[물리학실험] 전하와 전하 사이-쿨롱의 법칙
1. 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. 전기힘과 전하 q1, q2 사이의 정량적인 관계 F ∝ q1q2/r2 를 쿨롱의 법칙이라고 부르며, 전기힘도 중력과 마찬가지로 전하 사이의 거리 r 의 거꿀(역)제곱에 비례하는 것을 나타낸다. 두 전하 q1, q2 의 부호가 같을 때 이 전기힘은 서로 미는 힘이 되고, 다를 때는 당기는 힘이다. 이는 프리슬리(Joseph Priestley), 카벤디쉬(Henry Cavendish), 스탠호프 경(lord Stanhope) 등에 의해 제안되었고, 쿨롱(Charles Augustin Coulomb)에 의해서 1785년에 보여진 후 많은 논란을 거쳐 1825년경부터 전반적으로 받아들여지게 되었다. 쿨롱은 이 실험에서 그의 유명한 비틀림 저울을 사용하였다. 쿨롱이 전기힘의 거리에 대한 의존성을 실험할 수 있게 된 계기는 바로 전 해인 1784년에 그 자신이 비틀림 저울에서 되돌림힘의 크기가 비틀림각에 비례한다는 것을 알아냈기 때문이었다.
이 실험에서는 일정한 전하로 대전되어 있는 두 도체판 사이에 나타나는 힘을 여러가지 조건에서 살펴보고 쿨롱의 법칙을 간접적으로 확인해 본다.
2. 실험 개요
쿨롱의 시대, 쿨롱의 마음으로 돌아가서 대전된 물체 사이에 미치는 힘의 속성에 대해서 의문을 갖는다.
대전된 물체가 왜 상호작용을 하는가를 이해하기 위하여 우선 어떻게 영향을 미치는가를 실험을 통해서 알아본다.
- 물체를 어떻게 대전시킬 수 있겠는가
- 대전된 물체가 받는 힘을 측정한다. 어떻게 하는 것이 좋겠는가
이로부터 무엇을 알 수 있는가 결론을 내린다.
- 당신도 쿨롱과 같은 생각을 하는가
- 쿨롱의 결론에 잘못은 없는가
3. 배경 이론
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2014.04.18
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