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물리실험보고서 - 쿨롱의 법칙
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물 리 실 험 보 고 서
1. 실험제목
쿨롱의 법칙
2. 실험목적
이 실험에서는 일정한 전하로 대전되어 있는 두 도체판 사이에 나타나는 힘을 여러 가지 조건에서 살펴보고 쿨롱의 법칙을 간접적으로 확인해 본다.
3. 이론
전기힘과 전하 q1, q2 사이의 정량적인 관계 F ∝를 쿨롱의 법칙이라고 부르며, 전기힘도 중력과 마찬가지로 전하 사이의 거리 r의 역제곱에 비례하는 것을 나타낸다. 두 전하 q1, q2의 부호가 같을 때 이 전기힘은 서로 미는 힘이 되고, 다를 때는 당기는 힘이다.
전하사이에 작용하는 힘은 다음과 같다.
여기서 k 는 상수이다. 이 표현식은 1785년 실험을 통하여 처음으로 이 식을 유도해낸 Charles Augustus Coulomb을 기념하여 쿨롱의 법칙이라고 부른다.
여기서 G는 만유인력 상수이다.)
중력상수 G처럼 k를 정전기력 상수라고 부른다. 중력은 항상 인력이지만 정전기력은 두 전하의 부호에 따라 인력 또는 척력이 될 수 있다. 이 차이점은 질량은 한 종류이지만 전하는 두 종류가 있다는 사실에 기인한다.
역사적인 이유로 또한 많은 다른 공식을 단순화시킬 수 있다는 이유로 정전기력 상수는 보통 로 쓰고 있다. 그러면 쿨롱의 법칙은 다음과 같이 표현된다.
이 식에서 상수는 다음의 값을 가진다.
상수 을 유전상수라고 부르며 따로는 방정식에서 분리하여 다루기도 한다. 그 값은 다음과 같다.
4. 실험방법
A. 일정한 전압하에서 극판 사이 거리의 함수로 힘 측정
① 쿨롱장치를 준비한다.
② 측정하기 전에 저울의 수평을 조절한다.
③ 저울 위에 아래쪽이 절연 처리된 전극판을 올려놓는다. 이때 장치에 있는 또 다른 전극판과 평행이 되게 놓아야 한다.
④ 전원장치의 출력단자와 콘덴서판을 연결한다. 이때 전원장치의 스위치는 OFF상태로 있어야 한다. 그리고 전원장치의 스위치를 ON으로 하기 전에 전압 조정 손잡이를 최소로 하여 둔다.
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2013.04.15
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