[물리학실험] 전하와 전하 사이-쿨롱의 법칙

소개글

[물리학실험] 전하와 전하 사이-쿨롱의 법칙에 대한 보고서 자료입니다.

목차

[물리학실험] 전하와 전하 사이-쿨롱의 법칙

1. 실험 목적
2. 실험 개요
3. 배경 이론
4. 실험 기구 및 장치
5. 실험 방법
6. 실험 결과
7. 결론 및 고찰

본문내용

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7. 결론 및 고찰
이번 실험은 두 도체 사이에 일정한 전위차가 생겼을 때, 전위차에 의해 생기는 힘을 분석하는 실험이었다. 또한, 두 도체 사이에 다양한 유전체를 다양한 방법으로 넣어 줌으로써 두 도체 사이에 생기는 힘이 어떻게 변화하는지를 알아보는 실험이었다. 두 도체 사이에 일정한 전압을 걸어주면, 두 도체에는 서로 다른 종류의 전하가 대전되는데, 때문에 두 판이 서로 끌어 당기게 되어서 저울의 눈금은 음수를 나타나게 된다.
실험 결과를 전체적으로 보면 원하는 결과를 대체로는 만족스럽게 얻었다. 여기서 “대체로” 라는 말은, 그래프 대강의 개형이 이론으로 구한 예상치와 비슷했다는 것이다. 즉, 두 판이 서로 당기는 힘은 두 판 사이 거리의 거꿀제곱에 비례하고, 두 판 사이 전위차의 제곱에 비례한다는 것, 또 두 판 사이에 다양한 유전체를 넣었을 때는 같은 거리와 같은 전위차라도 당기는 힘이 변화한다는 것을 알았다. 다만, 여러 실험에서 오차가 제법 크게 난 부분이 있는데 이를 분석해 보고자 한다. 우선은 두 판이 완전히 평행하지 않았다는 점을 들 수 있다. 때문에, 전기력선이 완전히 고르게 분포되지 않아서 아랫판을 고르게 잡아당겨 주지 못했다. 둘째로 유전체의 크기가 판을 다 덮지 못했다는 점을 들 수 있다. 일단은 유전체 중에서 길이가 20cm가 되지 못하는 유전체가 있었는데, 판의 반지름이 10cm였으므로, 유전체를 완전히 덮지 못하게 된다. 또, 반쪽짜리 유전체를 그나마 끝까지 밀어넣지 않아서(특히 (3)-③ 실험은 이 원인이 가장 큰 것으로 생각된다.) 유전체의 모든 면적이 유전체 역할을 하지 못하게 되었다. 세 번째로, 저울의 단위 문제이다. 실험실에 비치된 저울은 0.5g단위로 질량을 잴 수 있게 돼 있었는데, 전위차가 낮은 경우에는 이론적으로 0.5g이하의 질량을 당기게 되기 때문에, 큰 오차가 생겼다.(이것은 (4)-①,② 실험을 보면 명백해 진다.) 전위차가 커져서 누르는 질량이 커질수록 오차가 줄어든다는 결과를 볼 때 이 또한 상당한 오차를 제공하였다. 네 번째로, 고압 전원장치가 아날로그식이었기 때문에 생긴 오차이다. 고압 전원장치는 손으로 돌려서 전위차를 조정하고, 또 그것을 바늘로 나타내는 방식이었는데, 사람의 측정 능력의 세밀함에는 한계가 있는 것이어서, 정확한 전위차를 맞추기 어려웠다. 특히 바늘이 가리키는 곳의 위치가 조금만 달라도 100～200V정도의 전압은 가볍게 변해 버린다는 점은 더욱 큰 오차를 제공했다. 디지털 식으로 정확하게 전압을 제공할 수 있었다면 오차가 좀 더 줄어들었을 것이다. 다섯째로, 모서리 효과를 고려하지 않은 탓도 있다. 모서리 부분에서는 전기력선이 평행이 되지 못해서 다른 부분과는 아래판에 미치는 힘이 다른데, 이것을 그냥 평행하다고 생각하고 이론값을 구했기 때문에 실험값과는 차이가 났다. 여섯째로, 일정한 전위차를 유지시켰다고 해도 공기중으로 조금씩 방전되어 버렸을 전하들의 영향도 생각할 수 있다. 실제로 전위차를 일정하게 유지시킨 후에 아무런 조작도 하지 않았는데, 저울의 눈금이 지속적으로 변하는 것을 관찰할 수 있었는데, 이것이 그 증거이다.(따라서 어느 순간의 눈금을 읽어야 할지가 곤란했다.)
이번 실험은 자료가 많고, 이론식 구하는 것이 복잡해서 리포트 작성에 꽤 시간이 많이 걸렸다. 또 다양한 방법으로 유전체들을 놓아 보느라고 실험시간도 꽤 걸렸다. 이번 실험으로 두 판 사이의 거리, 두 판 사이의 전압이 인력의 크기에 관여한다는 것, 유전체가 있으면 두 판 사이의 인력이 크게 증가(대부분)한다는 사실을 알게 되었다.

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쿨롱의 법칙,   전하와 전하,   물리학실험,   실험 결과,   전기 현상,   쿨롱,   전하, 쿨롱의 법칙