정전기실험

1. 실험 목적 쿨롱의 법칙은 두 전하의 크기에 비례하고 두 전하사이의 거리의 제곱에 반비례하는 것을 나타난다. 두 전하사이의 합을 측정하여 쿨롱의 법칙을 확인한다. 2. 실험 기구 · 직류 고압 전원장치, 전자저울, 크기가 다른 평행판, 마이크로미터, 절연봉, 줄자 3. 실험 이론 ※쿨롱의 법칙 전기현상의 요인을 전하라고 부르며 전하는 질량과 같이 입자가 갖는 한 속성이다. 또한 전기현상이란 전하와 전하사이에 영향(힘)을 미치는 것을 가리킨다. 전기힘과 전하 사이에 정량적인 관계 를 쿨롱의 법칙이라고 부르며, 전기힘도 중력과 마찬가지로 전하사이의 거리 r의 제곱에 반비례하는 것을 나타낸다. 두 전하 의 부호가 같을 때 이 전기힘은 미는 힘이 되고, 다를때는 당기는 힘이다. 이는 프리슬리, 카벤디쉬, 스탠호프 경 등에 의해 제안되었고 쿨롱에 의해서 1785년에 보여진 후 많은 논란을 거쳐 1825년경부터 전반적으로 받아들여지게 되었다. 쿨롱이 전기힘의 거리에 대한 의존성을 실험할 수 있게 된 계기는 그 자신이 비틀림 저울에서 되돌림힘의 크기가 비틀림각에 비례한다는 것을 알아냈기 때문이었다. 쿨롱은 비틀림저울을 사용하여 같은부호를 갖는 전하사이의 미는힘을 세가지 거리에 대해서 측정하여 전기힘이 거꿀제곱힘이라는 것을 보였다. 쿨롱은 비틀림선을 손으로 틀어서 되돌림힘을 변화시키는 방법으로 두 구사이의 거리를 바꾸었다. 이 측정 방법은 서로다른 부호의 전하로 대전된 구 사이에는 그대로 적용할 수가 없지만 떨기운동의 주기를 이용하여 이 경우도 거꿀제곱 힘을 알아내었다. 전하사이에 작용하는힘, 즉 쿨롱의 법칙은 이고, 여기서 k는 상수이다. k를 정전기력 상수라 부른다. 역사적인 이유로 또한 많은 다른 공식을 단순화시킬 수 있다는 이유로 정전기력 상수는 보통 로 쓰고 있다. 그러면, 쿨롱의 법칙은 다음과 같이 표현된다. 이 식에서 상수는 다음의 갑을 가진다. 상수 을 대전상수라고 부르며 따로 방정식에서 분리하여 다루기도 한다. 그 값은 이다.