실험보고서 - 축전기와 정전용량
1.실험목적
두 도체 사이에 전위차를 가할 때 두 극판에는 똑같은 크기에 반대부호인 전하량이 대전 됨을 이해하고, 두 전하량 사이에 작용하는 힘을 이용하여 평행판 축전기의 정전용량을 측정하고 이론치와 맞는가를 확인한다.
2.이론
여러분은 활 시위를 당기거나 스프링을 늘리거나 가스를 압축하거나 책을 들어올림으로서 (역학적 혹은 탄성)위치에너지의 형태로 에너지를 저장할 수 있다. 마찬가지로 전기장내에서 위치에너지로 에너지를 저장할 수 있는 장치가 바로 축전기이다. 예를들어, 휴대용 사진기의 밧데리 동작 플레시 장치에는 축전기가 있다. 전하는 충전되는 동안 상대적으로 천천히 축적되고 축적되는 만큼 전기장이 올라간다. 축전기는 단지 포텐셜에너지를 축적하는 저장소를 넘어 오늘날 매우 많은 분야에 활용되고 있다.
예를들어, 라디오나 TV의 송수신기를 조정하는 회로의 핵심부품, 컴퓨터의 메모리를 형성하는 미소 축전기등이 모두 축전기의 원리를 응용한 것이다. 이러한 미소장치는 중요한데, 축적된 에너지의 크기 외에도 가해지는 전기장의 유무를 나타내는 ON-OFF 정보로서 활용될 수 있다.
일정한 간격으로 떨어져있는 두 도체판 사이에 전원장치를 연결하고 전압을 걸면 양 극판(콘덴서판)에는 크기가 같고 부호가 반대인 전하 q 와 -q 가 각각 형성된다.
행판 축전기에 축전된 전하 왼쪽 그림과 같이 가우스 경로를 잡으면 가우스법칙에 의해
o∮E·dA = q
이므로 q = oEA 가 되고, 전위차 V는
이다. 여기서 o 는 진공중의 유전상수라 하고, o=8.85 x10-12 의 값을 갖는다. (유전상수란 전하의 힘을 전달하는 정도를 나타내는 상수이다)
3.실험 기구 및 장치
(1) 콘덴서 실험장치
(2) 고압전원장치(High Voltage Power; DC 25kV)
(3) 전자저울(0.01g ~300g 측정)
(4) 평행판시료(직경 =150mm, 106mm 2종; 2배의 면적차)
(5) 고압용 리드선
(6) 수평계, 드라이버
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2013.09.03
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