1. 실험제목 : 평행판 축전기의 전기용량
2. 실험목적 : 대전된 두 평행판 사이의 거리와 전압 차, 유전체에 따라 충전되는 전하량을 측정하여 축전기의 전기용량 개념을 이해한다.
3. 이론
[1] 쿨롱의 법칙 (Coulomb s law)
쿨롱의 법칙은 만유인력과 같이 거리제곱에 반비례하는 힘이지만, 전하의 극성에 따라 인력 혹은 척력이 작용된다. 쿨롱의 법칙에 의한 두 전하 q1, q2 사이에 작용하는 전기력(F)은 다음과 같이 표시된다.
여기서 힘 F의 단위는 뉴튼(N), 거리 r은 미터(m), 전하 q1, q2는 쿨롱(C)이다. 0는 진공에서 유전율을 의미하며, 는 원주율을 의미한다. 원자에서 핵과 전자사이에서 힘은 만유인력보다 전기력이 훨씬 크므로 만유인력은 무시하고 쿨롱의 법칙을 사용하여 계산한다.
전하 q가 있을 때 거리 r에서 전기장(E)은 단위전하 즉 +1C의 전하가 놓였을 때 그 전하가 받는 전기력의 크기로 정한다. 전기장의 방향은 고전위인 양극에서 저전위인 음극으로 향한다. 전기장의 단위는 N/C이다.
[2] 축전기 (capacitor/condenser)
주로 전자회로에서 전하를 모으는 장치이다. 진공 축전기, 공기 축전기, 금속화종이 축전기 등이 있다. 보통 2장의 금속판을 전극으로 하고 그 사이에 절연체(유전체)를 넣은 구조로 만든다.
[3] 전기용량 (electric capacity)
축전기에서 걸어준 전위(전압)당 충전되는 전하량으로서 1V의 전압을 걸었을 때 축전기 역할을 하는 회로에 모이는 전하량이다. 단위는 패럿(F)이다. 이상적인 평행판 축전기의 경우, 전기용량은 전극의 면적과 유전체의 유전상수에 비례하고 전극 사이의 거리에 반비례한다.
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2012.02.29
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