◎ 미리생각해보기

자기력으로 회전운동을 만들 수 있는 기구인 [호모폴라 애니메이션]는 오늘날 전동기의 시초입니다. [호모폴라 전동기]라고도 불리는 이것은 누가 만들었을 까요?

1821년, 영국왕립학회에서 한 과학자가 자기력으로 회전운동을 만들 수 있는 기구를 선보였다. 이 기구는 오늘날 전동기의 시초로, ‘호모폴라 전동기’라 불렸다. 이 기구를 만든 과학자는 오늘날 ‘전자기학의 아버지’로 불리는 마이클 패러데이(Michael Faraday, 1791~1867)다. 그의 이름을 따 ‘패러데이 디스크’로도 불린 이 장치는 한 방향으로 꾸준히 전류를 흘려주면 전동기가 회전운동을 한다. ‘호모폴라 애니메이션’은 이 원리를 응용해 만든 실험이다.

◎ 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!

황산나트륨 수용액 제조법: PE병에 황산나트륨을 넣고, 물을 가득 넣어 흔들어 황산나트륨은 완전히 녹여줍니다.

1. 우드락보드에 양면테이프를 이용하여 도안을 붙입니다.	2.도안의 ‘자석’이라 쓰인 둥근부분을 이쑤시개를 이용하여 그림과 같이 뚫어줍니다.

◎ 실험방법

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3. 붙어있는 자석 2개의 앞뒤에 펜을 이용하여 표시를 합니다. 표시한 부분이 위로 보이도록 하여 2번 과정에서 뚫어놓은 위치에 끼우고, 은박테이프를 뒤에 붙여 고정합니다.	4. 건전지에 스냅을 끼우고 건전지 그림이 있는 도안 위에 양면테이프를 이용하여 붙입니다.

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

5. 건전지 전선의 끝에 사진과 같이 클립을 연결한 후 은박테이프로 감싸줍니다.	6. 은박테이프를 3cm길이로 3개 잘라 용기의 안쪽에 그림과 같이 붙입니다.

7. 용기 안에 황산나트륨수용액을 20ml넣은 후 전자기력 도안 위에 올려놓습니다. 이쑤시개를 이용하여 반짝이를 조금 넣어줍니다.	8. 건전지의 검은색 전선[(-)극]이 연결된 클립을 용기의 바깥쪽에 그림과 같이 끼웁니다. 빨간색 전선[(+)극]의 클립은 용기의 가운데에 넣고 관찰합니다. (주의! 클립이 용기의 바닥에 닿지 않도록 합니다.)

9. 아래쪽 자석에 용기를 옮긴 후 다시 클립을 용기 안에 넣고 관찰합니다. (주의! 용기를 아래쪽으로 옮길 때 용액이 쏟아지지 않도록 조심하세요.)

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 용기에 (-)극이 연결된 클립을 끼우고, (+)극이 연결된 클립을 용액의 가운데에 넣어 주면 어떻게 되나요?

⇒ 용액의 색깔이 변하면서 시계방향으로 물이 돌기 시작합니다.

2. 용기를 아래쪽으로 옮겨서 다시 클립을 넣어주면 어떻게 되나요? 그렇게 되는 이유를 선생님과 함께 이야기해 보고 간단히 적어보세요.

⇒ 앞에서 돌아가던 방향과는 달리 시계 반대 방향으로 물이 돌기 시작합니다. 자기장 속에 있는 물에 전류가 흐르면 움직이는 전하에 작용하는 힘에 의해 물도 힘을 받게 되면서 일정한 방향으로 물이 움직입니다. 우리 실험에서 물이 움직일 수 있도록 자석과 전기에 의해 생긴 힘을 전자기력이라고 합니다. 물이 시계 방향과 반시계방향으로 도는 것은 플레밍의 왼손법칙으로 설명할 수 있습니다.

◎ 원리이해

1. 플레밍의 왼손법칙

전자기력의 방향을 따질 때, 플레밍의 왼손 법칙으로 방향을 설명할 수 있다. 세 번째 손가락을 전류의 방향으로, 두 번째 손가락을 자기장의 방향으로 가리키면, 엄지손가락의 방향이 전자기력의 방향이 된다. 여기서 각 손가락의 사이 각은 직각이어야 한다.

전기로도는물

학습목표

플레밍의 왼손법칙을 이해하고,

전기로 도는 물을 관찰합니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

자기력으로 회전운동을 만들 수 있는 기구인 [호모폴라 애니메이션]는 오늘날 전동기의 시초입니다. [호모폴라 전동기]라고도 불리는 이것은 누가 만들었을 까요?

◎ 미리생각해보기

반짝이, 황산나트륨, 양면테이프, 알루미늄테이프 1개,

이쑤시개1개클립 2개, 페라이트자석 2개, 스냅 1개,

건전지 1개, 원형용기 1개, 도안 1장, 우드락보드 1장, PE병

(※ 직접 준비하세요 : 볼펜)

◎ 실험준비물

1. 용기에 (-)극이 연결된 클립을 끼우고, (+)극이 연결된 클립을 용액의 가운데에 넣어 주면 어떻게 되나요?

2. 작은 구슬을 굴렸을 때 어떻게 되었나요?

2. 용기를 아래쪽으로 옮겨서 다시 클립을 넣어주면 어떻게 되나요? 그렇게 되는 이유를 선생님과 함께 이야기해 보고 간단히 적어보세요.

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점