목적: 마찰에 의하여 유도된 정전기의 양과 극성을 Faraday 얼음통(Ice pail)을 사용하여 측정한다. 이로부터 마찰전기의 특성을 이해한다. 도체들의 전위와 배치에 따라 도체 표면에 분포하는 표면전하의 밀도를 Faraday 얼음통으로 측정하여 정전기유도 현상을 이해한다.
원리:
접촉에 의한 대전: 거울 앞에서 머리를 빗을 때 방전소리를 들을 수 있다. 또한 어두운 방에서는 이런 현상을 눈으로 볼 수 도 있다. 양탄자 위를 걸은 후에 문의 손잡이를 잡으려고 할 때도 정전기가 일어나서 손에 순간적으로 전기 충격이 오는 것을 느낄 수 있다. 이런 현상은 다른 물질들이 서로 접촉하여 전자가 이동하기 때문이다. 이것을 접촉에 의한 대전이라고 한다. 두 물체를 마찰 시키면 한쪽 물체는 (+)전기를 띠게 되고 다른 쪽은 (-)전기를 띠게 된다. 하지만 마찰시키는 물체에 따라서 대전되는 전하가 상대적으로 결정된다. 이것을 대전열 이라고 한다. 예를 들어 유리와 털가죽을 문지르면 털까죽은 (+)로 유리는 (-)로 대전된다.
유도에 의한 대전: 대전된 막대를 도체 표면에 가까이 가져가면 도체에 접촉시키지 않고도 도체내의 전자를 이동 시킬 수 있다. 이것을 유도에 의한 대전이라고 한다. 번개가 칠 때도 유도에 의한 대전이 일어난다. 아래 그림처럼 음으로 대전된 구름 밑바닥이 지구의 표면을 양으로 대전시킨다. 벤자민 프랭클린이 연을 이용한 번개실험은 매우 유명하다. 번개는 구름과 반대로 대전된 땅 또는 서로 다르게 대전된 구름 사이의 방전이다.
실험결과※ 저주파 100Hz : 전압 V(t) = a sinwt일때 전류는 I(t)``=`` V(t) over R total ``=`` a sinwt over R total이다. 따라서Output Voltage에 따라 전류는 같은 파 형상을 따라가고 기전력은 미분과 적분을 반복해서 해주었으므로, 유도기전력과 전압은 phase가 90도 앞서게 된다.1) 100Hz sin2) 100Hz square3) 100Hz tri※ 고주파 2000Hz : 전압 VL ``=``-L di overdt 인 회로에 I(t)`=`- ``intV(t) `dt overL의 전류가 흐르고 전류는 전압의 시간에 따른 적분 값의 (-)를 붙여준 값이
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