3.2 전기와 자기1.실험내용자석놀이① 막대자석 위에 유리판을 놓고, 철가루를 뿌린 후, 유리판을 가볍게 두들겨 본다.- 철가루의 변화하는 모양을 관찰할 때 흰 종이를 대고 관찰하면 더욱 자세하게 관찰 할 수 있다.② 막대자석 2개를 다른 극끼리 마주보게 한 후 또는 나란히 놓고 철가루를 뿌려 본다.③ 같은 극끼리도 위와 같이 놓고 철가루를 뿌려 본다.④ 철가루가 늘어선 모양을 그려 본다.*물음*① 자석의 극을 찾는 방법을 이야기해 보자.- 나침반을 이용한다.② 자석의 두 극 사이에 작용하는 힘의 방향과 세기는 어떠한가?- 다른 극끼리는 잡아당기는 힘이고 같은 극끼리는 밀어내는 힘이다.힘의 세기는 같다.③ 자석의 성질을 이용하여 정보를 기록하는 것에는 어떠한 것들이 있는지 조사해 보자.- 전기자동차, 고속열차, 냉장고, 나침반, 스피커, 자기부상열차, 전화카드 등전지와 전구① 불이 켜지는 회로를 찾아보자.-예상: 1번 회로만 전구에 불이 들어올 것이라고 예상했다.-결과: 1, 3, 4번 회로에 불이 들어 왔다.① 전지 2개와 전구 1개를 전선으로 어떻게 이으면 불이 켜질 것인가를 생각해 본 다. -직렬이나 병렬로 연결해도 불이 켜진다. 전선이 전지의 +극과 -극에 연결되 어야한다.② 전지 2개를 직렬로 연결하여 불을 켜 본다.- 전지 1개로 켰을 때보다 불이 밝게 켜진다.③ 전지 2개를 병렬로 연결하여 불을 켜 본다.- 불이 직렬 연결하여 켰을 때 보다 어둡다.④ 전지 1개로 불을 켰을 때의 불의 밝기와 비교해 본다.?어느 경우가 더 밝은가?- 전지 2개를 직렬연결 한 경우 전지 1개로 불을 켰을 때보다 더 밝다.전지 1개로 불을 켰을 때는 전지 2개를 병렬연결 했을 때와 밝기는 같다.전기회로① 전지 1개에 전구 2개를 직렬로 연결하여 불을 켜보고, 전구 1개를 연결하였을 때의 밝기와 비교한다.- 전지 1개로 불을 켰을 때 보다 전구 2개를 연결하여 불을 켰을 때 전구의 밝기 가 어둡게 된다.② 불이 켜져 있는 두 전구 중에서 전구 하나를 소켓에서 빼어 본다.- 전구에 불이 켜지지 않을 것이라 예상했다.?남은 전구의 불은 어떻게 되는가?- 예상대로 전구에 불이 켜지지 않았다.③ 전지 1개에 전구 2개를 병렬로 연결하여 불을 켜고, 전구 1개를 연결하였을 때와 불의 밝기를 비교해 본다.- 전지 1개에 전구 2개를 병렬로 연결할 때와 전구 1개를 연결했을 때 불의 밝기 는 비슷한 것으로 보여 같다고 결론을 내렸다.④ 불이 켜져 있는 두 전구 중에서 전구 하나를 빼면 다른 전구의 불은 어떻게 되는지 알아본다.- 불이 켜진다.⑤ 전지 2개와 전구 2개를 각각 직렬, 병렬로 연결하여 불의 밝기를 비교하여본다.- 전지: 직렬 / 전구: 병렬로 연결하면 가장 밝다.전지: 직렬 / 전구: 직렬로 연결하면 중간 밝기이다.전지: 병렬 / 전구: 병렬로 연결하면 중간 밝기이다.전지: 병렬 / 전구: 직렬로 연결하면 가장 어둡다.*물음*① 전기 회로에서 전지, 스위치가 하는 일은 무엇인가?- 전지가 하는 일: 전지 내부에서 일어나는 화학 반응에 의해 일정한 전압을 유지시켜 회로에 계속 전자가 흐를 수 있게 한다. 전지는 전류가 계속해서 흐르도록, 전위차를 일정하게 유지시켜 준다. 전기회로에서 전구의 불을 켜는 역할을 한다.- 스위치가 하는 일 : 전기 회로를 잇고 끊는다.② 불이 켜질 수 있는 전기 회로의 특징은 무엇인가?- 전지의 한 극에서 다른 극까지 전기가 흐를 수 있게 이어져 있다. 즉, 전선과 전지가 잘 연결되어야 한다. 전지가 방향이 알맞게 연결되어야 한다.③ 전지 1개와 전구 1개를 연결한 회로에서 전구 1개를 더 직렬로 연결하면 전구의 밝기는 어떻게 되는가? 그 까닭은 무엇인가?- 1개를 더 연결하면 어둡게 된다. 전류의 값이 줄어들고 각 전구에 걸리는 전압 도 작아지기 때문이다.④ 전지 2개와 전구 2개를 연결할 때, 전구의 밝기가 가장 밝을 때와 가장 어두울 때의 회로도를 그려보자.전류와 자기장① 전지, 전구, 스위치로 전기 회로를 만든다.② 나침반 위에 나침반의 바늘과 나란히 되게 전선을 놓는다.③ 스위치를 닫아 전류를 흐르게 하고, 나침반의 N극이 어느 쪽으로 움직이는지 알아본다.- N극은 시계방향으로 돌아가게 된다.④ 전지의 극을 바꾸어 전류가 흐르는 방향이 반대가 되게 한다.- N극은 위와 반대방향으로 돌아가게 된다.⑤ 스위치를 닫고 나침반 바늘이 N극이 어느 쪽으로 움직이는지 알아본다.?전류의 방향이 바뀌면 나침반 바늘의 N극은 어느 쪽으로 움직이는가?-N극은 반시계방향으로 돌아간다.⑥ 나침반에 전선을 한 번 감는다.⑦전지를 연결한 다음, 나침반 바늘의 N극이 어느 쪽으로 움직이는지 알아본다.- 반시계방향으로 움직인다.⑧전지의 극을 바꾸고 나침반 바늘의 N극이 어느 쪽으로 움직이는지 알아본다.?전류의 방향이 바뀜에 따라 나침반 바늘의 N극이 움직이는 방향은 어떻게 되는가?-전류의 방향이 바뀌어 N극이 움직이는 방향도 바뀐다. 자기장의 방향이 바뀌게 되기 때문이다.①전지 한 개를 연결하여 회로를 만든다.②나침반의 바늘과 전선이 나란히 되게 전선을 나침반 위에 놓고 스위치를 닫는다.③나침반의 바늘이 움직인 각도를 조사하여 표에 기록한다.④스위치를 열고 회로에 전지 두 개를 직렬로 연결한다.⑤스위치를 닫고 나침반의 바늘이 움직인 각도를 조사하여 표에 기록한다.전지의 수1개2개나침반 바늘이 움직인 각도2.5 ?5.0 ??직렬로 연결한 전지의 수에 따라 나침반 바늘이 움직인 각의 크기는 어떻게 되는가? 커진다.⑥나침반에 전선을 한번 감고, 전선에 전지, 전구, 스위치를 연결하여 회로를 만든다.⑦나침반의 바늘과 감긴 전선이 나란히 되게 나침반을 놓고 스위치를 닫는다.⑧나침반의 바늘이 움직인 각도를 조사하여 표에 기록한다.감은 수1번2번3번나침반 바늘이 움직인 각도11.25 ?22.5 ?31.5 ?⑨나침반에 전선을 두 번, 세 번씩 감고 위와 같은 실험을 한 다음, 나침반 바늘이 움직인 각의 크기를 조사하여 표에 기록한다.㉠나침반에 전선을 감은 수가 늘어나면 나침반 바늘이 움직인 각의 크기는 어떻게 되는가? 감은 수가 늘어날수록 움직이는 각도도 커진다.㉡나침반의 바늘이 움직인 각의 크기는 무엇을 뜻하는가?자기장의 세기를 뜻한다.㉢자기장의 세기는 무엇과 관계가 있는가?전지의 수가 많을수록 나침반 바늘이 많이 움직인 것으로 보아 전류가 많이 흐르면 자기장도 세어져서 자기장의 세기는 비례관계이다.*물음*① 전류가 흐르는 전선 주위에는 무엇이 생기는가? 그것은 어떻게 알 수 있는가?- 자기장이 생긴다.전선아래나 위에 나침반을 두었을 때 나침반의 바늘이 움직이는 것은 전선에 전 류가 흐를 때, 그 주위에 자기장이 생기기 때문이다. 자기장의 방향에 따라 나 침반의 바늘의 방향이 달라지는 것을 보면 알 수 있다.② 나침반 위와 밑에 전선을 놓았을 때, 나침반 바늘의 N극이 움직이는 방향이 다른 것으로 보아 무엇을 알 수 있는가?- 전류의 방향이 바뀌었다는 것을 알 수 있다.③ 전류의 방향이 바뀌면 전선 주위에 생기는 자기장의 방향은 어떻게 되는가?- 자기장의 방향도 바뀐다.④ 전류가 흐르는 전선 주위에 생기는 자기장의 방향은 무엇에 따라 달라지는가?- 자기장의 방향은 전류가 흐르는 방향에 따라 달라진다.⑤ 전류가 흐르는 전선 주위에 생기는 자기장의 세기는 무엇에 따라 달라지는가?- 전류의 세기에 따라 달라진다.전류의 세기가 커지면 자기장의 세기도 커진다.⑥정전차폐란?- 도체로 둘러싸서 외부의 전계를 차단시키는 것을 정전차폐라 한다. 정전차폐의 효과에 의해 자동차에 벼락이 떨어졌다고 해도 차 속에 들어 있는 사람은 무사하 다. 고전압의 전류는 차체를 통해 지상으로 흘러, 차 속에 있는 것은 아무 이상 없게 된다.2. 분석전류는 +에서 -로 흐르므로 전구를 + 쪽에 연결해야 불이 들어오는데 거꾸로 전구를 - 쪽에 연결한 회로는 불이 들어오지 않는다. 전지 2개를 직렬로 연결하면 전류의 세기는 2배로 커지지만 병렬로 연결하면 전류 세기에 변화가 없으므로 전지를 직렬로 연결했을 때의 전구 밝기는 병렬로 연결했을 때보다 2배 더 밝다. 전기 회로의 실험에서는 연결을 할 때 직렬연결 시 여러 전구 연결 시 하나라도 불량 연결이 생기면 전기가 통하지 않는다는 것과 병렬연결 시에는 전구 하나가 불량 연결이 되어도 다른 전구에 영향을 주지 않는 다는 것을 알았다. 회로에 전류가 흐르기 위해서는 전기회로에 틈이 없어야 하며, 전지가 방향이 알맞게 연결되어야 하며, 전선과 전지가 잘 연결되어야 한다. 도선이 끊어졌거나 연결 부분의 접촉 나쁘면 전구에 불이 켜지지 않는다.전지의 직렬연결은 불이 밝고, 불이 밝은 대신 전지의 소모가 빠르다.전지의 병렬연결은 불이 어둡다. 불이 어두운 대신 전지를 오래 사용할 수 있다.전지 한 개의 밝기는 전지 두 개를 병렬연결 했을 때의 밝기와 같다. 전지를 직렬연결했을 때는 전지를 병렬연결 했을 때나 전지 한 개의 밝기의 두 배 정도로 밝다.전류와 자기장에 관한 실험에서는 전류가 흐르는 전선 주위에는 자기장이 생김을 나침반이 움직이는 것을 보고 알 수 있었다. 또한 전류의 세기와 자기장의 세기가 비례함을 실험을 통해 확인하였다.3. 심화학습1)빛의 성질?- 직진?:균일한 매질 중에서 광은 직진한다. 직진성에 대해서는 그림자나 장해물 의 반대쪽이 보이지 않는 것 등에서 우리는 일상적으로 경험하고 있다. 바늘구멍을 통해서 카메라의 모습이 나타나는 것을 알 수 있다.
