[일반물리학실험] 등전위선 측정

[일반물리학실험] 등전위선 측정

1. 목적
저항체와 기전력도체 판의 전류를 흐르게 하여, 그 위에 등전위선을 그리고, 전기장과 등전위선에 관한 성질을 이해한다.

2. 기구
등전위선 측정장치 SG-6100, 검류계 (SG-6174) : , 직류전압계 SG-6178(3/15/300V), 전원장치 SG-8602A, 고정 검침 봉, 이동 검침 봉, 여러 모양의 전극

3. 이론
전위차를 가진 두 전극 사이에는 항상 전기장이 존재한다. 전하량 의 하전 입자가 전기장 내에서 힘 를 받을 때, 그 점에서의 전기장은 로 정의 된다. 한 편, 그 점의 전위 는 단위 전하당의 위치 에너지로 정의된다. 전기장 내에는 같은 전위를 갖는 점들이 존재한다. 이 점들을 연결하면 3차원에서는 등전위면을 , 2차원에서는 등전위선을 이룬다. 전기력선이나 등전위면은 전기장 내에서 무수히 많이 그릴 수 있다. 하나의 점, 전하 가 있는 점을 중심으로 하는 방사선이며(그림 (a) 참고), 등전위면은 점을 중심으로 하는 동심구면이 된다.의 점 전하와 의 점 전하가 공간에 놓여 있을 때는 그림(b)와 같은 전기력선과 등전위면을 그릴 수 있다.

등전위면 위에서 전하를 이동시키는 데 필요한 일은 0이므로, 그 면에 접한 방향에는 전기장의 값이 없다. 전기장의 세기는 그 면에 수직이다. 전기장이 일을 한다는 것은 정전하가 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동해가는 경우이므로, 전기력선은 전위의 높은 곳에서 낮은 곳으로 향한다. 따라서 전기장 의 방향은 그 점에서 전위 가 가장 급격히 감소하는 방향이며, 그 방향으로의 미소변위를 이라 하면, 와 사이의 관계식은

(1)

또는,

(2)

이다.

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