◎ 미리생각해보기

아래 사진은 과일전지입니다. 과일전지를 이용하여 어떻게 LED를 킬 수 있을까요?

과일 전지의 아연판은 오렌지에 들어 있는 시트르산과 타르타르산 등의 산성 성분과 만나면 부식되고, 이 과정에서 가지고 있던 전자를 내보냅니다. 그리고 이 전지는 아연판과 구리판을 연결한 집게전선을 통해 구리판으로 옮겨갑니다. 즉, 아연판의 전자가 구리판으로 이동하면서 전류가 발생되는 것입니다. 과일전지와 유사한 원리인 숯전지를 만들어볼까요?

◎ 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.

염화나트륨수용액은 농도가 진할수록 좋습니다.

작동 팁
① 모터가 작동하지 않으면 프로펠러를 살짝 돌려 작동에 도움을 줍니다.
② 프로펠러가 모터 축에 깊게 끼워져 있으면 돌아가지 않습니다.

5. 2번에서 준비한 와셔를 연결한 전선을 활성탄 위에 올린 후, 스포이트로 염화나트륨용액을 3~5ml 고르게 떨어트려줍니다. (주의- 와셔가 활성탄 중심에 놓여야 합니다.)	6. 키친타올을 복주머니 형태로 만들어줍니다. (주의- 활성탄이 밖으로 나오지 않도록 주의합니다.)

7. 알루미늄호일을 이용하여 동일한 방법으로 감싸 숯전지 만든 후 지퍼백에 넣어줍니다. (주의- 알루미늄호일의 나머지 부분이 너무 많으면 잘라 정리해주세요.)	8. 7번의 숯전지와 모터를 그림과 같이 연결합니다. (주의- 몸통에 연결하는 집게전선의 위치에 따라 실험결과가 달라질 수 있으니 다양한 위치에 연결해보며 적절한 위치를 찾아주세요.)

1. 물을 투명컵(12oz)에 두 번째 선까지 준비한 후, 염화나트륨을 넣어 완전히 녹입니다. 활성탄은 1인 종이컵(2.5oz) 1컵으로 나누어 준비합니다. (주의- 실험 진행과정에서 준비해놓은 것을 쏟지 않도록 주의합니다.)	2. 1개의 집게전선 한쪽 집게를 잘라 피복 한 후, 와셔를 감아 연결합니다.

◎ 실험방법

3. 알루미늄포일을 바닥에 펼쳐 놓습니다. 1번에서 준비한 염화나트륨 용액에 키친타올을 적셔 잘 펼친 후 알루미늄포일 위에 놓습니다. (주의- 염화나트륨용액을 넉넉하게 적셔줍니다.)	4. 키친타올 위에 1번에서 준비한 활성탄을 소복하게 쌓아줍니다. (주의- 키친타올에서 벗어나지 않도록 중심에 활성탄을 쌓아줍니다.)

9. 투명컵 뚜껑을 거치대로 이용하여 배치한 후 프로펠러를 꽂아줍니다.	10. 숯전지를 손으로 쥐어 모터를 작동시켜봅니다. (주의- 모터가 작동하지 않을 시, 손으로 프로펠러를 살짝 건드려 초기 움직임을 제공해줍니다.)

11. 사용 후 투명컵에 넣어 보관합니다. 집에서 소금물을 만들어 이전 방법과 동일하게 공급해주면 반영구적인 사용이 가능합니다.	12. 완성.

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

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 숯전지에 프로펠러를 붙인 모터를 연결하였을 때 어떤 현상이 일어나나요?

⇒ 숯이 (+)극, 알루미늄포일이 (-)극이 되어 전류가 흘러 프로펠러가 회전하게 됩니다. 전압이 약해 작동하지 않을 때 숯전지를 누르면 전압이 높아져 프로펠러의 회전이 더 빨라집니다. 전압은 염화나트륨수용액의 농도에 따라 달라질 수도 있습니다.

2. 숯전지에서 숯(활성탄)은 어떤 역할을 하나요?

⇒ 알루미늄이 잃은 전자는 숯에서 염화나트륨수용액의 수소이온과 결합하게 됩니다. 전류는 전자의 흐름에 의해 발생하는 것 이므로 숯은 전류가 흐를 수 있는 전선 역할을 합니다.

3. 숯전지를 계속해서 작동시키면 알루미늄포일은 어떻게 되나요?

⇒ 알루미늄이 이온화되어 전자를 방출하면서 생성되는 전류에 의해 숯전지가 작동하게 되는데, 계속해서 작동시킨 후 알루미늄포일을 벗겨 빛에 비추어보면 아주 작은 구멍이 무수히 뚫려있는 것을 볼 수 있습니다.

4. 친구들의 숯전지를 여러개 연결하면 어떻게 될까요?

⇒ 숯전지를 여러개의 직렬연결하면 전류와 전압의 세기가 커져 모터의 회전속도가 빨라지게 됩니다.

◎ 원리이해

1. 산화, 환원반응

⇒ 산화와 환원반응은 동시에 일어납니다. 전자를 잃은 쪽은 산화되며, 전자를 얻은 쪽은 환원됩니다. 이 때 잃은 전자수와 얻은 전자 수는 동일합니다.

① 산화반응 : 산화되기 쉬운 금속을 이온화 경향이 큰 금속이라고 합니다. 전자를 쉽게 잃어 (-)극을 이루며, 산소와 쉽게 결합하는 반응을 산화반응이라고 합니다.

② 환원반응 : 전자를 얻어 (+)극을 이루며, 산소를 제거하는 반응을 환원반응이라고 합니다.

→ 숯전지에서는 알루미늄호일이 전자를 잃는 산화반응을 하여 (-)극을, 숯에서 전자를 얻는 환원반응을 하여 (+)극을 이루게 됩니다.

학습목표

산화, 환원 반응에 대해 알아보고,

숯전지를 만들어봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

아래 사진은 과일전지입니다. 과일전지를 이용하여 어떻게 LED를 킬 수 있을까요?

◎ 미리생각해보기

키친타올, 알루미늄포일, 염화나트륨, 와셔, 집게전선, 모터, 프로펠러, 하드스틱, 스포이트

지퍼백, 활성탄, 투명컵, 투명컵 뚜껑, 투명컵, 종이컵

(※ 직접 준비하세요 : 가위, 물 )

◎ 실험준비물

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 숯전지에 프로펠러를 붙인 모터로 연결하였을 때 어떤 현상이 일어나나요?

2. 숯전지에서 숯은 어떤 역할을 하나요?

3. 숯전지를 계속해서 작동시키면 알루미늄포일은 어떻게 되나요?

4. 친구들이 숯전지를 여러개 연결하면 어떻게 될까요?

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점