전기장과 전기력선
전하는 주위 공간에 전기장을 만들고, 그 안에 놓인 다른 전하는 전기력을 받아요. 전하를 끌어다 놓으며 전기장의 방향과 세기가 어떻게 바뀌는지 보고, 전기력선과 등전위선으로 전기장을 읽는 방법을 익혀 보세요. 전위를 높이로 바꾼 3D 지형에서는 전기장이 ‘비탈’처럼 보여요.
2022 개정 교육과정물리학 전기와 자기 · 전하를 띤 입자가 만드는 전기장과 전위차, 전기력전자기와 양자 전자기장 · 전하 주위의 전기장, 전기력선과 등전위면으로 전기장의 세기와 방향 추리물리학 실험 전자기학 · 다양한 전하 분포에 의한 등전위선 그리기고급 물리학 전자기학 · 전위, 등전위면과 전기장
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이하은T 과학 실험실
전하 배치
시험 전하
전극
찾을 전압
찍은 점 (전압계의 (−) 단자는 (−) 전극에 연결 · 탐침을 끌어 같은 전압이 나오는 곳을 찾아요)
전기장
전하가 만드는 공간
- 어떤 지점의 전기장 = 그곳에 놓은 +1 C가 받는 전기력 (단위 N/C)
- (+) 전하 주위에서는 전하에서 멀어지는 방향, (−) 전하 주위에서는 전하로 향하는 방향
전기력
F = qE
- (+) 전하는 전기장 방향으로 힘을 받아요
- (−) 전하는 전기장과 반대 방향으로 힘을 받아요
전기력선
전기장을 선으로
- (+) 전하에서 나와 (−) 전하로 들어가요
- 중간에 끊기거나 서로 교차하지 않아요
- 선이 촘촘할수록 전기장이 세고, 선의 수는 전하량에 비례해요
전위
전기력에 의한 위치 에너지
- 전기장과 반대 방향으로 갈수록 전위가 높아져요
- 두 지점의 전위 차이가 전위차(전압, 단위 V)예요
등전위선
전위가 같은 점을 이은 선
- 전기력선과 항상 수직이에요
- 등전위선을 따라 전하를 옮기면 전기력이 하는 일이 0이에요
- 같은 간격으로 그리면 전기장이 센 곳일수록 촘촘해요
생각해 보기
- ① 탭에서 (+) 시험 전하와 (−) 시험 전하를 같은 자리에서 놓아 보세요. 움직이는 방향이 어떻게 다른가요?
- (+) 전하 하나에서 거리가 2배가 되면 전기장의 세기는 몇 배가 되나요? 화살표 길이와 측정값으로 확인해 보세요.
- ② 탭에서 같은 종류 두 전하와 다른 종류 두 전하의 전기력선을 비교해 보세요. 두 전하 사이 한가운데의 전기장은 각각 어떤가요?
- 전위를 높이로 보았을 때 (+) 시험 전하는 지형의 어느 쪽으로 굴러가듯 움직일까요? 등전위선이 촘촘한 곳의 비탈은 어떤가요?
- ③ 탭에서 찾은 등전위선에 수직으로 선을 그으면 무엇이 될까요? 막대 전극일 때 등전위선의 모양과 간격은 어떤가요?