등전위선측정

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목차

제목,
목적,
이론,
실험기구,
토의,
주의점
개선점
실제 등전위선과의 오차 원인

본문내용

실험목적
도전판에 전류를 흐르게 하여 그 위에 등전위선을 측정하고 전기장과 등전위선에 관한 성질을 이해한다.

이론
전위차를 가진 두 전극 사이에는 항상 전기장이 존재한다. 전하량Q인 물체가 전기장 내에서 힘를 받을 때, 그 점에서의 전기장은로 정의된다. 한편 그 점에서의 전위V는 단위 전하당 위치에너지로 정의된다. (중력장에서의 위치에너지나 전기장의 전위에 의한 에너지나
같은 개념이다. 그 에너지만큼 외부에 일을 할 수 있는 상태에 놓이게 된다.)

전기장 내에는 같은 전위를 갖는 점들이 존재한다. 이 점들을 연결하면 3차원에서는 등전위면을, 2차원에서는 등전위선을 이룬다. 전기력선이나 등전위면(선)은 전기장 내에서 무수히 많이 그릴 수 있다. 하나의 점전하 Q가 만드는 전기장의 전기력선은 Q가 있는 점을 중심으로 하는 방사선모양①이며, 등전위면(선)은 Q점을 중심으로 하는 동심구(원)면이 된다. +Q의 점전하와 -Q의 점전하가 공간에 놓여 있을 때는 ②와같이 전기력선과 등전위면을 그릴 수 있다.

등전위면(선) 위에서 전하를 이동시키는데 필요한 일은 0이므로, 그 면에 접하는 방향으로는 전기장의 값이 없다. 따라서 전기장의 세기는 그 면에 수직이다.
전하가 전위가 높은 곳에서 전위가 낮은 곳으로 이동해가는 경우이므로, 전기력선은 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 향한다. 따라서 전기장의 방향은 그 점에서 전위 ?가 가장 급격히 감소하는 방향이며, 그 방향으로의 미소변위를라 하면, 전기장와 전위?사이의 관계식은
이 된다. 여기서 은 등전위면(선)에 수직한 단위 벡터로서 전기장는 등전위면(선)에 수직이 된다.
편의상 2차원 평면에 이루어지는 실험에 대한 이론을 생각해보면, 어느 도전판의 두 단자를 통해서 전류를 흘릴 때, 도전판 내에서의 전류의 유선(fluid line)의 방향은 전기장의 방향을 나타낸다. 이 유선에 수직한 방향에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차도 없다. 이와 같은 점을 연결한 선이 등전위선이 된다. 따라서 도체판상의 두 점 사이에서 전류가 흐르지 않는다면, 이 두 점은 등전위선 상에 있는 점이다

참고 자료

 http://heebok.kongju.ac.kr/experiment/electron/em1.html
 http://inphy.korea.ac.kr/Work/Gen_Phy_Exp/Worksheet/Gen_Phy_Exp_2_3/Gen_Phy_Exp_2_3.pdf