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[일반물리실험] 등전위선 실험 결과보고서

레포트 > 공학계열 > 자료상세보기 (자료번호:180022)

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2007.10.28 / 2007.10.29
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목차

1) 실험 목적
(2) 실험 원리
(3) 실험 장치
(4) 실험 방법

Data & Results
실험1) 등전위선 그리기
실험2)전기마당 벡터구하기
실험3) 중앙에 도체가 위치할 경우의 관찰
Discussion

본문내용

(2) 실험 원리
전기마당은 벡터 양이다. 어느 한 곳에서의 전기마당을 E(V/m)라고 하면 이는 정의에 의해 +1 쿨롱(C)의 전하를 그 곳에 가져왔을 때 전하가 받는 힘(전기힘)의 크기가 E(N/C)이고 방향도 E의 방향이 된다. 이제 전기마당이 E1과 E2인 두 지점 사이에 +1 C 의 전하를 등속도로 옮기는데 드는 일을 전위 차(또는 전기 퍼텐셜 차)라고 정의한다. 전하를 등속도로 옮기기 위해서는 전하가 받는 전기힘과 반대 방향으로 같은 크기의 힘을 가해 줘야만 하므로 전위 차는 이 힘이 한 일
r2→ →
△U = U2 - U1 = - ∫E․dr (1)
r1
이 되며, 이 전위차는 r1에서 r2로 전하를 옮기는 경로에는 무관하다.
만약 전기마당이 0 이 아닌 인접한 두 곳에서의 전위가 같다면(U1 = U2), 전기마당과 두 지점간의 변위가 서로 수직(E ⊥ dr)인 것을 의미한다. 즉, 등전위의 점들을 이으면 등전위선(또는 면)이 되는데 이 등전위선(면)위의 각 지점에서의 전기마당은 등전위선(또는 면)에 수직이다. 전하(또는 전극)에 의한 각 지점에서의 전기마당 벡터(표시)를 연속적으로 이어 놓은 선을 전기힘선(전기력선)이라고 부른다. 따라서 전기힘선과 등전위선(면)은 서로 수직으로 교차한다.
쿨롱에 의해서 기술된 두 전하 사이에 미치는 전기힘은 두 전하의 곱에 비례하고 전하간의 거리의 제곱에 반비례한다. 이와 같이 거리의 제곱에 반비례하는 힘을 거꿀(역) 제곱힘이라고 부르며 자연현상의 중요한 힘들인 중력, 전기힘, 자기힘이 모두 이 특성을 가지고 있다. 거꿀 제곱 법칙을 따르는 힘의 경우 가우스의 법칙을 적용할 수 있다. 즉, 어떤 임의의 닫힌 곡면을 생각하더라도 그 면의 전기 다발을 구하면 그 값은 간단히 곡면에 의해 둘러싸인 공간 안에 있는 총 전기량에 비례하게 된다. 비례상수를 구하기 위하여 수식으로 표현하면 표면적 S 에 대한 전기 다발은
→ →
Φe = ∮E․dS (2)
S이고, 여기서 dS 는 면적 요소 벡터이고 ∮는 닫힌 (면에 대한) 적분을 의미한다. 쿨롱의 법칙에 따르면 점 전하 q 로 부터 거리 r 만큼 떨어진 곳에서의 전기마당은 그 크기가

태그 등전위선, 레포트, 도체, 결과, 전기마당

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