◎ 미리생각해보기

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

글씨를 쓰는 연필심과 무언가 탈 때 나는 그을음은 같을까요? 다를까요?

연필심과 그을음은 성분과 구조가 같습니다. 연필심은 흑연(graphite), 그을음은 카본블랙(carbon black)이라 하며 탄소로 이루어져 있고 구조도 같지만 그을음의 입자가 더 작고 순도가 높습니다. 흑연의 용도는 주로 연필심에 사용되며, 카본블랙은 염료 혹은 타이어를 만들 때 사용됩니다.

◎ 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!

연필로 색칠한 부분이 전선 역할을 하므로, 클립을 양쪽에 끼워 줄 수 있는 곳이면 어디든지 자유롭게 연필로 칠해줍니다. 도안의 앞면, 뒷면, 혹은 앞뒷면 모두 칠하는게 가능합니다.

연필은 HB보다 B, 2B, 4B, 8B등을 사용하면 보다 분명한 결과를 얻을 수 있습니다.

1. 건전지에 스냅을 끼웁니다.	2. 스냅의 빨간선과 커넥터의 빨간선을 연결하고 연결캡을 끼웁니다.

3. 본체와 케익①번(또는 풍차 ①,③) 도안의 [-]로 잘린 부분에 LED를 끼우고 본체 뒷면에 커넥터를 끼웁니다. (주의! LED의 긴다리가 커넥터의 빨간선과 닿도록 끼웁니다.)	4. 케익(풍차) 도안을 떼어 일부분을 연필로 색칠합니다. (주의! 빈틈없이 진하게 칠해주어야 전류가 흐를 수 있습니다.)

◎ 실험방법

5. 원형 벨크로를 반으로 자르고, 자른 벨크로를 본체와 케익(또는 풍차) 도안에 붙입니다.

(주의! 케익①과 풍차 ①,③을 기준으로 하여 자유롭게 벨크로를 붙여 케익과 풍차를 만들어 줍니다.)

6. 케익도안을 순서에 맞게 본체에 붙입니다.	7. 건전지를 본체도안 뒷면 하단부에 양면테이프를 이용하여 붙이고, 검은선을 도안 양 옆으로 빼줍니다.

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

8. 양면테이프를 이용하여 본체를 조립합니다.	9. 스냅과 커넥터의 검은선에 클립을 연결합니다.

10. 클립에 케익④(또는 풍차④)를 붙입니다.	11. 연필로 색칠한 부분에 클립을 끼워 LED의 변화를 관찰합니다. (주의! 저항 및 흑연 없이 전선끼리 직접 연결하여 LED가 망가지는 일이 없도록 합니다.)

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 흑연 선의 굵기와 길이에 따라 빛의 밝기는 어떻게 변하나요?

⇒ 선이 굵고 짧을수록 밝고, 얇고 길수록 어둡습니다.

2. 위와 같이 변하는 이유는 무엇일까요?

⇒ 위 결과는 저항과 관련이 있습니다. 선이 길수록 저항이 커서 손실되는 전류가 많습니다.

따라서, LED전구의 빛이 어두워집니다. 반면 선이 굵어질수록 전류가 지나가는 길이 넓

어져 상대적 저항이 작아 LED전구의 빛이 밝아집니다.(비유 : 1차선 도로와 4차선 도로)

◎ 원리이해

1. 흑연(graphite)

구리와 철 등의 금속은 도체, 고무와 플라스틱 등의 비금속

[흑연]

은 부도체로 흔히 알려져 있듯이 흑연의 외형만 보면 부도체

로 인식하기 쉽습니다. 하지만 전기가 통하는 도체입니다.

대부분이 탄소로 이루어져 있으며 연필심, 도가니, 전기로

등에 사용됩니다. 다이아몬드와 구성 원소는 같지만 구조가

달라 형태와 특성이 다릅니다.

* 주의!! 아이들이 콘센트에 연필로 장난치는 행위는 매우

위험하며 각별한 주의가 필요합니다.

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

2. 도체(conductor)

전기 혹은 열에 대한 저항이 작아 열과 전기를 잘 전달하는 물질을 말하며 구리, 백금, 철

등이 대표적입니다. 구리나 철에 비해 흑연의 저항은 높지만 전기가 흐르는 도체입니다.

3. 흑연의 활용

[탄소나노튜브]

흑연과 조성은 탄소로 같으나 구조가 다른 다이아몬드, 탄소나노

튜브, 그래핀 등이 많이 개발되고 있습니다. 특히 탄소나노튜브의

경우 흑연보다 월등히 넓은 공간으로 전하를 저장하는 콘덴서 및

축전지에 응용 개발되고 있습니다.

4. 전류와 저항

전류는 전하의 성질을 띠고 있는 입자의 흐름을 말하며, 저항은 이 흐름을 방해하는 방해

정도를 말합니다.

도선의 단면적이 작고, 길이가 길면 입자간 충돌이 증가하여 저항이 증가 합니다. 반대로

단면적이 크고, 길이가 짧으면 저항은 줄어듭니다. 저항은 온도와도 관계가 있습니다. 도체

에서 온도가 올라가면 자유전자가 많아지는 것에 비해 원자 진동이 활발해져 전자 충돌이

많아져 저항이 올라갑니다. 부도체 및 반도체의 경우 온도가 올라가면 자유전자가 많아져

저항이 줄어듭니다.

◎ Memo

학습목표

저항과 전류의 상관관계를 이해하고, 흑연을 이용하여

전기가 통하는 그림을 만들어 봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

글씨를 쓰는 연필심과 무언가 탈 때 나는 그을음은 같을까요? 다를까요?

◎ 미리생각해보기

도안(1장), 7색LED(1개), 9V전지(1개), 스냅(1개), 커넥터(1개), 클립(2개), 양면테이프(1개), 연필(1개), 원형벨크로(2set), 연결캡(1개)

※ 직접준비해주세요.(B이상의 진한 연필)

◎ 실험준비물

1. 흑연 선의 굵기와 길이에 따라 빛의 밝기는 어떻게 변하나요?

2. 위와 같이 변하는 이유는 무엇일까요?

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점