콘덴서 판을 이용한 쿨롱의 법칙

소개글

콘덴서 판을 이용한 쿨롱의 법칙에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 초록

2. 실험개요

3. 실험이론

4. 실험방법

5. 실험결과 및 분석

6. 결론 및 고찰

본문내용

12
13
상수(× 10-12)
3.74
3.22
3.15
3.09
3.14
3.11
3.25
3.40
3.63
3.75
3.71
3.67
3.65
위에서 구해진 값들의 평균을 구해보면 다음과 같다.
이는 실제 값인 와 꽤 차이가 난다. 이는 분명히 오차가 존재한다는 뜻이며, 아래에서 오차의 원인을 분석해 볼 것이다.
※ 오차의 원인 분석 및 개선 방안
① 고압을 사용함으로서 발생한 오차
실험방법에서 주의 사항을 살펴보면 ‘고압은 10,000V에 10mm 정도의 거리를 튀어서 넘어가므로 높은 전압을 매우 작은 거리에서 공급하기 어렵다’고 한다. 그러나 실제로 실험에서는 4.00mm~12.00mm의 아주 작은 거리에서 실험하였으므로 이로 인해 오차가 발생한 것이 아닌가 생각한다. 또한 주의 사항에는 ‘극판의 거리가 너무 작으면 전압을 공급하기 어렵고 스파크가 발생할 수 있다’고 한다. 실제로 실험한 결과 거리가 매우 작을 때, 전압을 높게 하면 스파크가 발생하여 전자저울이 꺼졌다가 다시 켜지는 현상을 볼 수 있었다. 이런 오차들은 극판 사이를 멀리하거나, 낮은 전압에서 실험을 수행함으로써 줄일 수 있다.
② 콘덴서 판의 평형하지 않음에서 발생하는 오차
실제로 실험을 하기 전에 콘덴서 판의 평형을 맞추려고 하는데 아무리 밑에 종이를 끼우고 조절을 해도 어느 정도만 평형을 맞출 수 있었고 완전하게 평형을 맞출 수 없었다. 이는 위쪽 콘덴서 판을 끝까지 내려 보면 눈으로 확인할 수 있다.
이와 같이 콘덴서 판의 평형도 중요하다. 두 콘덴서 판이 서로 평행하지 않고 한 평행 판이 θ만큼 기울어져있다면 어떻게 될까? 만약 한 변의 길이가 L인 정사각형 판의 중심을 축으로 한 쪽 판이 θ만큼 기울어져 Lsinθ만큼 가까워진다면, 다른 한 쪽 판은 반대로 그 만큼 멀어지기 때문에 평균적으로 극판사이의 거리에 의한 정전용량의 변화는 없다. 하지만 θ만큼 기울어진 변의 수평성분이 Lcosθ가 되므로, 실제로는 변의 길이가 Lcosθ로 줄어든 것과 같아서 그 만큼 극판의 면적도 줄어들어, 힘이 줄어들고 정전용량 또한 줄어들게 된다. 이번 실험에서 이론값보다 측정값이 더 적은 힘을 갖는 것으로 나왔는데, 그 이유가 여기에 있다고 생각한다. 이는 정밀하게 조절을 함으로써 오차를 줄일 수 있다.
위의 오차들은 주된 오차들이고 그 외에도, 전자저울로 무게변화를 측정할 때 값이 계속 변했던 것, 참값을 구할 때 유전율을 진공유전율을 사용한 것, 전압의 경우 눈금을 보고 맞춰야 하기 때문에 정확한 값을 맞추기 어려웠던 것 등을 들 수 있다.
7. 참고 문헌 및 참고 사이트
⑴ Fundamentals of physics 7th edition, Halliday, Resnick, Walker, 2005, p581~p584, p659~p660
⑵ 하이탑 물리 Ⅱ, 김종권, 이강석, p464~p466
⑶ 최신물리, 최종락, 신병현, 2004, p262~p266
⑷ 물리학과 교육 실험실 : http://www-ph.postech.ac.kr/Edulab/
※ 실험스케치

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