축전기와 전기용량

목차

1. Result & 오차의 분석
2. Discussion
3. Reference

본문내용

● 반지름 53mm의 축전기를 사용하여 축전기 양 극의 거리를 변화시키지 않았을 때 전압의 크기를 다르게 해주어도 축전기의 전기용량은 변하면 안 된다. (∵ 이므로) 하지만 측정 결과 전기용량은 V가 변함에 따라 다르게 측정이 되었으며(평균 전기용량: 12.0 pF) 모두 이론적인 전기용량 값(13.0 pF)보다 작게 측정이 되었다. 특히 전압이 커질수록 전기용량 값이 더 작게 측정되어 오차가 증가했다. 이 실험에서 d는 항상 일정했고, V도 전원공급기에서 거의 정확한 값으로 전압을 공급해주므로 이 실험에서는 축전기의 하단 전극의 질량을 측정하는 과정에서 오차가 발생했다고 볼 수 있다.

<중 략>

● 실험 (2)와 실험 (3)에 대한 오차의 분석
- 두 실험 마찬가지로 오차가 존재했고, 오차는 전극의 간격이 좁을수록 더 커지는 경향을 보였다. 이 역시 실험 (1)과 마찬가지로 전극의 간격(d)나 전압(V)보다는 질량을 제대로 측정하지 못했기 때문에 생긴 결과라고 본다. 앞의 실험(1)에서의 오차의 원인과 마찬가지로 실험을 진행한 뒤 전압을 0V로 내렸을 때 저울이 0보다 큰 값을 나타냈다. 이 말은 실험을 진행하면서 질량이 실제보다 더 작게 측정되었음을 의미한다. 질량을 변화시킨 원인은 더 있었다.

<중 략>

이번 실험을 통해 전기용량(C)이 극판의 면적(A)에 비례하고 전극간의 거리(d)에 반비례한다는 사실을 알 수 있었다. () 이는 전극의 면적이 넓어질수록 더 많은 전하를 저장할 수 있기 때문이고 극판의 거리가 멀수록 정전기 유도가 잘 일어나지 않기 때문이다. 또한 유전체를 삽입하여 전기용량을 측정한 실험을 통해 유전체를 삽입하면 전기용량이 증가하는 사실을 알 수 있었다. 이는 유전체를 삽입하면 축전기 극판 사이의 전기장의 세기가 유전분극에 의해 감소되고 축전기의 전압이 걸어준 전압과 같아질 때까지 더 많은 전하가 충전되기 때문에 C=Q/V에서 Q가 증가하여 전기용량이 증가했기 때문이다.

참고자료

· University Physics, 13th edition, pearson 출판사
· http://phylab.yonsei.ac.kr/exp_ref/2-02_Capacitor_20140825.pdf