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[물리학]등전위선

등록일 : 2012-04-10
갱신일 : 2012-04-10


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[물리학]등전위선
1. Abstract

전기 마당이라는 개념을 도입하여 서로 떨어진 전하 사이에 미치는 힘을 이해하도록 하는 것이 편리하다. 즉 전하가 있으면 그 주위에는 전기장이 생기고, 이 전기장 내에 다른 전하가 있으면 그 전하는 전기 마당에 의해 영향을 받게 된다고 생각한다. 정량적으로 전기마당은 (+1) 쿨롱의 단위 전하가 받는 힘으로 정의하면, 따라서 전기력과 전기 마당사이에는 비례관계가 성립하고 비례상수는 힘을 받는 전하의 전하량이다.
이 실험에서는 도체판에 전류를 흐르게 하여, 그 위에 등전위선과 전기력선을 그리고 전기장과 등전위선에 관한 성질을 알아보도록 한다.

2. Theory

전기장은 벡터량이다. 어느 한 곳에서의 전기장을 E(V/m)라고 하면 이는 정의에 의해 +1 쿨롱(C)의 전하를 그 곳에 가져왔을 때 전하가 받는 힘의 크기가 E(N/C)이고 방향도 E의 방향이 된다. 이제 전기마당이 과 인 두 지점 사이에 +1 C 의 전하를 등속도로 옮기는데 드는 일을 전위차라고 정의한다. 전하를 등속도로 옮기기 위해서는 전하가 받는 전기력과 반대 방향으로 같은 크기의 힘을 가해 줘야만 하므로 전위차는 이 힘이 한 일

이 되며, 이 전위차는 에서 로 전하를 옮기는 경로에는 무관하다.
만약 전기장이 0 이 아닌 인접한 두 곳에서의 전위가 같다면, 전기장과 두 지점간의 변위가 서로 수직(E ⊥ dr)인 것을 의미한다. 즉, 등전위의 점들을 이으면 등전위면이 되는데 이 등전위면위의 각 지점에서의 전기마당은 등전위면에 수직이다. 전하에 의한 각 지점에서의 전기장 벡터를 연속적으로 이어 놓은 선을 전기력선이라고 부른다. 따라서 전기력선과 등전위면은 서로 수직으로 교차한다. 균일한 전기장의 경우 전기력선은 등간격의 직선이 되고 등전위면은 이에 수직한 등 간격의 평면이다. 점전하로부터의 전기력선은 방사상의 직선이고 촘촘히 모이는 곳(즉, 전하에 가까운 곳)에서는 전기장의 크기가 크다. 등전위면은 전…(생략)
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