있을 때 구의 중심으로부터 거리 r(r≥R) 만큼 떨어진 곳에서의 퍼텐셜은 도체 구(껍질)에 대전된 전하가 도체(표면)에 고르게 분포한다고 가정하면
V = q/(4or) (1)
이므로, 이 실험에서 도체 구(껍질)의 표면에 전압 V의 전압 발생기를 연결하면 구(껍질)에 대전된 전하량은
q = 4oRV (2)
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2011.03.11
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