[전기전자 보고서] 쿨롱의 법칙

[전기전자 보고서] 쿨롱의 법칙

목적: 극판에 전압을 넣어 극판사이의 거리와 힘의 관계, 극판의 전압과 힘의 관계를 그래프로 확인한다.

1. 실험 이론

*쿨롱의 법칙

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. 는 유전율을 의미하며, 는 원주율을 의미한다.
로 표현되는 비례상수 값은 다음과 같다.

전하량 이며 (c는 전기용량), 로 나타낼 수 있다.
(A는 금속판의 단면적, d는 축전기 사이의 거리)
여기서 일 U는 으로 나타낼 수 있으며 일을 나타내는 에 대입하여
이고 F에 관한 식은 가 된다. U에 을 대입하고 c에 를
대입하여 원하는 이론값 를 얻는다.
실험값은 에 저울의 측정질량을 대입함으로써 얻어진다.

2. 실험 방법

1) 저울의 밑 부분 받침대를 조절하여 수평이 되도록 수평계를 맞춘다.
2) 저울에 올려져 있는 금속판과 금속판 사이의 거리를 조절한다. (1cm~2.5cm)
3) 금속판을 저울에서 내려놓은 후 저울의 전원을 켠다.
4) 저울에 금속판을 올려놓은 후 저울의 용기버튼을 눌러 영점을 맞춘다.
5) 용기버튼을 누른 후 미세하게 측정되는 질량을 측정한다.
4) 전압을 공급하는 금속막대를 방전시킨다.
7) 저울을 밀폐시키고 금속판에 전압을 출력한다. (2000v~12000v)
8) 전압을 넣은 후 측정된 질량을 처음 미세하게 측정된 질량과의 차이로 기록한다.
9) 거리와 전압을 조절해가며 실험을 반복한다.

4. 분석 및 토의

1) 실험 데이터 분석

힘(F)으로 측정된 데이터는 다음과 같다.

2kv
4kv
6kv
8kv
10kv
12kv
1.0cm
0.0031278
0.0125113
0.0281506
....

[hwp/pdf][전기전자 보고서] 쿨롱의 법칙