◎ 미리생각해보기

젖은 손으로는 헤어드라이어 등의 전기 기구를 만지지 않는 것이 좋습니다. 왜 그럴까요?

⇒ 우리몸은 전도체이기 때문에 감전될 수 있습니다. 우리몸은 저항이 높은 편이지만 물에 젖은 상태에는 저항이 낮아집니다. 저항이 낮아지면 그 만큼 우리몸에 전류가 흐를 수 있어 감전의 위험이 커집니다. 물에는 여러 가지 염류나 미네랄 등이 녹아있는데, 이러한 성분들이 전기를 흐를 수 있게 합니다.

◎ 실험 전 주의사항!

1. 실험에 포함된 작은 부품이나 시약 등은 삼키지 않도록 주의합니다.

2. 실험에 포함된 준비물은 실험 외 다른 용도로 절대 사용하지 않도록 합니다.

3. 실험용 도구와 시약으로 절대 장난치지 않도록 합니다.

4. 날카로운 도구를 사용할 때는 다치지 않도록 주의합니다.

5. 실험 후에는 주변 지역을 정리하고 손을 깨끗이 씻습니다.

◎ 실험 전 반드시 확인하기!

이번 실험에 필요한 재료들을 확인해주세요.

실험 전 실험보고서를 꼭 읽어주세요.

다음과 같이 선생님이 미리 준비해주세요.
[4Φ빨대 3cm, 5Φ빨대 4cm 길이로 한명에 한 개씩 가질 수 있도록 자릅니다.]
[투명용기의 물 1/2에 황산나트륨 1봉을 넣어 황산나트륨 수용액을 만들어줍니다.]

회로가 완성된 후 두 전선이 접촉되지 않도록 해주세요. 두 전선이 접촉될 경우 LED가 파손될 수 있습니다.

1. 황산나트륨수용액을 준비하고, 광섬유를 적당한 길이로 잘라 4Φ 빨대에 끼워 광섬유 꽃다발을 만들어 줍니다.	2. 원형용기 뚜껑에 침핀으로 2개의 구멍을 뚫고 LED를 끼웁니다. 그리고 용기 옆면에 주사기가 들어갈 수 있도록 송곳을 이용하여 구멍을 뚫어줍니다. (주의! 용기 옆면에 구멍이 작을 경우 구멍에 가위 끝부분을 넣어 돌려주세요.)

◎ 실험방법

3. 스냅과 커넥터의 같은색 전선끼리 연결하고 연결캡을 끼웁니다. 나머지 두 전선을 클립과 연결하고 알루미늄테이프로 고정한 후, 투명테이프를 이용하여 용기 벽면에 붙입니다.	4. LED에 커넥터, 스냅에 건전지를 끼우고 원형용기 뚜껑 밑면에 양면테이프와 투명테이프를 이용하여 붙입니다. (주의! LED의 긴 다리는 커넥터의 빨간선, 짧은 다리는 커넥터의 검은선에 끼웁니다.) (주의! 전지를 용기 뚜껑 밑면에 붙일 때 전지 한쪽 면에 양면테이프를 이용하여 용기 뚜껑에 붙인 후 투명테이프를 이용하여 고정합니다.)

SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

5. 원형용기 뚜껑을 닫고 그 위에 평판 뚜껑을 끼웁니다. 그리고 LED에 자른 5Φ빨대를 끼우고 빨대 안쪽에 광섬유 꽃다발을 넣습니다.	6. 주사기를 이용하여 용기 옆면 구멍에 황산나트륨 수용액을 넣습니다. (주의! 전해질 용액은 1인당 약 20ml 정도입니다.) (주의! 실험이 끝난 후 이온음료나 소금물을 이용하면 재사용이 가능합니다.)

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 황산나트륨 수용액을 넣었을 때 어떠한 현상이 나타나는 가요?

⇒ LED에 불이 켜지고 반대쪽 광섬유 끝에서 빛이 보입니다.

2. 위 실험에서 왜 그런지 이야기 해보세요.

⇒ 전류가 흐르기 위해서는 전류가 흐를 수 있는 길이 필요합니다. 황산나트륨 수용액(전해질 용액)을 붓기 전에는 두 전선이 떨어져 있어 전류가 흐르지 않습니다. 하지만, 황산나트륨 수용액(전해질 용액)을 붓게 되면 전해질 용액의 음이온은(+)극으로, 양이온은 (-)극으로 끌려가서 전류가 흐를 수 있는 길이 생겨 LED에 불에 켜지게 됩니다.

⇒ 광섬유 끝에 빛이 보이는 이유는 광섬유 내부에 전반사가 일어나기 때문입니다.

◎ 원리이해

1. 전해질과 비전해질

구분		전해질	비전해질
정 의		물에 녹아서 수용액이 될 때 전류가 흐르는 물질	물에 녹아서 수용액이 되어도 전류가 흐르지 않는 물질
전기전도성	고체	전류가 흐르지 않는다.	전류가 흐르지 않는다.
	수용액	전류가 흐른다.	전류가 흐른다.
물에 녹였을 때		(+)전하를 띤 입자와 (-)전하를 띤 입자로 나누어지기 때문에 전류가 흐른다.	전하를 띤 입자로 나누어지지 않고 분자 상태로 존재하기 때문에 전류가 흐르지 않는다.
예		염화나트륨, 황산구리(II), 염화수소, 아세트산, 수산화나트륨, 황산나트륨, 암모니아, 황산 등	포도당, 알코올, 설탕, 녹말, 증류수, 요소, 아세톤 등

2. 광섬유

⇒ 광섬유의 중심부에는 굴절률이 높은 유리, 바깥 부분은 굴절률이 낮은 유리를 사용하여 중심부 유리를 통과하는 빛이 전반사가 일어나도록 하는 광학적 섬유입니다. 여기서 전반사란 빛이 굴절률이 큰 물질에서 굴절률이 작은 물질로 입사할 때, 입사각의 특정 각도(임계각)이상이면 그 경계에서 빛이 전부 반사되어 굴절광선은 존재하지 않게 되는 것입니다. 광섬유는 우리 생활에서 인터넷 연결시 사용하는 광케이블에도 쓰이는데, 빛을 이용해 빠른 시간 내 먼 곳까지 신호를 전달할 수 있습니다. 일반적으로 사용하는 구리선 보다 전송속도가 빠르고, 대용량전송도 가능합니다. 하지만 여러 신호들을 빛으로 변화하는 변환장치가 필요하다는 단점이 있습니다.

한밤의 불꽃축제

학습목표

광섬유를 이용하여 예쁜 불꽃을 만들어 보고 전해질 · 비전해질의 특징과 광섬유에 대해 알아봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

젖은 손으로는 헤어드라이어 등의 전기 기구를 만지지 않는 것이 좋습니다. 왜 그렇까요?

◎ 미리생각해보기

원형용기 1개, 평판 뚜껑 1개, 광섬유 1개, 9V전지 1개, 스냅 1개, 커넥터 1개,

LED(7색) 1개, 침핀 1개, 클립 2개, 연결캡 1개, 황산나트륨 수용액,

주사기, 알루미늄테이프, 5Φ빨대, 4Φ빨대, 양면테이프, 투명테이프

(※ 직접 준비하세요 : 가위 또는 칼, 송곳, 깨끗한 물)

◎ 실험준비물

1. 황산나트륨 수용액을 넣었을 때 어떠한 현상이 나타나는가요?

2. 위 실험에서 왜 그런지 이야기 해보세요.

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점