[물리]전하와 전하사이 실험 보고서

목차

1. 요 약

2. 실험의 배경

3. 배경 이론

4. 실험 방법 및 준비물

5. 실험 결과
-1.일정한 전압 하에서 극판 사이의 거리의 함수로 힘 측정-
-2.일정한 극판사이의 거리 하에서 극판사이의 전압의 함수로 힘측정-
-3.다양한 종류의 극판의 조합을 통한 힘의 측정-

5. 토 의

6. 결 론

7. 참 고 문 헌

본문내용

공간이 남게 되므로 유리판,테플론 병렬 + 공기 직렬의 형태가 되 어버린다.
, 이다
,,
(작은 유리,테플론판의 두께 =4mm)
계산하면 = 약 10.4
전압을 3kV로 고정시켰으므로 작용되는힘 F는 전기용량에 비례한다. 위의 계산 결과를 바탕으로 이론적 힘의 크기를 추정하면
이다. 하지만 실제로는 실험2의 그래프처럼 였다. 그래도 Fc만 제외할 경우 어느 정도 이론치와 근사한 그래프들을 보여주는 것을 확인했다.
E) 오차의 해석
-실험C의 오차-
이번실험은 비교적 오차가 매우 컸다. 그중 표본 C의 오류는 실험의 전체적인 결과에 영향을 줄만큼 큰 오차를 내었다. 실험을 마친 후 표본 C의 실험 데이터 값이 경향성을 따르지 않는 것 같아 2번이나 더 재 실험을 하였다. 하지만 할 때 마다 결과는 나아지지 않았다. 그러던 중 우연히 극판의 간격을 재면서 오차의 원인을 발견할 수 있었다.
실험 C의 경우는 두 판을 직렬 연결시킨 것으로 두판의 두께를 합치면 6mm이다. 그런데 실험2의 기준이었던 극판사이의 간격은 6.5mm였다. 0.5mm의 여유가 있는셈이다. 하지만 극판이 정확한 수평을 이루지 않고 있으므로 0.5mm의 여유는 결과 적으로 오차를 막기엔 너무 작았다. 극판의 왼쪽 부분이 기울어져 왼쪽 편은 극판과 유전체가 붙어버리고 오른쪽 편은 유전체와 극판사이의 간격이 존재했다.(유난히 실험1에서 C의 첫 번째 데이터값이 작은 이유도 이것이라 추측된다. ) 처음 생각했던 직렬과 병렬 연결의 가정도 틀리게되며 극판사이에 균일한 전기장이 형성되지 않아 정확학 실험이 불가능해 진 것 같다. 더구나 극판 양쪽 모서리에 생기는 균일하지 않은 전기장도 더욱 커졌을 것이다.
두 번째 원인은 다른 연결과 달리 유전체를 두개나 사용했던 점이다. 한 데이터를 얻고 다음 데이터를 얻기전에 반드시 전하를 방전시켜 극판을 다시 중성으로 만드는 작업이 필요하다. A,C,D의 경우 유전체가 1층이거나 없어서 방전하기가 용이하고 그 효과도
잘 나타났다. 하지만 C의 경우는 2층이라 유리판과 아크릴판 사이의 전하가 충분히 방전되지 않는 것 같았다. 그것은 실험도중 두 판을 방전시킨 후 꺼내어 봤을 때 정전기가 존재하는 것을 관찰함으로써 알아 낼 수 있었다.
-실험1의 오차가 실험2보다 크게 나타난 이유-
실험2의 경우 이론식과 거의 근접한 결과를 얻을 수 있었다. 하지만 실험1은 오차의 범위가
매우 컸다. 그 원인은 조작변인의 특성 때문인 것 같다,
실험2의 경우 조작 변인은 전압이다. 전압의 경우는 기계로 수치를 재어 조절하기 때문에 조절이 정확하고, 실험2의 분석때 처럼 미리 전기 용량을 구해두면 전압의 변화에 따라 더 이상 변화 되는 값이 없다.
하지만 실험1의 경우는 다르다. 실험1에서 A표본은 매우근사하게 이론식에 접근했으나 B,C,D의 경우는 큰 오차를 나타내었다. 이것은 무엇을 의미하는 것 일까? 바로 우리가 실험2의 분석에서 고려했던 유전체와 극판사이의 거리이다. 즉 유전체를 넣을 경우 윗 극판과의 차이에 해당하는 만큼 공기에 의한 직렬연결 효과가 발생하게 된다.
이것은 실험1의 분석의 기준이 된
식에선 이상적으로 반영할 수 없다. 로 두고 계산한 결과이기 때문이다.
경우에 따라 F에 따른 d의 관계식을 공기의 직렬효과를 적용하여 구하고 이를 그래프와 비교했으면 비교적 정확한 값을 얻었으리라 생각한다.
-그 밖의 오차 이유-
무엇보다도 저울의 측정 분해능이 0.5g밖에 안되었다는 점이 정확한 측정의 방해요소였다.
또한 시간이 촉박하여 방전을 충분히 시키지 못하고 실험을 강행했던 것이 전체적 오차 발생의 큰 원인이라 생각한다.
6. 결 론
쿨롱의 법칙으로부터 유도된 이란 수식을 입증하는 과정을 통해 쿨롱의 법칙을 확인해 보았다. 힘은 거리에 반비례하고 전압의 제곱에 비례한다는 점을 통해법칙을 어느 정도 알 수 있었지만 거리의 제곱이란 사실을 오차와 해석방법의오류로 인해 확인하지 못한 점이 아쉽다. 기회가 된다면 재 실험을 통해 확인해 보고 싶다.또한 마지막실험으로 축전기 자체의 성질에 대해 알아보았다. 오류가 났던 C의 경우를제외한다면 이론적 계산값과 비슷한 모습을 보여주어 직렬 병렬 연결시의전기용량 변화를 알 수 있었다.
7. 참 고 문 헌
High Top 물리 2 하권 두산 동아
Fundamental of physics SERWAY & JEWETT
http://user.chollian.net/~dongsw/text-physics/chap5-3.html

키워드

쿨롱,   축전기,   전하,   서울대,   레포트,   결과,   쿨롱의법칙,   극판