[자연과학]물리학실험 - 전기용량과 유전율측정

■ 실험 목적 교류 브릿지 회로를 이용하여 축전기의 전기 용량과 유전체의 유전율을 측정한다. ■ 이 론 (1) 전기 용량 측정 축전기의 전기 용량은 교류 브릿지 회로를 사용하여 측정할 수 있다. 저항비 R₂/R₁를 조저하여 검류계 를 흐르는 전류가 0 이 되면 두 점 ⓒ와 ⓓ는 같은 전위를 가지므로 점 ⓐ, ⓑ, ⓒ, ⓓ 들 사이의 전위차에는 다음의 관계가 성립한다. (1) (2) 두 점 ⓒ, ⓓ 사이의 전류가 0 이면 저항 R₁과 R₂에는 같은 전류 I 가 흐르고, 축전기 C₁과 C₂에는 같은 양의 전하 Q 가 축적되므로, (3) (4) (5) (6) 식(3)과 (5)를 식(1)에, 식(4)와 (6)을 식(2)에 대입하면, 식(1)과 (2)는 다음과 같이 바뀐다. (7) (8) 식(7)을 식(8)로 나누면, R₁,R₂,C₁,C₂를 연결하는 관계식을 얻는다. 이 된다. 검류계 전류가 0 이 될 때의 저항비 R₁/R₂과 전기 용량C₂를 알면 미지 의 전기 용량 C₁를 구할 수 있다. (2) 유전율 측정 두 개의 평행판 금속으로 이루어진 평행판 축전기의 전기 용량 C는 평행판의 크기에 비해 두 평행판의 간격이 아주 작을 때, 근사적으로 다음 식을 만족한다. (11) ε는 평행판 사이 물질의 유정율이며, A 와 d 는 각각 평행판의 면적과 간격이다. 유 전 상수 x 는 그 물질의 유전율 ε을 진공의 유전율 로 나눈 값으로 정의 된다. 즉, (12) 이다. 식(11)과 식(12)를 이용하여 평행판 축전기의 C, A, d를 측정함으로써 평행판 사이 물질의 유전율과 유전 상수를 구할 수 있다. ■ 실험 기구 및 장치 ① 브릿지 상자 ② 함수 발생기(교류 전원) ③ 유전율 측정 신호 증폭기(검류계) ④ 저항선 ⑤ 겸침봉 ⑥ 기지의 축전기 상자 ⑦ 미지의 축전기 상자 ⑧ 평행판 축전기 ⑨ 유전체 판 ⑩ 연결 도선 ■ 실험 방법 (1) 전기 용량 측정 ① 함수 발생…
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