과학(20401)
II. 전기와 자기
9. 자기장 속의 도선에 작용하는 힘
전류가 흐르는 도선이 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전동기의 원리를 설명해봅시다.
[생각열기]
[탐구하기]
(Q) 말굽자석 사이에 알루미늄 포일을 놓은 회로에서 스위치를 닫았을 때 포일은 어떻게 될까요?
포일이 움직인다. 말굽자석이 만드는 자기장에서 전류가 흐르는 도선인 알루미늄 포일이 힘을 받기 때문이다.
(Q) 전기 그네의 양쪽 단자를 전지 1개에 연결하여 회로를 만들었을 때와 전지의 개수를 3개로 늘려 회로를 만들었을 때 전기 그네 움직임에는 어떤 차이가 있을까요?
전지가 1개일 때보다 3개일 때 그네가 더 많이 움직인다.
(Q) 전류의 방향을 바꾸어 전기 그네의 움직임을 관찰해봅시다.
전류의 방향이 바뀔 때 전기 그네의 이동 방향이 바뀐다. 이때 전기 그네의 이동 방향이 자기장에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘의 방향을 나타낸다. 자기장에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘의 방향은 오른손을 이용하여 찾을 수 있다.
(Q) 말굽자석의 개수를 1개에서 2개로 늘렸을 때 어떤 변화가 나타날까요?
자석의 개수가 늘어나 자기장의 세기가 커지면 포일이 받는 힘의 크기가 커져 포일의 이동 거리가 멀어진다.
활동2 - 간이 전동기 만들기
(Q) 코일이 회전하는 원리는 무엇일까요?
에나멜선의 코팅 한 쪽을 반만 벗긴 것으로 인해 코일이 한 바퀴 돌때 반 바퀴는 전류가 흐르고 반 바퀴는 전류가 흐르지 않는다. 전류가 흐르는 동안 코일은 힘을 받아 회전하고, 반 바퀴 회전 후 전류가 흐르지 않아도 관성에 의해 코일은 돌던 방향으로 계속해서 회전한다.
(Q) 우리 생활에서 전동기가 이용되는 것에는 무엇이 있을까요?
세탁기, 선풍기, 전기 자동차 등 전기로 움직이는 대부분의 전기 제품에 사용된다.
[개념정리하기]
1. 자기장 속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘(자기력) : 자석에 의한 자기장과 도선에 흐르는 전류에 자기장이 상호 작용 하여 도선이 힘을 받는다.
1) 방향
도선이 받는 힘(자기력)의 방향 찾기
① 오른손을 펴서 네 손가락을 자기장의 방향과 일치시킨다.
② 엄지손가락을 전류의 방향과 일치시킨다.
③ 손바닥이 향하는 방향이 도선이 받는 힘의 방향이다.
・전류의 방향만 바뀌거나 자기장의 방향만 바뀌면 힘의 방향은 반대가 된다.
・자기장의 방향과 전류의 방향이 모두 바뀌면 힘의 방향은 변하지 않는다.
2) 크기
・전류의 세기가 셀수록, 자기장의 세기가 셀수록 크다.
・전류와 자기장의 방향이 서로 수직일 때 가장 크고, 나란할 때 힘을 받지 않는다.
2. 자기장 속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘의 이용
1) 전동기 : 영구 자석 사이에 있는 코일에 전류가 흐를 때 코일이 힘을 받아 회전하는 장치
2) 스피커 : 진동판에 붙어 있는 코일에 전류가 흐를 때, 영구 자석의 자기장에 의한 힘이 진동판을 진동시켜 소리가 재생되도록 만든 장치
전동기의 원리
https://youtu.be/ormeOcIvbVQ
자석과 구리선
https://youtu.be/ElkVI6ml070
[도전하기]
참고영상
https://youtu.be/lr-NgTYFkbs
내용구성: 이수영(대구 덕화중)