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직류전압을 건 평행판 축전기에서 변위전류 고찰
Displacement Current in a Parallel Plate Capacitor Biased by DC Voltages 원문보기

과학교육연구지 : 경북대학교 과학교육연구소 = Journal of science education, v.45 no.2, 2021년, pp.219 - 230  

김재동 (계성고등학교) ,  장태훈 (경북대학교) ,  하혜진 (경북대학교) ,  손상호 (경북대학교)

초록
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본 연구에서는 고등학교 학생들의 변위전류에 대한 궁금증에서 출발하여 직류전압이 걸린 평행판 축전기에서 자기장과 축전기에 삽입한 토로이드 코일에 유도되는 유도전압에 관한 몇 가지 공식을 얻었다. 이 공식을 바탕으로 통상적인 실험조건에 맞는 컴퓨터 계산 결과, 자기장은 MBL 장치의 자기장 센서로는 측정이 불가능한 매우 작은 값으로 나왔으나, 유도전압은 저항 R값에 크게 의존하지만 전압센서로 측정이 가능한 범위의 값으로 나타났다. 따라서 직류전원을 사용하여 평행판 축전기에서 변위전류를 확인하기 위해서는 적당한 토로이드 코일을 축전기에 삽입하여 이것에 유도되는 유도전압을 측정하는 방법이 유용하다. 덧붙여서, 직류전압을 평행판축전기에 인가하여 변위전류를 확인하고자 하는 실험에서는 저항 R값의 선택이 매우 중요한 실험변수가 된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we derived several formulas for magnetic fields and induced voltages in a parallel plate capacitor biased by DC voltages. The computer simulation based on the derived formulas reveals that the magnetic fields due to the displacement current fall within the range of 10-10T to 10-9T and...

주제어

#변위전류   #자기장   #유도전압   #평행판 축전기   #직류 전원  

참고문헌 (12)

  1. Bartlett, D. F., & Corle, T. R. (1985). Measuring Maxwell's displacement current inside a capacitor. Physical Review Letters, 55(1), 59-62. 

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  2. Carver, T. R., & Rajhel, R. (1974). Direct 'Literal' demonstration of the effect of a displacement current, American Journal of Physics, 42, 246-248. 

  3. Griffiths, D. J. (2008). Introduction to Electrodynamics (3rd ed.). Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, Inc. 

  4. Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2008). Fundamentals of Physics (7th ed., vol. 2). Hoboken, NJ: Wiley. 

  5. Kim, S., Kim, D., Moon, Y., An, H., Kwon, G., Min, B., & Park, G. (2018). PhysicsII textbook. Seoul: Mirae-n. 

  6. Kwak, S., Ryu, S., Kim, D., An, J., Lee, O., Kim, J., Nam, G., & Kim, I. (2011a). PhysicsII textbook. Seoul: Chunjae Education. 

  7. Kwak, S., Ryu, S., Kim, D., An, J., Lee, O., Kim, J., Nam, G., & Kim, I. (2011b). PhysicsI textbook. Seoul: Chunjae Education. 

  8. Maxwell, J. C. (1861). On physical lines of force. Part I. The theory of molecular vortices applied to magnetic phenomena. Philosophical Magazine, 21(4), 161-175. 

  9. Milsom, J. A. (2020). Untold secrets of the slowly charging capacitor. American Journal of Physics, 88, 194-199. 

    상세보기

  10. Scheler, G., & Paulus, G. G. (2015). Measurement of Maxwell's displacement current. European Journal of Physics, 36, 1-9. 

  11. Siegel, D. M. (2003). Innovation in Maxwell's electromagnetic theory: Molecular vortices, displacement current and light. Cambridge, England: Cambridge University Press. 

  12. Tipler, P. A., & Moska, G. (2008). Physics for Scientists and Engineers (5th ed.). New York, NY: W. H. Freeman and Company. 

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