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[물리실험보고서] 쿨롱의 법칙
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[물리실험보고서] 쿨롱의 법칙
[실험 목적과 배경 이론 ]
▶ 실험 목적
전기 현상의 요인을 전하라고 부르며 전하는 질량과 같이 입자가 갖는 한 속성이다. 또한, 전기 현상이란 전하와 전하 사이에 영향(힘)을 미치는 것을 가리킨다. 전기력과 전하 q1, q2 사이의 정량적인 관계 F ∝ q1q2/r2 를 쿨롱의 법칙이라고 부르며, 전기력도 중력과 마찬가지로 전하 사이의 거리 r 의 거꿀(역)제곱에 비례하는 것을 나타낸다. 두 전하 q1, q2 의 부호가 같을 때 이 전기력은 서로 미는 힘이 되고, 다를 때는 당기는 힘이다. 이번 실험은 쿨롱이 했던 비틀림 저울대신 두 극판사이에 거리와 전압차를 달리 하면서 그에 따른 힘의 변화와 두 극판 사이에 유전율이 다른 몇 개의 유전체를 넣어주었을 때의 변화를 측정하여 쿨롱의 법칙을 확인하는 것이 목적이다.
▶ 배경이론
모양이 어떻든 간에 두 도체를 극판이라고 부른다. 평행판 축전기는 거리 d 만큼 떨어져 있는 면적A 의 두 평행 극판으로 구성되어 있다. 축전기가 대전되면 극판들은 크기가 같고 부호가 반대인 +q 와 -q 의 전하를 갖게 된다. 이때 축전기의 전하는 극판 전하의 절대값인 q를 뜻한다. ( q는 극판 사이의 총 전하는 아니다. 총전하는 0임에 유의한다.)
극판들은 도체이기 때문에 등전위를 가진다. 즉 한 극판 위의 모든 곳의 전기전위는 똑같다. 그러나 두 극판 사이에는 전위차가 존재한다. 오랜 관습에 따라 전위의 절대값을 V 라고 하지 않고 그냥 V 라고 한다. 축전기의 전하 q와 전위차 V는 서로 비례한다.
q = CV
비례상수 C는 극판의 기하학적 모양에 따라 결정되는 비례상수 C를 축전기의 전기용량이라 부른다.
고압전원 장치에서 공급되는 전압이 양극판에 형성된다. 양극판 사이에 전위 차가 형성되어 양 극판의 마주보는 면에는 각각 +q 와 -q 의 전하가 마주보게 된다.
전압이 높아질수록 마주보게되는 전하의 수가 많아져 많은 전하가 모이게 된다.
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2013.12.10
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