◎ 미리생각해보기

막대자석을 가운데에 두고 자석주위로 빙 둘러가며 나침반을 놓아두면 나침반의 방향은 어떻게 될까요? 다음 그림에 나침반의 방향을 표시해보세요.
	나침반 바늘의 N극은 막대자석의 S극을 가리키고 나침반 바늘의 S극은 막대자석의 N극을 가리킵니다. 이것은 나침반 바늘이 자석과 직접 닿지는 않았지만 자석 주위에 생기는 자기장의 영향을 받기 때문에 바늘이 움직이게 되는 것입니다.

◎ 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!

투명관을 천천히 기울이며 관찰하세요. 너무 세게 기울이면 실험이 잘 되지 않습니다.

1. 투명관 양 끝에 고무마개를 끼워 놓은 상태로 투명관에 대고 에나멜선을 감아줍니다.	2. 사진과 같이 에나멜선을 모두 감습니다.

◎ 실험방법

	`
3. 한쪽 고무마개를 열고 네오디뮴자석을 넣은 후 마개를 다시 닫아줍니다.	4. 양 끝 마개와 에나멜선을 절연테이프로 감아 고정시켜주고 에나멜선 끝을 사포로 문질러 코팅을 벗겨냅니다. (주의! 에나멜선 끝의 코팅이 완전히 벗겨지지 않으면 전류가 통하지 않습니다.)

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

5. 전지끼우개 끝에 전선피복을 벗겨내고 에나멜선과 연결합니다.	6. 연결부위에 절연테이프를 감고 건전지를 끼우고 투명관을 천천히 기울여보며 네오디뮴자석이 어떻게 되는가를 관찰합니다.

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 투명관을 통과하던 네오디뮴자석은 어떻게 되었나요? 그렇게 된 이유는 무엇인가요?

⇒ 투명관을 통과하던 네오디뮴자석은 에나멜선을 통과하다가 멈추어 서게 됩니다. 그 이유는 투명관 바깥쪽에 감아놓은 에나멜선에 전류가 흐르면서 생긴 힘(전자기장)이 잡아당겨 네오디뮴자석을 움직이지 않고 설 수 있게 해주는 것입니다. 자석과 자석 사이에 밀고 당기는 인력과 척력이 생기는 것과 같이 전류가 흐르는 물체에도 전류가 흐르는 도선 주변으로 전자기장이라는 힘이 생기게 되어 자석과 같이 밀고 당기는 힘이 작용하게 됩니다.

2. 한쪽에는 에나멜선을 많이 감고 다른 한쪽은 적게 감은 후 전기를 흐르게 하고 네오디뮴자석을 통과시키면 네오디뮴자석은 어떻게 될까요?

⇒ 에나멜선을 많이 감은 곳에서 멈추어서 있습니다. 그 이유는 에나멜선을 감은 횟수가 적은 쪽보다 많은 쪽에 흐르는 전류의 양이 많아져서 자기장의 세기가 더 크기 때문입니다. 에나멜선을 많이 감은 쪽에서 자기장의 영향을 받아 그곳에 정지하게 되는 것입니다.

3. 네오디뮴자석이 더 잘 서있을 수 있도록 하려면 어떻게 해야 할까요?

⇒ 건전지의 개수를 늘려 직렬로 연결하여 전기의 힘을 세게 만들어 주거나 에나멜선을 더 감아주면 전기장(전기의 자기장)이 세져서 네오디뮴 자석이 더 잘 서있을 수 있습니다.

◎ 원리이해

1. 전자기장

전기장과 자기장을 총칭하는 말로 전기장과 자기장이 서로 연관되어 나타날 때, 양쪽을 합쳐서 전자기장이라 합니다. 전자장이라고도 합니다. 전기장과 자기장이 서로 연관되어 나타날 때, 양쪽을 합쳐서 전자기장이라 합니다. 원래 전기장은 정전하의 주위에, 자기장은 자극의 주위에 생기는 것으로 각각 독립된 물리대상이지만, 전하가 운동하여 전기장이 시간적으로 변동하는 곳에서는 반드시 자기장이 생기고, 역으로 자기장이 변동하면 전기장이 동반되는 등, 일반적으로는 양쪽이 동시에 나타나는 경우가 많으므로 이를 전자기장이라고 합니다.

특히 회로에 주기적인 진동 전류가 흐르면 주위의 공간에는 그것과 같은 주기로 변동하는 자기장이 나타나고, 또한 이 진동 자기장은 전기장을 유발하는 원인이 되어, 결과적으로 전기장과 자기장이 서로 유기되면서 일종의 파동으로서 공간에 전파하게 됩니다. 이것이 전자기파입니다.

전자기장은 이와 같이 전하나 자기의 운동에 의해 야기되는 공간의 상태이지만, J.C.맥스웰은 이와 같은 특수한 공간의 장을 그 발생원인 전하나 자기에서 분리된 독립적인 물리적 존재로 취급하고, 1864년 전기장 ·자기장의 상호관계를 조사하여 전자기장이론을 세웠습니다. 이 이론의 기초가 되는 전자기장방정식은 전자기이론의 기초가 되는 것으로 맥스웰방정식이라 합니다.

자기장통과하기

학습목표

에나멜선을 둥글게 말아 코일을 만들어 자석을 통과시켜보며 자기장을 눈으로 확인해 봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

막대자석을 가운데에 두고 자석주위로 빙 둘러가며 나침반을 놓아두면 나침반의 방향은 어떻게 될까요? 다음 그림에 나침반의 방향을 표시해보세요.

◎ 미리생각해보기

에나멜선,  1개, 건전지 2개, 전지끼우개 1개, 사포,

절연테이프, 네오디뮴자석 1개, 고무마개 2개, 투명관 1개

(※ 직접 준비하세요 : 볼펜)

◎ 실험준비물

1. 투명관을 통과하던 네오디뮴자석은 어떻게 되었나요? 그렇게 된 이유는 무엇인가요?

2. 한쪽에는 에나멜선을 많이 감고 다른 한쪽은 적게 감은 후 전기를 흐르게 하고 네오디뮴자석을 통과시키면 네오디뮴자석은 어떻게 될까요?

3. 네오디뮴자석이 더 잘 서있을 수 있도록 하려면 어떻게 해야 할까요?

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점