[자연과학][물리학 실험] 전하와 전하 사이 - 쿨롱의 법칙

전하와 전하 사이
- 쿨롱의 법칙 -

1. Introduction

(1) 실험 목적

쿨롱의 법칙에 따르면 두 점전하 사이의 힘은 전하량에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다. 이것을 실험을 통해 확인하는 것이 목적이며, 실제 실험에서는 점전하가 아닌 평행판을 가지고 실험을 하여 간접적으로 이를 확인한다. 또 진공에서와 유전체가 있는 경우를 비교해보며, 유전체의 종류와 배열(직렬, 병렬)에 따라 힘이 어떻게 변하는지 살펴본다.

(2) 이론적 배경

쿨롱의 법칙 (진공중에서)
유전체의 경우 ε。가 ε 으로 바뀐다.
이상적인 평행판 축전기에서의 전하량과 전압, 전기장, 전기 용량
(C 는 전기용량)
(A : 면적 , d : 판 사이 거리 , 유전체가 있는 경우 ε。가 ε로 바뀜)
평행판 축전기의 전압이 V 일때 작용하는 힘
실제 축전기는 모서리 효과에 의해 위의 식들과 약간의 차이를 보인다.
축전기의 직렬, 병렬 연결에 따른 전기용량의 변화
(직렬)
(병렬)

2. Experiment

(1) 실험 도구

직류 고압 전원 장치 (0-15kV , 1mA 이하)(1), 전자 저울 (1kg 이하 측정 범위, 0.5g 표시)(1), 평행 콘덴서 판 및 설치 장치 (마이크로미터 부착)(1), 고압 연결 선 (1), 유전체판 (세종류, 유리판 (ε〓5.6ε。), 아크릴판 (ε〓2.56ε。), 테프론판 (ε〓2.1ε。))

(2) 실험 방법

a. 일정한 전압 하에서 극판 사이의 거리의 함수로 힘 측정
- 실험 장치를 설치하고 전원 장치와 연결한다.
- 극판이 서로 붙어 있을 때 마이크로미터의 눈금을 읽는다.
- 전자 저울의 눈금을 영점에 맞춘다.
…

c. 극판 사이에 유전체를 넣은 후 힘 측정