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물리학 실험 - 쿨롱의 법칙
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물리학 실험 - 쿨롱의 법칙
실험목적
쿨롱의 법칙은 두 전하의 크기에 비례하고 두 전하 사이의 거리의 제곱에 반비례하는 힘으로 나타낸다. 두 전하 사이의 힘을 측정하여 쿨롱의 법칙을 확인한다.
이론
자석은 같은 극을 밀어내고 다른 극끼리는 당긴다는 것을 알고 있다. 전기 현상의 요인을 전하라고 부르며 전하는 질량과 같이 입자가 갖는 한 속성이다. 전하를 띤 물체를 대전체라고 한다. 이러한 대전체 사이에도 힘이 작용하며 같은 종류의 전하 사이에는 서로 미는 힘이, 다른 종류의 전하 사이에는 서로 끄는 힘이 작용한다.
쿨롱은 이와 같은 전기력이 두 대전체가 띤 전하량과 대전체 사이의 거리에 의해 어떻게 다른지를 실험을 통하여 조사하였다. 전기적 힘의 크기는 두 전하량의 곱에 비례하고 대전체 사이의 거리제곱에 반비례한다. 이를 쿨롱의 법칙이라고 한다. 즉, 전기적 힘 F와 전하 , 사이의 정량적인 관계는 다음과 같다.
전기적 힘 상수 1/4는 이다. 를 유전상수라 부르며 값은 이다. 즉, 전기적 힘도 중력과 마찬가지로 전하 사이의 거리 r의 제곱에 반비례하는 것을 나타낸다. 두 전하 ,의 부호가 같을 때 이 전기적 힘은 서로 미는 힘이 되고, 다를 때는 당기는 힘이다.
그림과 같이 단면적이 A인 두 도체 평형판이 대전되어 d만큼 떨어져 전위차 V가 되었을 때, 전기적 힘은 다음과 같다.
실험기구
-직류 고압 전원장치, 평행판(크기별 2종), 절연봉
-전자 저울
-마이크로미터, 줄자
실험방법
1. 전자저울이 수평을 이루고 있는가 확인하고 영점을 맞춘다.
2. 전원장치와 평행판 사이에 고압 연결선을 연결한다. 전원 장치와 평행판의 접지선을 연결한다.
3. 두 평행판 사이의 거리를 측정한다. 두 평행판 사이의 거 리가 판 전체에 걸쳐서 일정한가를 육안으로 확인한다. 판 이 휘어있거나 평행판 사이의 거리가 다르면 먼저 일정하 게 한다.
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2014.09.26
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