[공학물리 실험] 2. 축전기와 정전용량

소개글

[공학물리 실험] 2. 축전기와 정전용량에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험목적

실험결과

질문

결과분석

결과분석

본문내용

기가 클수록 정전용량이 커짐을 확인할 수 있었다. 전기장의 세기는 감소하고 정전용량이 다른 두 개의 축전기를 직렬로 연결한 것으로 생각하면 된다.
(2) 두 극판사이에 힘이 작용할 때 거리는 변하지 않을까? 그렇다면 그 이유는 무엇일까?
변할 것이라고 본다. 전자저울의 측정값이 음수인 이유는 아래의 극판이 위로 힘을 받기 때문이다. 위로 힘을 받으면 힘이 없을 때에 비해서 극판이 위로 들려졌다는 의미이므로, 두 극판 사이의 거리가 가까워졌을 것이다
(3) 극판 상단에 고압전원의 (+)극을 연결하고, 하단 극판은 고압전원의 (-)극과 접지를 동시에 연결하여 (접지단자와 연결-지구와 연결) 전압을 가하면 어떻게 될까? 이 경우도 접지가 없이 전압을 가하는 경우와 같은가?
이론적으로는 같다고 생각한다. 고압전원장치는 (+)극과 (-)극의 전위차를 설정해 주는 역할을 한다. 따라서 (-)극의 전위가 변하면 (+)극도 설정된 전위차의 값에 맞게 전위가 변화될 것이다.
결과분석
실험 결과들을 종합해 보면 먼저 두 극판 사이에는 서로 인력이 존재하여 끌어당기는 것을 알 수 있는데 그렇다는 것은 두 극판이 서로 반대 전하로 대전되어 있음을 의미한다. 따라서 축전기의 양 극에 전하가 대전됨을 확인하였고 양 극판에 부호만 반대인 같은 전하량이 대전된다는 것을 가정한 이론값과 유사한 형태의 데이터들이 나온 것으로 미루어 보아 양 극에는 부호가 반대지만 같은 양의 전하가 대전됨을 확인하였다. 따라서 이론식인 이 잘 성립한다는 것을 알 수 있었다. 그리고 유리와 아크릴판을 극판 사이에 넣고 대전시키는 실험에서는 축전기의 정전용량이 매우 크게 측정되었다. 이는 유전율이 증가하여 (단, )이 되어 전기장이 감소하고 따라서 에서 가 일정할 때 역시 감소하므로 라는 관계에서 정전용량이 증가된 것으로 해석할 수 있다. 혹은 에서 바로 정전용량과 유전율의 관계를 바로 알아낼 수 있다.
토의 및 건의사항
이번 실험은 오차율이 상당한 실험이었다. 이러한 오차율에는 몇 가지 이유가 짐작된다. 첫째, 실험실 내부가 습했다. 실험실 내부가 습하면 축전기사이에서 방전이 많이 일어나게 되어 전하의 손실이 쉽게 발생하게 된다. 심지어 스파크가 튀기도 한다. 따라서 오차율에 영향을 미쳤을 뿐만 아니라 몇몇 실험의 실행이 불가능하였다.
둘째, 극판사이의 거리 측정에 문제가 있었다. 눈금을 돌려가면서 거리를 측정하는데 이때 눈금판자체도 회전하면서 눈금을 정확히 측정하지 못하였다. 따라서 이를 보정하기 위해 필통에서 직접 자를 꺼내어 측정하였으나 서로 인력이 작용하면서 또는 책상이 진동에 영향을 받아 두 극판사이의 거리가 바뀌었을 수 있다. 아마 이 요인도 오차에 대해 영향을 끼쳤을 것이라 사료된다. 또 전압기기의 눈금이 소수점 첫째 자리까지 밖에 표시되지 않은 것 또한 오차의 한 요인이 될 것이다. 2자리 이상이었으면 오차율이 더 적게 나왔을 것이다.
참고문헌
SEARS AND ZEMANSKY\'S University Physics 13th edition (Young Freedom)

키워드

공학물리 실험,   축전기,   정전용량,   실험 분석,   공학물리,   축전기와 정전용량,   결과분석