[물리학실험] 등전위선 측정
![[물리학실험] 등전위선 측정-1](https://images.happyhaksul.com/thumb/441/440491-0001.gif)
![[물리학실험] 등전위선 측정-2](https://images.happyhaksul.com/thumb/441/440491-0002.gif)
![[물리학실험] 등전위선 측정-3](https://images.happyhaksul.com/thumb/441/440491-0003.gif)
![[물리학실험] 등전위선 측정-4](https://images.happyhaksul.com/thumb/441/440491-0004.gif)
![[물리학실험] 등전위선 측정-5](https://images.happyhaksul.com/thumb/441/440491-0005.gif)
분야
hwp2.장치 및 기구
3.이론
4.실험 방법
정전기학의 중요한 발견은 모든 전하를 띤 물체는 주변에 영향을 미치는 영역을 형성한다는 사실이다. 이 영역 안에 다른 전하가 들어오면 그 전하는 두 전하들의 부호에 따라 당기거나 밀치는 힘이 작용한다. +Q의 전하를 가진 물체가 형성하는 힘의 장을 그려보기 위해서는 어떤 시험전하 +q0가 필요하다. 힘의 장은 벡터장이기 때문에 공간의 모든 점에서 크기와 방향을 갖는다. [그림 1-1]은 시험전하 +q0에의한 힘의 장 (전기장)의 모양이다.
이러한 힘의 장을 그리는 데는 한 가지 문제가 있다. 그것은 사용된 시험전하 +q0의 크기에 따라 장의 세기가 달라지는 것이다. 이러한 문제로 전기력 장을 그리는 대신
E = F / q0 (1-1)
와 같이 정의되는 전기장을 사용한다. 전기장도 역시 벡터장으로 그 크기는 시험전하 +q0의 크기와는 상관없이 일정한 형태를 유지한다. 전기장의 세기는 전기장의 source에 해당하는 점전하 Q의 크기에 비례하며, 임의의 점에서의 방향은 시험전하가 그 점에서 받게 될 힘의 방향과 같다. 즉 +Q에 의한 전기장의 모양은 +Q에 의한 힘의 장의 모양과 똑같이 나타난다. 그러나 두 벡터장의 크기는 다음과 같이 q0배만큼 차이가 난다.
E = F / q0 = 1 /4πε * Q / r² (1-2)
등전위선(면)이란 전위가 같은 선(면)을 의미하며 등전위선(면)에 있는 임의의 두 점을 도선으로 연결하면 전류가 흐르지 않는다. 이는 높이가 같은 두 지점이 있을 때 공이 한 점에서 다른 점으로 움직이지 않는 것과 같다.
전위란 단위 전하당의 퍼텐셜에너지로 정의 된다. 따라서 두 점간의 전위가 같다면(등전위) 두 점간의 퍼텐셜에너지 차이가 없다는 의미이다. 따라서 등전위선(면)상에서 전하를 이동 시키는데 필요한 일은 0이며 그 면에 접한 방향으로는 전기장의 세기가 0이 된다. 그러므로 전기장의 방향은 항상 등전위선(면)에 수직한 방향이 된다. 전기장이 일은 한다는 것은 (+)의 전하가 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 향한다. 따라서 전기장 E의 방향은 그 점에서 전위 V가 가장 급격히 감소하는 방향이다.