[물리실험] 양자 꿰뚫기 현상

목차

1. 실험 목적

2. 실험 개요

3. 배경 이론

4. 실험 기구 및 장치

5. 실험 방법

6. 실험 결과

7. 결론 및 토의

본문내용

1
91
2
0.02
108
2.3
0.03
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6.6
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8.6
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462
9.5
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522
10.8
0.1
575
11.9
0.15
900
18.7
0.2
1194
25
전류-전압 그래프에서 기울기가 0.0208이므로, 구리줄의 저항은 이고, 구리줄의 비저항은, 이 된다. 따라서, 구리의 전기 전도도는 이 된다. 또, 전류 I에 대한 전원 전압의 그래프도 대체로 직선이라고 할 수 있다.
7. 결론 및 토의
이번 실험은 우리가 흔히 그냥 “전기가 통한다”라고 알고 있었던 현상들이 실제로는 그 두 전도체 사이의 미세한 틈을 양자 꿰뚫기 현상이 발생하여 전기가 통하게 되는 것임을 알게 해 준 실험이다. 이번 실험은 실험의 개수가 적어서 시간은 많이 걸리지 않았으나, 분석하기는 오히려 까다로운 실험이었다. 우선 첫 번째 실험에서, 측정해 본 흑연의 비저항은 약 으로써, 실제 흑연의 비저항 보다 훨씬 작았다. 이것은 사용한 샤프심이 순수한 흑연 덩어리가 아니었기 때문에 오차가 발생한 것 같다. 샤프심을 HB, B, H, 4B등으로 가르는 기준은 샤프심에 포함된 흑연의 양인데, 실험에서 사용한 샤프심에 여러 불순물이 많이 섞여 있었기 때문에, 흑연의 비저항을 제대로 나타내지 못했을 것이다. 또한, 샤프심의 굵기가 0.5mm에서 조금만 차이가 나도 이 값은 크게 변하게 되므로, 이것도 오차의 한 원인일 수 있다. 실제로 샤프심을 조금만 바닥에 굴리던 걸 사용해도 그렇게 될 것이다. 그리고, 구리의 비저항 측정 실험에서도 측정한 구리의 비저항은 로써, 실제 구리의 비저항보다 훨씬 작았다. 이것은, 구리 선이 너무 가늘어서 구리선의 지름을 제대로 측정하지 못해(마이크로미터 따위도 없어서, 그냥 자에 대어봄) 대충 눈짐작으로 지름이 0.1mm일 것이라고 가정해서 계산했기 때문이다. 또한, 구리선은 곧게 펴지지 않고, 심하게 찌그러져 있었기 때문에, 실제로 구리선의 길이가 3cm가 아니었을 것이다. 또, 구리선에 직접 악어집게를 사용해서 실험했는데, 악어집게와 구리선이 닿는 부분의 길이가 적어도 5mm정도는 되기 때문에, 3cm라는 것이 약간은 무의미해졌다.
전원전압은 전원장치를 통해 실제로 가해주는 전압이고, 전압은 흑연이나 구리줄에 실제로 걸린 전압이다. 이 두 전압의 측정값은 상당히 달랐다. 즉, 첫 번째, 세 번째 실험에서 전원전압에 비해 전압의 측정치가 확연히 작았다. 이를 통해 가해주는 전압에 의해 흘러야 할 전류보다 실제로 흐른 전류가 훨씬 작았다는 사실을 알 수 있다. 이는 전극과 물체 사이의 전기적 접촉에 의한 접촉저항의 효과라고 생각된다. 즉 전원전압에 작용하는 저항은 (원래 물체의 저항+ 접촉저항)이고 전압에 작용하는 저항은 물체의 저항 하나뿐이다. 두 전압에 따른 전류가 같으므로 V=IR 관계에서 전원전압이 전압보다 커지는 것이 당연한 결과이다. 이 실험에서는 접촉저항이 물체의 저항에 비해 훨씬 크다는 사실도 유추해 볼 수 있다.

키워드

양자론,   양자역학,   꿰뚫기,   전도체,   전기,   샤프심,   양자,   물리실험