목차
물리실험 결과 레포트
2. 축전기와 전기용량
실험결과 및 데이터
오차원인
실험 결과 분석
2. 축전기와 전기용량
실험결과 및 데이터
오차원인
실험 결과 분석
본문내용
133
26.05145
25.14211
8
6
5.52
24.04267
19.53859
23.05223
10
6
3.52
19.16444
15.63087
22.60638
12
6
2.29
14.96133
13.02573
14.85989
측정
d(mm)
전위차(kV)
질량(g)
C(qF)
이론 C(qF)
오차(%)
4
39.07718
6
8
18.75
34.45313
26.05145
32.25032
8
8
9.53
23.3485
19.53859
19.49943
10
8
6.27
19.20188
15.63087
22.84585
12
8
4.18
15.3615
13.02573
17.93202
전위차가 6kV 일 때 d-C그래프
두께가 3mm인 유리, 아크릴 판을 넣었을 때. (r=75mm , d=6mm)
전위차(kV)
질량(g)
C(qF)
이론치C(qF)
오차(%)
유리
6
22.24
72.65067
145.98
50.23245
아크릴
6
24.88
81.27467
66.69
21.86935
오차원인
-유전상수 ε0는 진공상태에서의 유전상수이다. 그러나 실험실 내부는 진공이 아니므로 오차가 발생하게 된다.
-저울에서 오차가 발생할 수 있다.
-접지가 완벽히 이루어지지 않아 전하가 남아있었을 수 있다
-두 극판이 서로 나란하지 않고 기울어져서 오차가 발생할 수 있다.
-전기력선의 형태도 한 원인이다. 두 평행판이 무한히 넓지 않은 이상 판의 가장자리 부분에서의 전기력선은 판 내부에서 직선으로 뻗어있는 형태가 아니다. 즉 전기장의 세기가 일정하지 않는 부분이 생긴다는 뜻이다. 평행판 사이의 전기장 값은 일정하다고 놓은 가정이 오차의 가능성을 가지고 있다.
실험 결과 분석
모양과 크기가 같은 두 극판 사이에 전위차가 형성되면 두 극판에는 크기가 같고 부호가 반대인 전하량이 대전되어 일정한 전기장이 형성된다. 이것은 극판 사이에 전위차를 가할 때 전자저울의 눈금이 변하는 것을 보면 알 수 있는데, 이는 두 극판 사이에 생성된 힘이 저울을 누르기 때문이다.
극판의 넓이와 두 극판 사이의 전위차가 일정할 때, 정전용량은 두 극판 사이의 거리에 반비례하는 결과가 나왔다. 이러한 경향은 실험을 통해 측정한 값에서도 나타났지만 라는 평행판 축전기의 정전용량에 대한 이론적인 식에서도 확인이 가능하다.
각 실험에서 전위차가 , 일 때의 결과를 비교해보면 극판의 넓이와 두 극판 사이의 거리가 일정할 때, 전위차가 커지면 정전용량은 작아진다는 사실을 알 수 있다. 이 결과는 정전용량과 전위차가 반비례 관계에 있다는 식 의 의미와 일치한다.
두 극판 사이에 일정한 두께의 유전체 판을 넣었을 때가 안 넣었을 때보다 더 많은 전하량이 축적된다는 것을 알 수 있었다. 두 극판 사이의 거리가 같고 유전체 판을 넣지 않았을 때의 실험결과를 비교해보면 유리와 아크릴 두 경우 모두 정전용량이 크게 측정되었다. 이론적으로는 유리나 아크릴을 넣었을 때의 유전상수의 값이 진공상태의 유전상수인 의 각각 5.6배, 2.56배의 크기를 갖기 때문이라고 설명할 수 있다. 정전용량은 유전상수의 크기에 비례하기 때문에 유리나 아크릴로 만들어진 유전체 판을 넣었을 때 더 큰 전하량이 축적되는 것이다.
전위차가 클수록, 극판이 넓을수록, 두 극판 사이의 거리가 가까울수록 큰 힘이 저울을 누르게 되는데, 이 힘이 너무 크면 극판 사이에서 스파크가 일어났다. 그래서 전위차 , 극판의 반지름 r=53㎜, 두 극판 사이의 거리 d=4 일 때의 질량을 측정하지 못하였고 전위차와 극판 면적이 작고 두 극판 사이의 거리가 가까운 경우에 측정하기가 상대적으로 쉬웠다.
참고: phylab.yonsei.ac.kr (연세대학교 물리실험실)
26.05145
25.14211
8
6
5.52
24.04267
19.53859
23.05223
10
6
3.52
19.16444
15.63087
22.60638
12
6
2.29
14.96133
13.02573
14.85989
측정
d(mm)
전위차(kV)
질량(g)
C(qF)
이론 C(qF)
오차(%)
4
39.07718
6
8
18.75
34.45313
26.05145
32.25032
8
8
9.53
23.3485
19.53859
19.49943
10
8
6.27
19.20188
15.63087
22.84585
12
8
4.18
15.3615
13.02573
17.93202
전위차가 6kV 일 때 d-C그래프
두께가 3mm인 유리, 아크릴 판을 넣었을 때. (r=75mm , d=6mm)
전위차(kV)
질량(g)
C(qF)
이론치C(qF)
오차(%)
유리
6
22.24
72.65067
145.98
50.23245
아크릴
6
24.88
81.27467
66.69
21.86935
오차원인
-유전상수 ε0는 진공상태에서의 유전상수이다. 그러나 실험실 내부는 진공이 아니므로 오차가 발생하게 된다.
-저울에서 오차가 발생할 수 있다.
-접지가 완벽히 이루어지지 않아 전하가 남아있었을 수 있다
-두 극판이 서로 나란하지 않고 기울어져서 오차가 발생할 수 있다.
-전기력선의 형태도 한 원인이다. 두 평행판이 무한히 넓지 않은 이상 판의 가장자리 부분에서의 전기력선은 판 내부에서 직선으로 뻗어있는 형태가 아니다. 즉 전기장의 세기가 일정하지 않는 부분이 생긴다는 뜻이다. 평행판 사이의 전기장 값은 일정하다고 놓은 가정이 오차의 가능성을 가지고 있다.
실험 결과 분석
모양과 크기가 같은 두 극판 사이에 전위차가 형성되면 두 극판에는 크기가 같고 부호가 반대인 전하량이 대전되어 일정한 전기장이 형성된다. 이것은 극판 사이에 전위차를 가할 때 전자저울의 눈금이 변하는 것을 보면 알 수 있는데, 이는 두 극판 사이에 생성된 힘이 저울을 누르기 때문이다.
극판의 넓이와 두 극판 사이의 전위차가 일정할 때, 정전용량은 두 극판 사이의 거리에 반비례하는 결과가 나왔다. 이러한 경향은 실험을 통해 측정한 값에서도 나타났지만 라는 평행판 축전기의 정전용량에 대한 이론적인 식에서도 확인이 가능하다.
각 실험에서 전위차가 , 일 때의 결과를 비교해보면 극판의 넓이와 두 극판 사이의 거리가 일정할 때, 전위차가 커지면 정전용량은 작아진다는 사실을 알 수 있다. 이 결과는 정전용량과 전위차가 반비례 관계에 있다는 식 의 의미와 일치한다.
두 극판 사이에 일정한 두께의 유전체 판을 넣었을 때가 안 넣었을 때보다 더 많은 전하량이 축적된다는 것을 알 수 있었다. 두 극판 사이의 거리가 같고 유전체 판을 넣지 않았을 때의 실험결과를 비교해보면 유리와 아크릴 두 경우 모두 정전용량이 크게 측정되었다. 이론적으로는 유리나 아크릴을 넣었을 때의 유전상수의 값이 진공상태의 유전상수인 의 각각 5.6배, 2.56배의 크기를 갖기 때문이라고 설명할 수 있다. 정전용량은 유전상수의 크기에 비례하기 때문에 유리나 아크릴로 만들어진 유전체 판을 넣었을 때 더 큰 전하량이 축적되는 것이다.
전위차가 클수록, 극판이 넓을수록, 두 극판 사이의 거리가 가까울수록 큰 힘이 저울을 누르게 되는데, 이 힘이 너무 크면 극판 사이에서 스파크가 일어났다. 그래서 전위차 , 극판의 반지름 r=53㎜, 두 극판 사이의 거리 d=4 일 때의 질량을 측정하지 못하였고 전위차와 극판 면적이 작고 두 극판 사이의 거리가 가까운 경우에 측정하기가 상대적으로 쉬웠다.
참고: phylab.yonsei.ac.kr (연세대학교 물리실험실)
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