[일반물리학실험] 쿨롱의법칙

소개글

A+를 받은 레포트입니다. 실험이론과 결과및분석이 자세합니다.^^

목차

1. 실험목적
2. 실험이론
3. 실험 장치 및 기구
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 분석 및 토의
7. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
- 이 실험에서는 일정한 전하로 대전되어 있는 두 도체판 사이에 나타나는 힘을 여러 가지 조건에서 살펴보고 쿨롱의 법칙을 간접적으로 확인해 본다.
2. 실험이론
1) 쿨롱의 법칙
전기를 띤 두 입자가 있을 때, 이 두 입자 사이에는 전기적인 힘이 작용하게 된다. 이 전기력의 크기는 두 전하의 크기(전하량)의 곱에 비례하고, 두 전하 사이의 거리의 제곱에 반비례함을 나타내는 것이 쿨롱의 법칙이다. 쿨롱의 법칙은 원자핵과 전자들 사이에 작용하는 힘을 기술하며 또한 원자들이 모여서 분자들을 형성하는 힘과 원자들과 분자들이 모여서 고체나 액체등 등을 이루는 힘을 잘 설명한다. 만약 두 전하가 같은 종류의 것이면 전기력 F는 양수가 되어 인력이 작용하고, 두 전하의 종류가 다른 것이면 F가 음수가 되어 척력이 작용하게 된다. 쿨롱의 법칙을 수식화 하면 아래와 같이 표현 된다.
을 K라고 표현 하는 경우도 있으며, 이는 의 값을 갖는다.
여기서 는 유전 상수라고 하며, 의 값을 갖는다.
는 각각의 전하의 크기이고 은 두 전하사이의 거리를 나타낸다.
2) 쿨롱힘 : 전하 사이에 작용하는 힘
① 쿨롱힘은 두 전하를 이은 선상으로 작용한다.
② 같은 부호의 전하는 서로 밀치고, 다른 부호의 전하는 서로 끌어당긴다.
③ 쿨롱힘은 두 전하의 크기의 곱에 비례하고, 전하 사이의 크기의 제곱에 반비례한다.
④ 유전상수 는
3) 쿨롱힘의 중첩원리
N개의 전하가 있고, i번째(i= 1, ... ,N)전하가 전하 1에 의 힘을 작용하고 있을 때,
전하 1이 받는 총 힘은 모든 힘의 벡터 합으로 주어진다.
4）실험설명
- 이번 실험에서는 쿨롱의 법칙을 확인하기 위해 콘덴서 판(축전기)을 사용한다. 평행판 축전기는 거리 만큼 떨어져 있는 면적 의 두 평행극판으로 구성되어 있다. 축전기가 대전되면 극판들은 크기가 같고 부호가 반대인 와 의 전하를 갖게 된다.
- 축전기의 전하 와 전위차 는 서로 비례하므로 아래와 같이 쓸 수 있다.
(비례상수 는 극판의 기하학적 모양에 따라 결정됨)
이번 실험에서 사용하는 평행판 축전기에서의 전기용량 는 아래와 같다.
여기서 는 위에서 쓴 진공유전율이며, 는 극판의 면적, 는 두 극판사이의 거리, 는 두 극판사이의 전압이다.
- 평행판 축전기에서 극판의 가장자리에서 전기력선이 휘는 현상을 무시하면, 전기장은
아래와 같이 가우스 법칙을 써서 구할 수 있다.

참고 자료

- 일반 물리학 실험 / 한성철 외 7인 / 형설출판사
- 일반물리학 / 이영제 외 7인 / 형설출판사
- 일반물리학 / D.Halliday / 범한서적