소개글
"쿨롱의 법칙 토의 건국"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 이론 및 원리
2. 실험 준비
2.1. 실험 기구 및 장치
2.2. 실험 방법
3. 실험 결과
3.1. 측정값 1
3.2. 측정값 2
3.3. 측정값 3
4. 결과 분석 및 토의
4.1. 실험 결과 고찰
4.2. 오차 발생 원인 분석
4.3. 평행판 관련 추가 실험 검토
5. 쿨롱의 법칙 적용
5.1. 정전 용량과의 관계
5.2. 유전체 삽입에 따른 영향
5.3. 평행판 기울기에 따른 변화
6. 참고 문헌
본문내용
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
쿨롱의 법칙은 두 전하의 크기에 비례하고 두 전하 사이의 거리의 제곱에 반비례하는 힘으로 나타낸다. 이번 실험의 목적은 두 전하 사이의 힘을 측정하여 쿨롱의 법칙을 확인하는 것이다.
1.2. 실험 이론 및 원리
자석은 같은 극을 밀어내고 다른 극끼리는 당긴다는 것을 알고 있다. 전기 현상의 요인을 전하라고 부르며 전하는 질량과 같이 입자가 갖는 한 속성이다. 전하를 띤 물체를 대전체라고 한다. 이러한 대전체 사이에도 힘이 작용하며 같은 종류의 전하 사이에는 서로 미는 힘이, 다른 종류의 전하 사이에는 서로 끄는 힘이 작용한다. 쿨롱은 이와 같은 전기 힘이 두 대전체가 띤 전하량과 대전체 사이의 거리에 의해 어떻게 다른지를 실험을 통하여 조사하였다. 전기적 힘의 크기는 두 전하량의 곱에 비례하고 대전체 사이의 거리 제곱에 반비례한다. 이를 쿨롱의 법칙이라고 한다. 즉, 전기적 힘 와 전하 사이의 정량적인 관계는 다음과 같다. 전기적 힘 상수 는 이다. 을 유전상수라 부르며 값은 이다. 즉, 전기적 힘도 중력과 마찬가지로 전하사이의 거리 의 제곱에 반비례하는 것을 나타낸다. 두 전하 , 의 부호가 같을 때 이 전기적 힘은 서로 미는 힘이 되고, 다를 때는 당기는 힘이다.
2. 실험 준비
2.1. 실험 기구 및 장치
실험 기구 및 장치는 다음과 같다.
실험에 사용된 기구 및 장치로는 직류 고압 전원 장치, 전자 저울, 평행판(크기별 2종), 도선, 버니어캘리퍼스, 절연봉, 줄자 등이 있다. 직류 고압 전원 장치는 평행판을 대전시키는데 사용되며, 전자 저울은 평행판 사이에 작용하는 힘을 측정하는데 활용된다. 평행판은 크기가 서로 다른 두 종류를 사용하여 단면적에 따른 영향을 관찰하였다. 버니어캘리퍼스는 평행판 사이의 거리를 정밀하게 측정하는데 사용되었고, 절연봉은 평행판에 남아있는 전하를 제거하는 데 이용되었다. 줄자는 평행판 사이의 거리를 직접 측정하는 데 사용되었다.
2.2. 실험 방법
(2.2. 실험 방법) 전원 장치의 스위치가 OFF 상태에서 평행판을 이용한 쿨롱의 힘 측정 장치를 설치한다. 전원 장치의 스위치를 ON으로 하기 전에 전압 조정 손잡이를 최소로 하여 둔다. 전자저울이 수평을 이루고 있는가 확인하고 영점을 맞춘다. 전원 장치와 평행판 사이에 고압 연결선을 연결하고 전원 장치와 평행판의 접지선을 연결한다. 두 평행판 사이의 거리를 측정하여 판 전체에 걸쳐서 일정한지 육안으로 확인한다. 전원 장치의 스위치를 ON으로 하고 전압을 서서히 증가시켜 측정하고자 하는 전압으로 조정한다. 전압을 변화하는 중에 전자저울의 표시된 값이 달라지는데, 이때 전압과 저울 눈금을 기록한다. 전자저울에서 질량의 변화를 ΔM이라 하면 전기적 힘의 크기는 F=ΔM...
참고 자료
건국대학교 물리학과, 「일반 물리학 실험」, 북스힐, 2018, 173쪽~178쪽
건국대학교 물리학과, 2021, 일반물리학실험_개정판, 북스힐
일반물리학실험/건국대학교 물리학과/북스힐/2021.03.01/p.173~178]
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