[물리학實驗 레포트(report) 보고서] 쿨롱의법칙2
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실험결과/물리
3강 Coulomb의 법칙
1) 理論(이론)
(1) Coulomb의 법칙
두 개의 점전하 과 가 거리 만큼 떨어져 있을 때, 전하 이 에 작용하는 정전기력 (electrostatic force)은 Coulomb의 법칙에 따라 다음과 같다. 그림 2와 같이 정전기력은 같은 종류의 전하 사이에는 척력이 작용하고, 다른 종류의 전하 사이에는 인력이 작용한다. 또한, 균일한 전기장내에서 전위와 전기장의 관계는 다음과 같다. 정전기력의 방향은 두 전하를 잇는 직선 방향으로 작용한다.
(1)
여기서 는 에서 를 향하는 단위벡터이고, 는 Coulomb 상수이다.
(2) 균일한 전기장 내에서의 전하의 운동
그림 3과 같이 양의 점전하 q가 전기장 의 방향으로 거리 만큼 이동한다고 가정하자. 양의 점전하 에 작용한 전기력 는
(2)
이고, 전기력이 한 일은 다음과 같다.
(6)
(3) 전기 선속과 Gauss 법칙
그림 4와 같이 전기장에 수직한 면적 를 통과…(투비컨티뉴드 )
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다. 가 에 작용하는 힘 은 Newton의 제 3법칙(작용 - 반작용의 법칙)에 의해 와 같다.
(3)
전기력은 보존력이므로 전기력이 한 일은 전기 위치 에너지의 감소와 같다. 식 (1)과 같이 Coulomb의 법칙은 두 전하 사이에 작용하는 정전기력은 두 전하의 크기의 곱에 비례하고 두 전하 사이의 거리의 제곱에 반비례 한다.
(4)
따라서 전위의 definition 즉, 단위전하당 전기 위치 에너지로부터
(5)
로 주어지고, 여기서 ()부호는 전위가 전기장의 방향으로 감소함을 의미한다.