과학탐구교실(5학년)지도 내용(학생용 학습지포함)

목차

1. 탐구개요 및 이론적 배경

2. 기본활동
가. 간이 전동기 만들기
나. UFO 자석팽이 만들기

본문내용

자기장은 자석이 있어야 형성되지만 전류 주변에 형성되기도 한다. 전류에서 자기장이 만들어진다는 사실은 덴마크의 과학자이자 교수였던 한스 외르스테드에 의해 밝혀졌다. 1820년 4월 21일, 코펜하겐 대학에서 실험 강의를 하던 외르스테드는 의도치 않게 새로운 사실을 알아냈다. 볼타전지의 양극과 음극 기둥을 잇는 철사에 전류를 흘려보내자 그 옆에 나란히 놓여 있던 나침반의 바늘이 시계방향으로 90도 회전한 것이다. 전류의 방향을 바꾸자 바늘은 다시 순식간에 180도 회전했다. 이는 전류의 흐름이 자기장을 발생시킨다는 사실을 보여주는 결과였다.
전류가 흐르면 형성되는 자기장은 전류의 세기나 방향에 따라 달라진다. 도선에서 전류가 흐르는 방향과 그 주위에 형성되는 자기장의 방향은 서로 평행할 수 없는데, 만일 직선 전류가 흐르고 있다면 자기장은 그 주변을 원형으로 흐르게 된다. 이 방향은 앙페르의 오른나사법칙으로 설명할 수 있다. 오른손 엄지손가락으로 전류의 방향을 가리키면, 자기장은 나머지 네 손가락이 주먹을 쥐는 방향으로 흐르는 것이다.
나사못 전동기 실험에서 보면 나사못이 힘을 받아 회전하는 운동에너지를 얻었다. 이것이 전기에너지를 운동에너지로 변환시켜 회전운동을 하는 전동기의 기본 원리다. 실험에서 전지에 걸친 나사못에 전류가 흐르면서 약한 자기장이 생긴다. 이 자기장이 아래에 놓인 네오디뮴 자석의 자기장과 만나 서로 당기거나 밀어내면서 나사못이 회전하게 된다. 이 때 자기장과 전류 때문에 나사못에 받는 힘은 전류의 방향에 따라 달라진다. 전류가 위에서 아래로 흐를 경우 힘은 시계 방향으로, 아래에서 위로 흐를 경우 시계 반대 방향으로 작용한다. 때문에 전지의 (+)극과 (-)극을 반대로 실험하면 철사가 반대방향으로 회전하는 것이다.
전동기는 현재 우리 삶에서 가장 편리한 동력원 중 하나로 자리매김했다. 전동기에는 직류를 사용하는 직류 전동기, 교류를 사용하는 교류 전동기가 있는데 나사못 전동기는 직류 전동기의 원리를 이용한 것이다.

참고 자료

없음