[ 자연 과학 ] 일반 물리학 실험 - 등 전위선 의 측정 물리 실험 결과 
 [ 자연 과학 ] 일반 물리학 실험 - 등 전위선 의 측정 
 등록 일 : 2013 - 07 - 22 
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 ` 등 전위선 의 측정 ` 
 전위차 를 가진 두 전극 ( 전하 ) 사이 에 는 항상 전기장 이 존재 한다 . 전하량 q 의 하전 입자 가 전기장 내 에서 힘 F 를 받 을 때 , 그 점 에서 의 전기장 은 E 〓 F / q 로 정의 된다 . 한편 , 그 점 의 전위 V 는 단위 전 하당 의 위치 에너지 로 정의 된다 . 전기장 내 에 는 같 은 전위 를 갖 는 점 들 이 존재 한다 . 이 점 들 을 연결 하 면 3 차원 에서 는 등전위면 을 , 2 차원 에서 는 등전 위선 을 이룬다 . 전기력선 이나 등전위면 은 전기장 내 에서 무수히 많이 그릴 수 있 다 . 하나 의 점전하 Q 가 만드 는 전기장 의 전기력선 은 Q 가 있 는 점 을 중심 으로 하 는 방사선 으로 그림 2 . 1 . 1 ( a ) 와 같 으며 , 등전위면 은 Q 점 을 중심 으로 하 는 동심 구면 이 된다 . + Q 의 점전하 와 - Q 의 점전하 가 공간 에 놓여 있 을 때 는 그림 2 . 1 . 1 ( b ) 와 같 은 전기력선 과 등전위면 을 그릴 . .. 
 전위차 를 가진 두 전극 ( 전하 ) 사이 에 는 항상 전기장 이 존재 한다 . 전하량 q 의 하전 입자 가 전기장 내 에서 힘 F 를 받 을 때 , 그 점 에서 의 전기장 은 E 〓 F / q 로 정의 된다 . 한편 , 그 점 의 전위 V 는 단위 전 하당 의 위치 에너지 로 정의 된다 . 전기장 내 에 는 같 은 전위 를 갖 는 점 들 이 존재 한다 . 이 점 들 을 연결 하 면 3 차원 에서 는 등전위면 을 , 2 차원 에서 는 등전 위선 을 이룬다 . 전기력선 이나 등전위면 은 전기장 내 에서 무수히 많이 그릴 수 있 다 . 하나 의 점전하 Q 가 만드 는 전기장 의 전기력선 은 Q 가 있 는 점 을 중심 으로 하 는 방사선 으로 그림 2 . 1 . 1 ( a ) 와 같 으며 , 등전위면 은 Q 점 을 중심 으로 하 는 동심 구면 이 된다 . + Q 의 점전하 와 - Q 의 점전하 가 공간 에 놓여 있 을 때 는 그림 2 . 1 . 1 ( b ) 와 같 은 전기력선 과 등전위면 을 그릴 수 있 다 . 
 등전위면 위 에서 전하 를 이동 시키 는 데 필요 한 일 ( W 〓 qv ) 은 영 ( 0 ) 이 므로 , 그 면 에 접한 방향 에 는 전기장 의 값 이 없 다 . 따라서 , 전기장 의 세기 는 그 면 에 수직 이 다 . 전기장 이 일 을 한다는 것 은 점전하 가 전위 의 높 은 곳 에서 낮 은 곳 으로 이동 해 가 는 경우 이 므로 전기력선 은 전위 가 높 은 곳 에서 낮 은 곳 으로 향한다 . 따라서 , 전기장 E 의 방향 은 그 점 에서 전위 V 가 가장 급격히 감소 하 는 방향 이 며 , 그 방향 으로 의 미소 변위 를 dl 이 라 하 면 , E 와 V 사이 의 관계식 은 
 V 〓 ∫ dE dl 〓 ∫ dE ndl 
 → ^ 
 E 〓( dv / dl ) n 이 다 . 따라서 , 전기장 E 는 등전 위선 ( 면 ) 에 수직 이 된다 . 
 n 은 등전위면 ( 선 ) 에 수직 인 단위벡터 이 다 . 
 편의 상 2 차원 평면 에 대해서 실험 적 인 이론 을 생각 해 보 자 . 즉 , 어느 도체 판 의 두 단자 를 통해서 전류 를 흘릴 때 , 도체 판 내 에서 의 전류 는 포물선 의 방향 으로 전기장 의 … ( 생략 ) 
 방향 을 나타낸다 . 이 포물선 에 수직 인 방향 에 는 전류 가 흐르 지 않 으므로 전위차 도 없 다 . 이 와 같 은 점 을 이 은 선 은 등전 위선 이 된다 . 따라서 도체 판 상 의 두 점 사이 에서 전류 가 흐르 지 않 는다면 , 이 두 점 은 등전 위선 상 에 있 는 점 이 다 . 
 ① 얇 은 도체 판 , 또는 바닥 에 얇 은 철 사망 이 있 는 물 접시 
 ② 검류계 또는 오실로스코프 
 ③ 전원 ( 건전지 6 V , DC 전원 , AC 전원 ) 
 ④ 세 개 의 고정 전극 과 한 개 의 이동 단자 
 ⑤ 여러 모양 의 전극 
 ( 1 ) 도체 판 ( 얇 은 알루미늄 ( Al ) 판 또는 탄소판 이 입혀진 먹지 ) 또는 전도 용액 ( 전해질 ) 을 
 그림 2 . 1 . 2 와 같 은 사각 접시 의 바닥 에 놓 는다 ( 얇 은 도체 판 의 경우 에 는 그 뒷면 에 그래프 용지 를 붙여 놓 고 표식 이 나타날 수 있 게 하 고 , 전도 용액 을 사용 할 때 는 바닥 에 그래프 용지 를 깔 아 놓 고 연한 색연필 로 표시 한다 . ) 
 ( 2 ) 그림 2 . 1 . 2 와 같이 고정 전극 a 와 b 전극 에 전원 을 연결 하 여 전류 가 0 . 1 ~ 0 . 5 A 정도 로 흐르 게 전원 조정 을 하 고 전원 을 off 로 놓 는다 . 
 ( 3 ) 검류계 또는 오실로스코프 의 단자 에 전극 c 와 d 를 연결 한다 . 검류계 의 영점 또는 오실로스코프 의 조정 을 마친 후 사용 한다 . 
 ( 4 ) 전원 을 on 으로 하 고 전류계 에 전류 가 흐르 는 것 을 확인 한 다음 , c 전극 끝 을 적당 한 곳 에 고정 시킨다 ( 편의 상 c 의 끝점 은 전극 a , b 를 잇 는 선상 의 어느 점 에 정하 는 것 이 편리 하 다 ) . 
 ( 5 ) 이동 단자 d 의 끝점 을 적당히 이동 하 면서 검류계 의 바늘 의 이동 상태 를 본다 . 바늘 이 심하 게 이동 하 지 않 는 곳 은 c 점 의 등전위점 에 가까이 왔 음 을 의미 한다 . 다시 정밀 하 게 그 근처 에서 d 를 움직여 가 며 검류계 의 바늘 이 영점 이 되 는 위치 를 찾 는다 . 그래프 용지 에 잘 표시 하 여 두 고 하나 의 등전 위선 을 그린다 . 
 ( 6 ) c 점 의 위치 를 다른 적당 한 위치 에 이동 하 여 놓 고 ( 5 ) 의 실험 을 반복 한다 . 
 ( 7 ) 각 등전 위선 간 의 전위차 가 일정 한 약 10 개 정도 의 등전 위선 을 ∴ Tip Menu 
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