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물리학 실험 - 쿨롱의 법칙
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[쿨롱의 법칙]
1. 실험 제목
쿨롱의 법칙
2. 실험 목적
일정한 전하로 대전되어 있는 두 도체판 사이에 작용하는 힘을 측정하여 쿨롱의 법칙을 간접적으로 확인한다.
3. 실험 이론
전기적인 성질을 작게 해주는 원인이 전하이다. 전류 내를 흐르거나 서로 다른 절연체 2개를 과격하게 서로 문지를 때 표면에 축적이 되는 전기의 양이라고도 할 수 있다. 전하는 질량과 같이 입자가 가지는 하나의 속성이다.
전하와 전하 사이에 작용하는 전기력의 크기를 밝힌 법칙이 쿨롱의 법칙이다. 두 대전체 사이에 작용하는 전기력의 크기 는 두 대전체의 전하량 의 곱에 비례하고, 두 대전체 사이의 거리 의 제곱에 반비례한다는 것이다. 두 전하 의 부호가 같을 때 이 전기힘은 서로 미는 척력이고, 다를 때는 당기는 인력이다.
고압 전원장치에 의하여 두 콘덴서판으로 불릴 수 있는 급속의 극찬에 전원장치를 연결한다. 이런 상태에서 전압을 공급하면 콘덴서판의 기하학적 구조에 의하여 양 극판에는 전하가 형성된다.
그림 평행판 콘덴서에서의 축전된 전하
그림 극판의 모서리에서의 전기력선이 일정하지 않은 모양
그림 2에서 보는 바와 같이 두 극찬 사이의 중간 영역에서의 전기장은 균일하지만 극판의 모서리 부근에서 전기력선을 휘어져서 전기장이 균일하지 안다는 것을 알 수 있다.
양 극판에 형성되는 전하가 증가하면, 이에 따라 극판 사이의 전기장의 세기가 커지면서 전위차도 증가한다. 즉, 충전된 전하량 와 극판 사이의 전위차 사이에는
와 같이 비례 관계가 성립한다. 여기에서 는 캐패시턴스라고 하는 정전용량이다. 전기 용량의 단위로는 패럿()을 사용한다.
극판의 면적이 크면 극판에 많은 전하가 쌓이게 되고 극판 사이의 거리가 멀어지면 전기장에 의해 상대적으로 힘을 덜 미치게 되므로 전하가 덜 모이게 된다. 따라서 극판 사이의 전기용량는 극판의 면적 에 비례하고, 두 극판의 간격 에 반비례한다. 즉,
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2013.03.28
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