[일반물리실험2] A+ 전기장과 전기력 결과보고서

소개글

전남대학교 공과대학, 2021 일반물리실험2, A+

목차

1. 실험목적

2. 실험이론

3. 실험준비물

4. 실험 전 사전 준비(토의)

5. 실험 과정
1) 도체판의 전하 분포
2) 전기장과 전기력

6. 실험결과

7. 토론

본문내용

●실험 목적
전위와 전기장의 개념을 이해하고 이를 통해 전기력을 예측할 수 있다.
●실험 이론
-전기장: 한 점에서 시험 전하가 받는 단위 전하당 전기력이다. E ⃗=F ⃗/q (E ⃗는 전기장,F ⃗는 시험 전하가 받는 전기력,q는 시험 전하의 전하량)
-가우스 법칙: 닫힌 표면을 지나는 전기 다발은 표면 안 알짜 전하에 비례하고 이를 수식으로 표현하면 ∮▒〖E ⃗∙dA ⃗ 〗=q/ϵ_0 (E ⃗는 전기장,dA ⃗는 미소 표면적,ϵ_0 는 쿨롱상수와 관련된 상수,q는 닫힌 표면 속 알짜 전하)
-평행한 두 도체판에 전위차를 가하는 경우: +극이 연결된 판은 자유전자를 잃어 양전하가 균일하게 분포하게 되고, 다른 판은 자유전자를 더 얻어 음전하가 균일하게 분포하게 된다. 가우스 법칙에 따라 두 도체판 사이에 양전하로 대전된 판에서 나와 음전하로 대전된 판으로 향하는 판에 수직인 균일한 전기장이 형성된다는 것을 알 수 있다. 두 판을 가만히 두면 판 사이에 전기적 인력이 작용해 판 사이 거리가 줄어드는 방향으로 이동할 것이다.
-스파크 방전: 강한 전기장은 기체를 이온화, 즉 플라즈마 상태로 바꿔 절연성을 파괴하고 기체의 전기 전도성을 높여 양극과 음극 사이에 방전이 일어날 수 있게 한다. 스파크는 기체의 이온화 현상에 수반된 발광, 소음 등을 의미한다(이온화 후 자유전자가 에너지를 방출하며 이온화 전의 에너지 준위로 돌아가려고 하는데, 그 때 방출한 에너지가 전자기파의 형태로 방출돼 가시광선이 나오는 것이다). 기체 방전이 일어나도록 대기에서 절연 파괴가 발생하는 조건은 표준 온도 압력에서 평등 전기장일 때 약 30kV/cm, 불평등 전기장일 때 약 5kV/cm이다.
-전기 퍼텐셜차: 단위 전하가 점 A에서 B로 이동하는데 필요한 에너지를 점 A에서 B까지의 전기 퍼텐셜차라 한다. ∆V_AB=-∫_A^B▒〖E ⃗∙dr ⃗ 〗
cf)균일한 전기장에서의 전기 퍼텐셜차 ∆V_AB=-E ⃗∙∆r ⃗

참고 자료

핵심물리학 4판 | Richard Wolfson | 심무경 외 옮김 | 2020.01.30 | p.440, 462-463, 470-475, 484-485
사이언스올 | 과학백과사전 | 검색어: 정전기 유도 | 2015.09.09
위키피디아(영어) | 검색어: Electric Spark | 2021.06.09