실험의 목적
양 pail 사이에 고전압에 의해 유도되어진 전하를 측정하여 물체와 안쪽 pail 사이의 전하의 관계를 알 아 보는 것이다. 서로다른 전압으로 유도되어진 도체구 주변의 전위를 측정하여 도체구의 전하 분포를 알아본다.
Faraday Ice Pail
Michael Faraday에 의하여 최초로 고안되었으며 원통으로 된 두 개의 그물망으로 이루어 져 있으며 외부 그물망은 shield 라고 불리며 이것은 접지 되어 있을때 방전이나 잔여전하를 제거 할 때 쓰인다. 안쪽 그물망의 지름은 10 cm 이고 높이는 15 cm 이다. 대전되어 있는 물체를 안쪽 그물망(pail) 안에 집어넣을 경우 그림 2 처럼 안팎 그물망에 같은 크기의 서로 다른 전하로 대전되고 전위차가 생긴다. eletrometer 는 반드시 접지 되어야 한다.
Dangerous!!!
주의!!! 고전압이 사용되고 있으므로 실험에 주의를 바랍니다.
그림 1. Faraday Ice Pail 그림 2. Conductive sphere
Eletrostatics Voltage Source Eletrometer
실험1. Ice pail주위에 분포하는 전하
실험 전 예비지식
전하량은 전위차와 비례하므로 전위차를 앎으로 간접적으로만 전하량을 측정 할 수 있다.
실험 시작하기 전 pail 은 접지 되어야 한다. ice pail 이 electrometer 에 연결 될 때는 electrometer 가 접지 되어있다. 따라서 실험 중에 방전을 시키고자 할 때는 eletrometer 의 ZERO 버튼을 누르거나 아래의 그림처럼 양 pail을 동시에 손가락으로 접촉 한 후 안 쪽부터 손가락을 떼면 방전이 된다. (주의 : eletrometer 가 접지 되었는 가는 꼭 확인 할 것)
그림 1-a : 접지 그림 1-b 장치구성 1-c 회로도
1. 위의 그림2 처럼 eletrometer, Faraday Ice Pail와 voltage source를 연결한다. electrometer와 ice pail이 접지가 되어 있는 지를 확인한다. 접지가 제대로 되어 있고 방전이 되어 있다면 electrometer의 바늘은 0 를 가르키게 된다. 그렇지 않다면 ZERO 버튼을 눌러 방전을 시켜준다.
2. 언제나 처음 시작 할 때는 electrometer 의 측정범위(voltage range)는 가장 높은 값인 100 V에 고정하고 필요에 따라 감소시킨다. 일반적으로 아나로그 장치는 측정값이 측정범위의 1/3 이나 2/3 일 때 가장 좋은 값이 얻어 진다.
3. Pail의 외부에서의 전위 변화, 두 pail사이의 전위, 안쪽 pail내부의 전위를 잰다.
4. Pail에 인가되는 전압을 바꾸어 측정한다.(고전압이므로 손에 접촉되지 않게 주의한다.)
5. Pail에 인가되는 전압의 극성을 바꾸어 3,4과정을 반복한다.
Question 1. 어떻게 하면 pail에 가장 근접하게 probe를 가져갈 수 있을까?
Question 2. 접지를 효율적으로 시킬 수 있는 방법은?
실험 2 : Conductive sphere에 유도된 전하
실험목적
이 실험의 목적은 도체구 주변의 전하밀도의 변화를 측정함으로써 물체의 표면에 분포하고 있는 전하의 분포를 알아보는 것이다.
실험 세팅 회로도 2
1. 실험을 시작하지 전에는 반드시 ice pail을 적당히 접지 시키고 eletrometer의 접지도 확인한다.
2. 서로 다른 전압으로 대전된 두 개의 알루미늄구 주변의 전위를 측정한다.
3. 두 개의 알루미늄 구를 10cm, 30cm, 50cm 떨어뜨려 실험을 계속한다.
4. 측정구를 다시 1000V, 2000V, 3000V로 바꾸어 측정한다.
Question 1. 어떻게 하면 도체구에 가장 근접하게 probe를 가져갈 수 있을까?
Question 2. 접지를 효율적으로 시킬 수 있는 방법은?
Explanation of each components