[물리]등전위선 실험 결과보고서

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

작아지게 된다. 결국 전극 근처일수록 전기장의 크기가 크고 전위차도 더 크게 나타나는 것이다. 따라서 등전위선 간의 간격이 더 조밀하게 되는 것이다.
실험2)
두번째 실험인 전기장 벡터를 살펴보자. 벡터의 크기가 전체적으로 크기가 모두 작게나와서 그 크기를 비교하기엔 문제가 많앗다. 하지만 전체적으로 어떤 흐름을 띄는지는 알 수 있었다. 전기력선은 (+)극에서 나와서 (-)극으로 들어갔고 등전위선과 수직인 방향이었다. 이 사실을 이론상으로 확인해보자. 등전위선 위에서 전하를 이동시킬 때 하는 일이 0 이므로, 등전위선의 접선 방향으로는 전기장의 값이 0이다. 따라서 전기장의 세기는 그 접선에 수직, 즉 등전위선에 수직인 요소만 존재하게 된다. 전기장이 일을 한다는 것은 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 전하가 이동해 가는 것을 말하므로 전기장 E 의 방향은 전위가 가장 급격히 감소하는 방향이며, 결국 등전위선에 수직인 방향이 된다. 이를 수식으로 살펴보면 다음과 같다.
실험3)
전극 사이에 도체를 놓았을 경우를 살펴보자. 먼저 두 전극 사이에 500원짜리 동전을 놓았다. 이 때 500원짜리 동전은 도체로써 자유 전자가 존재하는 도체 내부의 전기마당은 0이다. 따라서 도체를 대전시키면 추가된 전하는 모두 도체 표면에 분포하고 도체 표면은 등전위면이 된다. 즉 전기력선은 도체의 표면 모양으로 나타나며 그에 따라라 실험1과 다른 모습으로 휘어지게 되고, 전기력선은 등전위선 항상 수직이므로 500짜리에 수직으로 들어가야한다. 실제 실험에서 그려진 등전위선은 이론과 비슷한 결과를 보여주었다. 눈으로 확연히
들어날만큼 500짜리의 주위로 동그랗게 등전위선이 만들어 졌으며 그에따라 다른 등전위선의 변형도 이루어짐을 알 수 있다. 실험을 50원 짜리로 교체하여 두 번째 실험을 실시 하였는데도 매우 뚜렸한 등전위 선이 나타났다. 이는 50원짜리와 500원짜리의 전기전도도가 흑연의 전기전도도보다 큰 물질이기 때문에 도체의 효과를 낸 것 이라 추측할 수 있다.
추측을 확인 하기위하여 50원,500원의 구성물질을 확인하고 그에따른 전기전도도를 계산해
보았다.
50원 : 구성물질은 양백(구리 70%,아연18%,니켈 12%)
500원 : 구성물질은 백동(구리 75%, 니켈25%)
구리 비저항 : 아연 비저항:
니켈 비저항 :
성분 비율로 따진 50원의 비저항 :
성분 비율로 따진 500원의 비저항 :
흑연의 비저항 :
전도도는 비저항의 역수이므로 50원,500원의 전기 전도도는 모두 흑연보다 크다.
따라서 도체의 역할을 어느정도 수행해 낸 것 이다.
오차의 원인)
전기장 벡터를 구하면서 전극주위엔 긴 벡터 선이, 전극에서 멀어지면 짧은 벡터선이
그려질것으로 예상했으나 모두 비슷한 크기로 측정 되었다. 이것은 두가지 이류로 설명할
수 있다. 첫 번째로 그동안 실험의 기본 전도체로 이용되었던 흑연판이 손상되어 저항이
균일하지 못할 경우이다. 실제로 흑연판은 스크래치와 눌린 자국등이 많아 제대로 그역할이
수행될지 의문이 날 정도였다. 두 번째는 측정자의 실수 이다. 포인트를 정하고 펜을 움직여주므로써 전기장의 차이를 알아내야 하는데 이 작업이 미숙하면 제대로 벡터를 얻어 낼 수없다. 이외에도 등전위선을 구하는 타블렛을 이용할 때 같은곳을 한번도 문지르게 되면 그곳이 지워지거나 지저분해지는 경우가 있었다. 모두 한번에 정확히 측정하기엔 어려웠으므로 프로그램상에서 이 기능을 키고 끄는 옵션을 만드는 것이 좋지 않을까 생각한다.
*참고문헌
http://physlab.snu.ac.kr/http-2/lab/exp2.htm
fundamental of physics (serway)

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등전위선,   전기마당,   도체,   물리,   결과,   보고서,   레포트,   예비