[자연과학] 물리학 실험 - 쿨롱(Coulomb)의 법칙

물리학 실험 - 쿨롱(Coulomb)의 법칙 1. 실험목적 평행판 극판을 사용하여 직접적으로 쿨롱의 힘을 측정하여 쿨롱의 법칙을 이해한다. 2. 실험원리 전하의 크기가 각각 , 이고 거리가 만큼 떨어진 두 입자가 있을 때 이 두 입자 사이에 작용하는 정전기힘을 쿨롱의 힘이라 한다. 그 두 입자 사이에 작용하는 정전기힘은 거리 의 제곱에 반비례하고, 거리 이 일정한 경우 두 입자의 전하량 , 의 곱에 비례한다. , 이 두 식을 통해 쿨롱의 법칙을 유도할 수 있다. (쿨롱의 법칙) 즉, 두 입자 또는 점전하 사이의 정전기힘은 두 입자 사이의 거리의 제곱에 반비례하고 두 입자의 전하량의 곱에 비례한다. 여기서 는 정전기 상수로써 〓8.99×10Nm/C이다. 를 로 바꿔주면 쿨롱의 법칙은 다음과 같이 표현할 수 있다. 여기서 는 유전상수이고 그 값은 〓8.85×10C/Nm이다. 그림 1 두 점전하의 부호에 따른 쿨롱의 힘 그림 2 쿨롱의 법칙 실험장치 [그림 2]와 같은 쿨롱법칙 실험장치에서 축전지가 대전되면 두 개의 극판에는 크기가 같고 부호가 반대인 전하 가 생성된다. 축전기에 생긴 전하 는 전위차 에 비례한다. (1) 여기서 비례상수인 전기용량 는 극판의 모양에 따라 결정되고 평행판의 경우, (2) 가 된다. 는 극판의 면적이고 는 극판 사이의 거리이다. 축전기를 대전시킬 때 외부에서 해준 일은 다음과 같다. (3) 축전기에 저장되는 퍼텐셜 에너지는 (4) 해준 일은 로 표현할 수 있으므로 쿨롱의 힘 는 (5) 이다. 그런데 이므로, 식 (5)에 대입하면, (6) 3. 실험기구 및 장치 쿨롱의 법칙 실험장치, 고전압 전원 공급기(DC 0∼15kV, AC 6.3V), 고전압 연결선 4. 실험방법 (1) 쿨롱의 법칙 실허망치의 이동지지대에 상부 전극판을 연결한다. (2) 이동지지대의 마이크로미터를 돌려 눈금이 약 20mm가 되도록 한다. (3) 하부 전극판을 전자 저울 위에 올려놓는다. (4) 전자 …
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