[서울과기대] 쿨롱의 법칙

소개글

"[서울과기대] 쿨롱의 법칙"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 실험 기구
4. 원리 및 이론, 실험 방법
5. 실험치 (실험 데이터)
6. 실험 결과, 오차 분석
7. 결론
8. 출처

본문내용

1. 실험 제목
쿨롱의 법칙
2. 실험 목적
평행한 극판에 전압을 걸고 전자저울을 사용하여 두 판에 작용하는 쿨롱 힘을 측정한 후 유전률을 구한다.
3. 실험 기구
측정용 베이스 (마이크로미터 부착), Kilovolt DC/AC 전원공급기, 전자저울, 고압연결선, 전극판

4. 원리 및 이론, 실험 방법
4.1 원리 및 이론
전하의 크기가 , 이고 거리가 r만큼 떨어진 두 점전하 사이에 작용하는 정전기력의 크기는 다음 식으로 주어진다.
   (16.1)
이 표현식을 Coulomb 법칙이라고 부른다. 는 쿨롱 상수이고 자유 공간의 유전률 와 다음의 관계에 있다.
     ×  ·     ×    · (16.1)
실제 실험에서 점전하를 만들기 어려우며, 전하량의 조절 및 두 전하 사이의 거리조절 등에 힘든 점이 많다. 그러나 축전기를 사용할 경우 두 도체판 사이의 전압과 유전체를 이용해 전하량을 조절할 수 있고, 도체판 사이의 거리 또한 쉽게 조절할 수 있으므로 훨씬 쉽게 실험을 할 수 있다. 따라서 본 실험에서는 축전기를 이용해 쿨롱의 힘을 직접 측정해 보기로 한다.
축전기가 대전되면 극판들은 크기가 같고 부호가 반대인 와 의 전하를 갖게 된다. 이때 축전기의 전하는 극판에 충전된 전하량의 크기인 를 의미한다. 극판들은 도체이기 때문에 각각이 등전위면이다. 그러나 두 극판 사이에는 전위차가 존재한다.
축전기의 전하 와 전위차 Δ 는 서로 비례한다.
  Δ (16.3)
여기서 비례상수 C를 전기용량이라 부르며, 극판 사이가 진공인 경우 기하학적 모양에 따라 크기가 결정된다. 평행판 축전기의 경우 전기용량은 다음과 같이 주어진다.
   (16.4)
여기서 A는 극판의 면적이며 d는 극판 사이의 거리이다.
축전기를 대전시키기 위해서는 외부에서 일을 해주어야만 한다. 축전기를 대전시키는데 필요한 일은 다음과 같다.
    (16.5)
이 일은 축전기에 전기적 위치에너지로 저장되며 (3)식을 이용하면 다음과 같다.

참고 자료

기초교육학부/물리전공, 쿨롱의 법칙_실험 시연 영상
기초교육학부/물리전공, 쿨롱의 법칙_실험 이론 영상
일반물리학 실험책 (서울과학기술대학교 물리실험실) 북스힐, 161-164p