목 차Ⅰ. 서론 --------------------- 2Ⅱ. 고전주의 교육 ------------ 31. 시대적배경 -------------- 32. 교육의 특징-------------- 43. 교육사상가 -------------- 4Ⅲ. 작품에 나타난 교육과 체념 - 81. 펠릭스와 교육주 --------- 82. 작품에 나타난 교육 ----- 22Ⅳ. 결론 -------------------- 24◆ 참고문헌 ----------------- 26Ⅰ. 서론빌헬름은 교육주로 가서 아들 펠릭스를 그곳에 맡긴다. 교육주란 큰 학원의 이름인데 이 학원에 대한 서술에서 괴테의 교육에 관한 지론을 충분히 알 수 있다. 직접적으로는 펠릭스의 교육에 관계하고 있지만 넓게는 새로운 사회건설에 필요한 인간 교육의 문제가 진지하게 다루어져 있는 것이다. 이 학원에서 가장 중요시되고 있는 것은 개인교육이다. 즉 획일화하지 않고 개성을 발휘시키는 것이 무엇보다도 중요하며 그 개성에 따라서 제각기 다른 교육이 행해진다. 제각기 다른 개성과 다른 직업의 소유자들이 공동 작업을 하고 공동 생활을 하는 방법을 가르치고 있다. 이러한 교육의 근저에는 세 가지 경외(Ehrfurcht)가 있는데 자기 위의 경외, 자기와 대등한 경외, 자기 밑에 있는 경외이다. 이 세 개의 경외가 합쳐져서 최고의 경외, 즉 자기 자신에 대한 경외가 생겨난다.) 한국괴테학회 : 괴테연구 1996/제8집(이영임, 노년의 괴테가 그려보이는 자연과 인생의 법칙 - 『빌헬름 마이스터의 편력시대를 중심으로 - )이와 같이 해서 만들어진 인간이 활동해야 되는 단계가 세계 결사에 의한 활동의 최종 단계인데, 바로 민주적인 공동 사회인 것이다.『수업시대』에 있어서의 빌헬름은 인생을 방황하면서 개인의 교양을 쌓아 왔으나, 『편력시대』에 들어와서는 실제 활동을 함으로써 공동사회에 유용한 존재가 되는 것이다. 이와 같이 개인적인 관심이 사회적인 것으로 확대되어 보다 폭넓은 인간성을 완성하는 것이 궁극의 목적이 된다. 그러기 위해서.하만의 감화를 받았다. 1771년에 뷔케부르크의 목사로, 또 76년에는 문학상의 제자인 J.W.괴테의 추천으로 바이마르궁정의 목사로 초빙되었다. 괴테와의 만남은 독일의 슈트름 운트 드랑(질풍노도의 뜻으로, 18세기 후반 독일에서 일어난 혁신적 문학 운동)을 탄생시킨다. 헤르더(Herder, 1744-1803)의 역사철학에 나타난 '인간다움'의 개념이 함의하는 내용들을 개관하고자 한다. 헤르더는 1784년에 'Humanitat' 개념에 관하여 다음과 같이 설명하고 있다. 즉 인간을 이성(Vernunft)과 자유(Freiheit)를 향하여 고상하게 도야하는 것(Bildung), 섬세한 감각(Sinne)과 충동(Triebe), 가장 유연하면서 가장 강한 건강, 현세(Erde)의 완성(Erfullung)과 지배(Beherrschung)를 향하여 인간을 고상하게 도야하는 것에 관하여 언급된 모든 것이 'Humanitat'란 말이 함의하는 내용일 것이라고 한다. 그 이유는 인간은 인간 자체로서 존재하며, 이와 같은 인간 규정안에 창조주의 형상(das Bild)이 각인되어 살아 있기 때문이다. 그는 이 개념의 부분적인 국면(Teilaspekte)으로서 다음의 개념들을 열거한다. 즉 '이성', '자유', '형평'(Billigkeit), '덕'(Tugend), '관용'(Toleranz), '종교', '도야', '문화', '진리', '아름다움', '인류'(Menschheit), '인간성'(Menschlichkeit), '인권', '인간애', '인간의 의무', '인간 존엄성' 등이 예시된다.3)장 파울(Jean Paul, 1763 ∼ 1825)독일 사실주의 계보의 기틀을 마련한 사람이 바로 장 파울이며 그로부터 기인한 시적 사실주의의 유머(Humor) 개념은 이후에도 독일 사실주의에서만이 가지는 하나의 특징이 되었다. 그런 까닭에 장 파울을 알아봄에 있어 독일의 시적 사실주의의 특징과 그가 강조했던 유머 개념에 대해 선습하는 것은 그의 작품을 이해하기 위한 선차적 과정일 것이다Geschaft, die Stuten und Fohlen zu huten, sei mitunter zwar langweilig genug, indessen wenn man ein muntres Tierchen vor sich sehe, das einen vielleicht in drei, vier Jahren lustig davontruge, so sei es doch ein ganz anderes Wesen, als sich mit Kalbern und Ferkeln abzugeben, deren Lebenszweck dahinaus gehe, wohl gefuttert und angefettet fortgeschafft zu werden실생활과 직접적으로 연관되는 노동이 교육되며, 이 교육 또한 학생의 취향을 최대한으로 고려하고 있다.2) 교육주의 개인교육그러나 제가 분명히 말씀드릴 수 있는 것은 그것이 공연한 헛동작은 아니라는 것, 이런 인사를 함으로써 아이들에게 최상의 의미는 아니더라도 어떤 지속적이고 납득할 만한 중요한 의미가 전달된다는 것이죠. 아울러 각자에게 알맞다고 여겨져 지시된 것은 혼자만 품고 간직하도록 명하고 있어요. 아이들은 이에 대해 외부인하고 얘기해서도, 자기들끼리 지껄여서도 안됩니다. 이런 식으로 수백 가지로 다양하게 교훈이 변형되지요. 그 밖에도 비밀을 갖는다는 것은 큰 이점이 있어요. 왜냐하면 어떤 이에게 늘상 똑같은 것만 이야기하면 그 裏面엔 별것이 없다고 생각하게 마련이거든요. 어느 정도의 비밀에는, 설사 그게 알려진 사실일 때도, 은폐와 침묵으로 인해 존경을 나타내는 거죠. 이는 수치심은 물론, 좋은 예절교육에도 영향을 주니까요.(제2부 1장)) pp. 197 ∼ 198≫so viel aber kann ich versichern, daB es nicht leere Grimassen sind, daB vielmehr den Kindern zwar nicht die hochste, aber doch eine leitende, f대답은 외경에는 자의식이 들어가며 이것은 자기 자신을 존경하는 것이 아니라 남을 존경하는 것, 즉 경외심을 밖으로 확산시키는 것을 의미한다는 것이다.우리 위에 존재하는 것에 대한 경외심에 기반을 둔 종교를 우리는 민족종교라고 부릅니다. … 우리와 동일한 것에 대한 경외심을 기반으로 한 두번째 종교는 철학적 종교라고 부릅니다. … 그러면 이제 세번째 종교에 대해 얘기해야겠는데, 이는 우리 밑에 있는 것에 대한 경외심에 기반을 두고 있지요. 우리는 이를 기독교적 종료라고 부르는데, 이 세번째 종교에 기독교적 성향이 가장 많이 두드러지기 때문입니다. (제2부 1장)) pp.205Die Religion, welche auf Ehrfurcht vor dem, was uber uns ist, beruht, nennen wir die ethnische, es ist die Religion der Volker und die erste gluckliche Ablosung von einer niedern Furcht; … Die zweite Religion, die sich auf jene Ehrfurcht grundet, die wir vor dem haben, was uns gleich ist, nennen wir die philosophische: … Nun ist aber von der dritten Religion zu sprechen, gegrundet auf die Ehrfurcht vor dem, was unter uns ist; wir nennen sie die christliche, weil sich in ihr eine solche Sinnesart am meisten offenbart; es ist ein Letztes, wozu die Menschheit gelangen konnte und muBte.여기서 말하는 민족종교는 가장 낮은 단계의 종교로 볼 수 있다. 민족 의식과 그 맥이 상통한다. 즉, 신이나 조상, 부모, 스승, 선배 등에 외경심을 품는 t. Sie sind vollstandig genug, um zu befriedigen, fragmentarisch genug, um anzureizen; hinlanglich barbarisch, um aufzufordern, hinlanglich zart, um zu besanftigen; und wie manche andere entgegengesetzte Eigenschaften sind an diesen Buchern, an diesem Buche zu ruhmen!≪성서에 나타나는 집대성을 치하하고, 훌륭한 문학적 요소에 대해 언급하고 있다.「여기서 이스라엘인들의 종교가 지닌 장점을 한 가지 더 언급해야겠습니다. 그들은 자신의 신을 어떤 형상으로도 구체화시키지 않는다는 점입니다. 즉 신에게 기품 있는 인간의 형상을 부여하는 자유를 우리에게 남겨주는 거지요. 반대로 그릇된 우상숭배는 짐승이나 괴물의 모습을 통해 표시하게 하고요」(제2부 2장)) pp. 210≫Noch einen Vorteil der israelitischen Religion muB ich hier erwahnen: daB sie ihren Gott in keine Gestalt verkorpert und uns also die Freiheit laBt, ihm eine wurdige Menschengestalt zu geben, auch im Gegensatz die schlechte Abgotterei durch Tier- und Untiergestalten zu bezeichnen.≪다른 민족에게 그릇된 우상 숭배의 자유까지도 허용하고 있다. 이러한 포용적인 자세는 종교의 자유를 허락하고 있는 것이다. 이러한 범신론적 입장을 기독교에 적용하면서 기독교가 또한 최고의 종교임을 암시하고 있다.「행동이나 사건이 아니라 기적과 비유들입니다. 여기 하나의 새로운 세계가 있습니다. 앞의 것과는 다른 새로운 외적인 것이 있고, 또 저곳에는 전혀 없던 내적인 것이 있습니다. 기적과 비유들을 통해g.
{실험보고서과 목 명: 물리학 및 실험반학 과: 전기공학부학 번: 2001-12307이 름: {{박준영(1조)제 출 일: 2001년 9월 26일1. 실험 목적전기 현상의 요인을 전하라고 부르며 전하는 질량과 같이 입자가 갖는 한 속성이다. 또한, 전기 현상이란 전하와 전하 사이에 영향(힘)을 미치는 것을 가리킨다. 전기힘과 전하 q1, q2 사이의 정량적인 관계 F ∝ q1q2/r2 를 쿨롱의 법칙이라고 부르며, 전기힘도 중력과 마찬가지로 전하 사이의 거리 r 의 거꿀(역)제곱에 비례하는 것을 나타낸다. 두 전하 q1, q2 의 부호가 같을 때 이 전기힘은 서로 미는 힘이 되고, 다를 때는 당기는 힘이다.이 실험에서는 일정한 전하로 대전되어 있는 두 도체판 사이에 나타나는 힘을 여러가지 조건에서 살펴보고 쿨롱의 법칙을 간접적으로 확인해 본다.2. 배경 이론지금 사용하는 방법은 고압 전원 장치에 의하여 두 콘덴서 판으로 불릴 수 있는 금속의 극판에 전원 장치를 연결한다. 이런 상태에서 전압을 공급하면 콘덴서 판의 기하학적 구조에 의하여 양 극판에는 아래의 두 식을 만족하는 크기가 같고 부호가 반대인 전하 q가 각각 형성된다. ,C=εoA/d, q = CV이다.여기서 εo는 진공 중의 유전율을 나타내며, A는 극판의 면적이고 d는 두 극판 사이의 거리이다.두 극판 사이의 중간 영역에서의 전기장은 균일하나 극판의 모서리 부근에서 전기력선은 휘어진 모양을 하고 있으므로 전기장이 균일하지 않다는 것을 알 수 있다.축전기에 저장되는 에너지에 대한 이해를 통해 두 콘덴서 판 사이에 작용하는 힘에 대해 살펴보자.축전기는 여러 가지 크기와 모양을 가지고 있다. 서로 떨어져 있는 두 도체의 기하학적 모양이 어떻든 간에 두 도체를 극판이라고 부른다. 평행판 축전기는 거리 d 만큼 떨어져 있는 면적A 의 두 평행 극판으로 구성되어 있다. 축전기가 대전되면 극판들은 크기가 같고 부호가 반대인 +q 와 -q 의 전하를 갖게 된다. 이때 축전기의 전하는 극판 전하의 절대값인 q를 뜻한다. ( q는 극판 사이의 총 전하는 아니다. 총전하는 0임에 유의한다.)극판들은 도체이기 때문에 등전위를 가진다. 즉 한 극판 위의 모든 곳의 전기전위는 똑같다. 그러나 두 극판 사이에는 전위차가 존재한다. 오랜 관습에 따라 전위의 절대값을 ΔV 라고 하지 않고 그냥 V 라고 한다. 축전기의 전하 q와 전위차 V는 서로 비례한다.q = CV비례상수 C는 극판의 기하학적 모양에 따라 결정되는 비례상수 C를 축전기의 전기용량이라 부른다.고압전원 장치에서 공급되는 전압이 양극판에 형성된다. 양극판 사이에 전위 차가 형성되어 양 극판의 마주보는 면에는 각각 +q 와 -q 의 전하가 마주보게 된다.전압이 높아질수록 마주보게되는 전하의 수가 많아져 많은 전하가 모이게 된다.극판이 금속이므로 극판에서의 전위 차가 없기 때문에 이 극 판에는 고르게 전하가 분포하게 된다.평행판 축전기에서 극 판의 가장자리에서 전기력 선이 휘는 현상을 무시하면 극판 사이의 전기장은 모든 곳에서 같은 값을 가진다. 그러므로 극판 사이의 단위 부피당 퍼텐셜 에너지인 에너지 밀도 u 또한 균일해야 한다. u는 총퍼텐셜에너지를 극판 사이의 부피Ad 로 나누어 구할 수 있다.u = U/Ad여기서, U = 1/2CV2, C=εoA/d 이고, 따라서 위 식은u = εo(V/d)2/2이 된다.그럼, 간단하게 두 콘덴서 판 가운데 아래판이 받는 힘을 살펴보자.두 판 사이의 전위차(걸린 전압)가 V라고 하면, 모서리 효과를 무시할 때 두 판 사이에는 균일한 전기장 E가 형성된다. (그림 2)E = V/d따라서 아래판에 대전된 q만큼의 전하는 결국 아래와 같은 힘을 받게 된다.F = qE' = qV/2d(E'는 윗판에 의한 것으로서 아래판이 느끼는 전기장이다.)그런데, q = CV 이므로 결국,F = CV2/2d = εoAV2/2d2만큼의 힘이 아래 콘덴서 판에 주어지게 된다.C1, C2의 전기용량을 가지는 두개의 축전지가 직렬 또는 병렬 연결될 경우 전체적인 전기 용량은 다음과 같이 각각 주어진다.1/Ctot = 1/C1 + 1/C2 (직렬 연결)Ctot = C1 + C2 (병렬 연결)참고(계산시 단위관련)실제 계산하다보면 단위와 관련해서 다음의 관계식을 이용하면 편리하다.[Coulomb * Voltage] = [Newton * meter] (W = qV = Fd 이므로)또한, 측정되는 양은 질량이므로 위의 계산결과에 중력 상수 g를 나누어 준다.3. 실험 방법실험실에는 이 실험을 위해서 다음과 같은 장치가 준비되어 있다. (괄호 안은 준비된 개수)직류 고압 전원 장치 0 - 15kV , 1mA 이하 (1)전자 저울 1Kg 이하 측정 범위, 0.5g 표시 (1)평행 콘덴서 판 및 설치 장치, 마이크로메터 부착 (1)고압 연결 선 (1)유전체판 (세 종류 )유리판( ε = 5.6εo), 아크릴 판( ε = 2.56εo), 테프론 판( ε = 2.1εo)실험 사항일정한 전압 하에서 극판 사이의 거리의 함수로 힘 측정일정한 극판 사이의 거리 하에서 극판 사이의 전압의 함수로 힘 측정다양한 종류의 극판의 조합을 통한 여러 상황에서 힘을 측정1 측정 1에서는 극판 사이의 거리를 변화시키고 측정을 하게 된다.극판 사이의 거리는 측정 장치의 마이크로메터를 이용하여 측정하게 된다. 장치의 설치는 그림.1과 같다. 이때 전원 장치의 스위치는 OFF 상태로 있어야 한다. 그리고 전원 장치의 스위치를 ON으로 하기 전에 전압 조정 손잡이를 최소로 하여 둔다.2 전자 저울의 설치는 수평을 잡은 상태여야 한다. 그리고 전극 판의 아래 면과 전자 저울의 물건을 올리는 판 사이에 절연판을 설치하게 된다.전자 저울의 명판 중 (용기)라고 표기된 것을 누르면 지금 전자 저울에 올려진 것의 무게를 0으로 표시하여 증가분이나 감소분만이 표시되어 변화량을 쉽게 알 수 있다.3 전원 장치의 출력 단자와 콘덴서 판을 연결한다. +을 위 극 판에 연결한다.-는 아래의 극 판에 연결한다. 접지를 하여 사용하고자 하는 경우에는 전원 입력 선에 접지 선이 포함되어 있는 선을 사용하고 있으므로 콘센트에 접지 핀이 나와 있는 콘센트를 사용하면 된다.4 위 극판과 아래 극판 사이의 거리를 마이크로메터를 사용하여 정하고 두 극판 사이의 거리가 판 전체에 걸쳐서 일정한 가를 육안으로 확인한다.판이 휘어 있거나 극판 사이의 거리가 다르게 되면 일정하게 한 후에 전압을 가하여 준다. 그리고 위 극판을 그대로 아래로 내리면 아래 면과 정확히 일치하는 상태여야 한다.5 전원 장치의 스위치를 ON으로 하고 전압을 서서히 증가시켜 측정하고자 하는 전압으로 맞춘다. 그러면 전압을 변화하는 중에 전자 저울의 표시된 값이 달라지게 된다.그 변화가 동시적으로 안 나타나는 경우일지라도 잠시 후에 표시가 나타나게 된다. (이 변화는 무게가 줄어드는 것을 나타내는 "-"값을 가진다. 이것은 두 극판 사이에 인력이 작용하기 때문이다. 만약 척력이 작용한다면 값의 증가가 나타난다.)6 극 판 사이의 거리를 변화시키기 위하여 전원 장치의 전압 조정 손잡이를 최소로 하여 출력 단자에서 전압이 나오지 않게 한 다음 -단자를 +극판에 쇼트시켜 판에 남아 있는 전하를 없애주고 거리를 변화시키고 위와 같은 요령으로 측정을 계속한다.7 거리를 일정하게 하고 전압을 변경시키는 경우에는 위의 방법에는 일정한 거리를 유지하고 전압과 전자 저울의 값을 기록하면 된다.8 다른 유전에판에 대해서도 위와 같은 실험을 반복한다.(9) 여러 유전체 판을 조합해 축전지의 병렬, 직렬 연결 형태를 구성해 축전지에 대한 이해를넓힌다.4. 실험 결과{1. 유전체가 없는 경우전압 3kV 고정거리 2mm 고정거리(mm)무게(g)전압(kV)무게(g)16.010.523.02132.032.541.5442. 유리판 사용 (두께 2.79mm)전압 3kV 고정거리 5mm 고정거리(mm)무게(g)전압(kV)무게(g)45.510.553.021.562.032.571.543.53. 아크릴판 사용 (두께 2.45mm)전압 3kV 고정거리 5mm 고정거리(mm)무게(g)전압(kV)무게(g)43.010.551.521.061.031.570.542.04. 병렬 연결(아크릴판 두께 - 3.84mm 테프론판 두께 - 4.06mm)전압 3kV 고정거리(mm)무게(g)52.071.05. 실험 결과 분석1번 실험의 경우 공기 만을 유전체로 한다. {F= { εo AV^2} over { 2d^2}에서 무게는 거리의 제곱에 반비례함을 알수 있다. 그런데 실험 결과를 보면 거리의 제곱이 아닌 거리에 반비례하고 있다. 오차가 났음을 알 수 있다. 마찬가지로 위의 식에서 무게는 전압의 제곱에 비례한다는 것도 알수 있는데 실험결과를 살펴보면 전압의 제곱이 아니라 오히려 전압에 비례하는 듯한 모습을 보이고 있다.2번 실험의 경우 유리판과 공기가 직렬연결된 형태로 유전체 역할을 한다. 따라서 전체 전기용량을 위의 배경이론에 나온 식을 이용하여 구해보면 370εoA F이다(이 값은 거리가 5mm일때의 값이다. 일일이 각각의 거리에 대하여 구하기는 너무 식이 복잡하였다.) 이 실험의 결과 역시 1번 실험의 결과와 마찬가지로 엄청난 오차가 발생하였다.3번 실험의 경우 아크릴판과 공기가 직렬연결된 형태로 유전체 역할을 한다. 2번 실험과 마찬가지로 배경이론에 나온 식을 이용하여 전체 전기 용량을 구해보면 290εoA F이다.( 이 값도 역시 거리가 5mm일 때의 값이다.) 결과 역시 1번 실험과 대단히 흡사하여 분석할 가치가 없다고 판단되어 전체 전기용량을 구해보는 과정까지만 분석을 진행하였다.4번 실험의 경우 거리가 5mm, 7mm 일 때 무게의 비가 2:1이므로 힘의 비도 2:1을 만족시키는지 확인해보자. 우선 {
{실험 2-2. 등전위선- 전기마당과 가우스의 법칙 -과 목 명: 물리학 및 실험반학 과: 전기공학부학 번: 2001-12307이 름: {{박준영제 출 일: 2001년 10월 17일1. 실험 목적정전기, 벼락과 같은 전기 현상을 일으키는 요인을 전하라고 부르며 전하들이 일으키는 대표적인 전기 현상은 전하 사이에 미치는 힘(전기힘)이다. 두 전하 사이의 전기힘은 전하의 곱에 비례하고 떨어진 거리의 제곱에 반비례하는데 이를 쿨롱(Coulomb)의 법칙이라고 부른다. 이 실험에서는 전기를 통하는[주] 종이 위에 적당한 모양의 두 전극을 놓고, 전극 사이에 전위차를 가한 다음 전극 주위의 등전위점들을 찾고 이를 이어 등전위선을 구한다. 또, 한 점 주위의 전위를 구하여 전기마당을 조사한다. 특히 컴퓨터와 연결시킨 테이블렛 디지타이저를 사용하여 탐침의 위치 감지를 자동화하고, 또 탐침의 전위를 아날로그-디지탈 변환기(ADC)를 사용하여 컴퓨터로 읽어 표식을 해당 위치의 화면에 그려 줌으로써, 단순히 테이블렛 위에 놓인 전도성 종이 위를 탐침으로 문지르는 것으로 등전위선을 그려낸다.2. 배경 이론전기마당은 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 일r2→ →△U = U2 - U1 = - ∫E.dr (1)r1이 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 크기가E = q/(4πεor2) (3)이고 방향은 (+) 전하로부터 멀어지는 방향이므로, 전하를 중심으로 한 반지름 R 인 구면을 닫힌 곡면(가우스 면이라고 부른다.)으로 생각하면 구면 상의 모든 점에서 전기마당의 크기가 같고 방향은 이 구면에 수직이므로Φe = [q/(4πεoR2)][4πR2] = q/εo (4)임을 알 수 있다. 식(4)의 마지막 표현된 관계는 임의의 가우스 면에 대해서도 성립하며 이를 가우스 법칙이라고 부른다. 즉, 임의의 닫힌 곡면에 대한 전기 다발은 곡면 내에 존재하는 (총)전하량을 매질(이 경우는 공기 또는 진공)의 유전 상수 εo(= 8.85 x 10-12C2/N.m2)으로 나눈 것과 같다. 되풀이 강조하지만 가우스 법칙은 거꿀 제곱 힘의 특징이다. 즉, 가우스 법칙이 성립하면 그 상호작용이 거리의 제곱에 반비례하는 것을 의미한다고 할 수 있다.3. 실험 방법실험장치흑연이 칠해진 전기 전도성 종이 (1)전극 받침대 (2)테이블렛 (1)테이블렛용 펜과 탐침 (1)직류 전원 장치(0 ∼ 10 V, 0 ∼ 1A) (1)아날로그-디지탈 변환기 (1)입력 단자 대 (1)컴퓨터 (386) (1)악어 집게가 달린 전선줄 (2)30 cm 자 (1)종이 클립 (1)동전 또는 다른 모양의 전극 재료 (2, 각자 준비)3.5" 디스켓 (1, 각자 준비)1) 흑연이 칠해진 전기 전도성 종이를 한 장 테이블렛 위에 놓고 양면 테이프 등으로 움직이지 않도록 한다. [주 : 이 과정은 먼저 실험반에 의해 이미 되어 있을 수 있다.] 전극으로 동전 두개를 종이 위에 올려놓고 전극 받침대로 눌러서 전기적인 접촉과 함께 전극이 움직이지 않도록 한다.2) 전극 받침대를 직류 전원 장치에 연결시킨다. [주 : 이때 전극의 극성은 상관이 없다.]3) 입력 단자 대로부터의 전선에 연결되어 있는 종이 클립을 전기 전도성 종이에 끼운다. [주 : 어느 위치여도 상관없으나 종이 밑 부분에, 수평 위치는 두 전극 사이의 가운데쯤으로 한다.]4) 전원 장치의 전압 조절 손잡이를 0(시계 바늘이 도는 반대 방향의 끝)에 놓고 전원 스위치를 ON 시킨다. 전원 장치의 전압계가 9 V 정도를 가리키도록 전압 조절 손잡이를 시계 바늘 회전 방향으로 돌려놓는다.5) 컴퓨터와 모니터의 전원 여닫이를 켜고 Field Touch 프로그램을 실행시킨다. 기본으로 설정된 등간격 등전위선 모드를 사용하여 테이블렛의 펜 몸체의 버튼을 누른 채로 펜 끝을 전기 전도성 종이 위에서 움직이면서 화면상에 등전위선이 기록되는가 살핀다. 이때 설정되어 있는 점의 크기(brush size), 형태(shape), 기준 전위, 전위 차, 오차 폭, 전극(동전)의 위치 등이 적당한가 살피고 여러 가지로 바꿔 보면서 적절한 값을 찾는다.6) File 메뉴에서 New를 택하여 그림 영역의 내용을 지우고 새로 등전위선을 그린 다음 Save 시킨다. 이때 등간격의 등전위선을 모두 그리도록 하고 처음 기대한 모양과 일치하는가 살펴본다. Options 메뉴의 Color Scheme 에서 다른 처리 방법들을 택해 보기도 한다.7) Drawing Modes 메뉴로부터 Field Vector(전기마당 벡터 모드)를 택한다. 펜 끝을 전기 전도성 종이 위의 한 점에 눌러 화면상에 X 표가 나타나도록 한다. 펜 몸체의 버튼을 누른 채로 X 표 주위를 상하 좌우로 5 mm 이상 씩 가볍게 문질러 준 다음 버튼을 놓아 X 지점에서의 전기마당 벡터가 화면에 표시되는 것을 확인한다.8) 6)에서 구한 등전위선 상의 여러 점에서 전기마당 벡터를 구한다.9) File 메뉴에서 Save 를 택하여 그림 영역의 내용을 BMP 화일 포맷으로 플로피 디스켓에 저장한다. 이렇게 저장된 BMP 화일은 다른 그래픽 응용 프로그램(예: 윈도우즈의 Paint, Adobe Photo Shop, Photo Delux 등)으로 불러들여 이미지 처리하거나, 인쇄하는 등의 활용이 가능하다. 단, 이 흑백 BMP 화일을 컬러 디스플레이가 내장된 컴퓨터로 읽어 들일 경우 화면의 종횡비를, 가로를 75 % 로 줄이거나 세로를 133 % 로 늘여 재조정해 주어야 한다.10) 전극의 간격이나 크기 또는 모양을 바꿔 가면서 등전위선의 형태가 어떻게 달라지는가 살펴본다. 등전위선과 전기마당 사이의 관계를 확인한다.4. 실험 결과1등전위선 그리기{2전기장 벡터
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