KR101103673B1

KR101103673B1 - 정전기력 측정 장치

Info

Publication number: KR101103673B1
Application number: KR1020110102943A
Authority: KR
Inventors: 박재은; 서지혜; 유승연; 김하예
Original assignee: 박재은; 김하예; 유승연; 서지혜
Priority date: 2011-10-10
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2012-01-11

Abstract

정전기력 측정 장치가 개시된다. 본 발명은, 일정한 간격만큼씩 이격하여 인접 설치되며, 일측으로부터 전달된 전하를 타측으로 전달하는 복수개의 전하 수용체, 및 인접 설치된 두 개의 전하 수용체 사이의 공간에 설치되어, 일측의 전하 수용체로부터 유도된 전하를 타측의 전하 수용체로 전달하는 전하 전달체를 구비한다. 본 발명에 따르면, 대전체에 유도된 정전기력의 크기를 시각적인 방법으로 정량적으로 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 정전기의 발생 여부 및 발생한 정전기력의 크기를 청각적으로도 확인할 수 있게 된다.

Description

정전기력 측정 장치{Electrostatic Force Measuring Device}

본 발명은 정전기력 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대전체에 유도된 정전기력의 크기를 시각적인 방법으로 정량적으로 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 정전기의 발생 여부 및 발생한 정전기력의 크기를 청각적으로도 확인할 수 있는 정전기력 측정 장치에 관한 것이다.

종래 기술에 따른 과학 실험 도구는 마찰 등에 의해 대전체에 유도된 정전기력의 상대적 크기만을 측정하는 기능을 제공하였으나, 학생들의 과학 교육을 위해 과학 실험실에서는 마찰 등에 의해 대전체에 유도된 정전기력의 크기를 정량적으로 측정할 수 있는 실험 도구의 필요성이 있어 왔다.

아울러, 종래 기술에 따른 정전기력 측정 방법은 정전기력의 발생을 시각적으로 확인할 수 있도록 하는 것에 불과하였으나, 정전기의 발생여부 및 발생한 정전기력의 크기를 시각적 뿐만 아니라 청각적으로도 확인할 수 있는 정전기력 측정 장치의 개발이 요구되어 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은, 대전체에 유도된 정전기력의 크기를 시각적인 방법으로 정량적으로 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 정전기의 발생 여부 및 발생한 정전기력의 크기를 청각적으로도 확인할 수 있는 정전기력 측정 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전기력 측정 장치는, 일정한 간격만큼씩 이격하여 인접 설치되며, 일측으로부터 전달된 전하를 타측으로 전달하는 복수개의 전하 수용체; 및 인접 설치된 두 개의 상기 전하 수용체 사이의 공간에 설치되어, 일측의 전하 수용체로부터 유도된 전하를 타측의 전하 수용체로 전달하는 전하 전달체를 포함한다.

바람직하게는, 상기 전하 전달체는 상기 두 개의 전하 수용체 사이의 공간에 매달린 상태로 설치되어 있으며, 상기 일측의 전하 수용체로부터 유도된 전하를 타측의 전하 수용체로 전달함에 있어서, 상기 타측의 전하 수용체의 표면을 타격하게 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전하 수용체는 내부가 비어있는 금속체인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전하 전달체는 상기 두 개의 전하 수용체 사이의 공간에 매달린 상태로 설치되어 진자 운동을 하는 금속 진자인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수개의 전하 수용체 중 최외각에 설치된 전하 수용체에는 전하를 측정하려는 대상 물건이 접촉되는 접촉단이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접촉단은 금속 물질로 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 대전체에 유도된 정전기력의 크기를 시각적인 방법으로 정량적으로 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 정전기의 발생 여부 및 발생한 정전기력의 크기를 청각적으로도 확인할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기력 측정 장치의 구조를 나타내는 도면, 및
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기력 측정 장치의 동작 원리를 설명하는 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기력 측정 장치의 구조를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기력 측정장치는, 고정 프레임(100), 복수개의 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11), 복수개의 전하 전달체(300)를 포함한다.

먼저, 고정 프레임(100)은 나무 재질 등의 부도체로 제작되어야 하며, 고정 프레임(100)의 내부에 형성된 고정틀에는 복수개의 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11)가 고정 설치되어 있다.

아울러, 고정 프레임(100)은 본 발명에 따른 정전기력 측정 장치가 바닥 위에서 지지될 수 있도록 하는 발역할을 하는 고정대(150)를 하단에 구비하고 있다.

전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11)는 내부가 비어 있는 알루미늄 등의 금속체로서 도 2에서와 같이 좌우 대칭된 구조를 구비함과 동시에 좌우 양면은 평평하게 제작되는 것이 바람직하며, 본 발명을 실시함에 있어서 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11)는 두 개의 알루미늄 접시를 마주보도록 포개어 놓은 상태에서 알루미늄 접시의 테두리를 서로 접합함으로써 제작할 수도 있을 것이다.

여기서, 알루미늄 접시의 높이는 1.5cm 정도로서, 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11)의 높이는 3cm 정도가 되는 것이 바람직하며, 알루미늄 접시의 지름은 10cm 정도가 됨으로써, 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11)의 지름이 10cm가 되도록 함이 바람직할 것이다. 아울러, 복수개의 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11) 사이의 간격은 2~3cm 정도가 되는 것이 바람직하다.

이와 같이 제작된 복수개의 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11)는 고정 프레임(100) 내부의 고정틀에서 일정한 간격으로 이격하여 인접 설치되며, 일측의 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11)로부터 전달된 전하를 타측으로 전달하는 역할을 수행한다.

한편, 인접한 두개의 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11) 사이에는 각각 전하 전달체(300)가 설치되어 있다. 구체적으로, 전하 전달체(300)는 인접한 두 개의 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11) 사이의 공간에서 고정 프레임(100)에 고정된 10~15cm 길이의 명주실 등의 끈(350)에 매달린 상태로 설치되어 있으며, 전하 전달체(300)는 일측의 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11)로부터 유도된 전하를, 진자 운동을 통해 타측의 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11)의 표면을 타격함으로써 타측의 전하 수용체에 전달하게 된다.

본 발명을 실시함에 있어서는, 전하 전달체(300)는 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11)와 같은 재질의 금속으로 제작하는 것이 바람직하며, 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11)가 알루미늄 재질로 제작된 경우에 전하 전달체(300)는 알루미늄 구로 제작하는 것이 바람직할 것이다. 전하 전달체(300)는 그 무게가 가벼울수록 진자 운동을 쉽게 할 수 있으므로, 알루미늄 호일을 작게 뭉쳐서 2~3mm의 지름을 갖는 알루미늄 구의 형태로 제작하는 것이 바람직하다.

한편, 복수개의 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11) 중 최외각에 설치된 전하 수용체(200-1)에는 전하를 측정하려는 대상 물건이 접촉되는 접촉단(250)이 도 1에서와 같이 부착되어 있으며, 접촉단(250)은 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11)와 동일한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명을 실시함에 있어서, 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11)를 알루미늄 재질로 제작한 경우에는 접촉단(250)은 알루미늄 호일을 도 1에서와 같이 직사각형의 형태로 재단한 것으로 최외단의 전하 수용체(200-1)의 외면에 부착할 수도 있을 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기력 측정 장치의 동작 원리를 설명하는 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기력 측정 장치의 동작 원리를 설명하면, 먼저, 실험자는 에보나이트 막대, 털가죽, 명주천 등의 각종 마찰을 통해 정전기를 발생시킬 수 있는 도구들을 활용하여 해당 도구 또는 다른 대전체에 정전기를 발생시킨다.

그 다음 정전기가 발생된 대전체에서의 정전기력을 측정하기 위해 실험자는 도 1에서의 최외각의 전하 수용체(200-1)에 부착된 접촉단(250)에 대전체를 접촉시킨다.

이에 의해 전하 수용체(200-1)에는 정전기가 유도되며, 해당 전하 수용체(200-1)에 유도된 정전기는 인접 설치되어 있는 전하 전달체(300)를 대전시킨 후에 반대쪽(왼쪽)으로 밀어내게 된다.

대전된 전하 전달체(300)는 진자 운동을 하며 인접한 전하 수용체(200-2)의 표면을 타격하게 되고, 전하 전달체(300)로부터 전하를 전달받은 전하 수용체(200-2)는 다시 인접 설치되어 있는 전하 전달체(300)를 대전시킨 후에 반대쪽(왼쪽)으로 밀어내게 된다.

이와 같은 과정은 전하 전달체(300)를 통해 인접한 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11)에 전달되는 전하가 소멸될 때까지 반복되므로, 대전체를 접촉단(250)에 접촉시킨 후에 실험자는 진자 운동을 보이는 전하 전달체(300)의 개수를 파악함으로써 해당 대전체에서의 정전기력의 크기를 측정할 수 있게 된다.

즉, 대전체의 정전기력이 강할수록 접촉단(250)으로부터 먼 거리에 있는 전하 전달체(300)까지 진자 운동을 하게 되므로, 실험자는 자신이 실험한 대전체의 정전력을 시각적으로 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 전하 전달체(300)가 전하 수용체(200-1,200-2,...,200-11)를 타격함으로써 발생하는 소리에 의해 청각적으로도 확인할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서의 정전기력 측정이 보다 정밀하게 되기 위해서는 전자 전달체의 진자 운동이 방해되지 않도록, 실험 환경에서의 대기 조건을 가급적 낮은 습도 조건으로 유지하며, 대류 현상 등의 주변의 공기의 흐름에 의한 영향이 최소화되도록 함이 바람직할 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100: 고정 프레임, 150: 접촉단,
200: 전하 수용체, 250: 접촉단,
300: 전하 전달체, 350: 끈.

Claims

일정한 간격만큼씩 이격하여 인접 설치되며, 일측으로부터 전달된 전하를 타측으로 전달하는 복수개의 전하 수용체; 및
인접 설치된 두 개의 상기 전하 수용체 사이의 공간에 설치되어, 일측의 전하 수용체로부터 유도된 전하를 타측의 전하 수용체로 전달하는 전하 전달체
를 포함하는 정전기력 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 전하 전달체는 상기 두 개의 전하 수용체 사이의 공간에 매달린 상태로 설치되어 있으며,
상기 일측의 전하 수용체로부터 유도된 전하를 타측의 전하 수용체로 전달함에 있어서, 상기 타측의 전하 수용체의 표면을 타격하게 되는 것인 정전기력 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 전하 수용체는 내부가 비어있는 금속체인 것인 정전기력 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 전하 전달체는 상기 두 개의 전하 수용체 사이의 공간에 매달린 상태로 설치되어 진자 운동을 하는 금속 진자인 것인 정전기력 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 전하 수용체 중 최외각에 설치된 전하 수용체에는 전하를 측정하려는 대상 물건이 접촉되는 접촉단이 구비되는 것인 정전기력 측정 장치.
제5항에 있어서,
상기 접촉단은 금속 물질로 제조되는 것인 정전기력 측정 장치.