과학적인 실험실 · 과학 시뮬 학습지
전류의 자기 작용
중2 · M16
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시뮬레이터의 세 화면(A 직선 도선·코일의 자기장, B 전자석, C 간이 전동기)을 직접 조작해 보며 아래 문제를 풀어 보자. 전류가 자기장을 만든다는 것, 전류 세기·코일 감은 수·철심으로 전자석의 세기가 달라진다는 것, 전동기가 돌아가는 원리를 스스로 확인하는 것이 목표다.
① 먼저 예측해 보자
시뮬을 켜기 전에 생각으로 먼저!
1. 돌아가는 간이 전동기에서 전류 방향만 반대로 하면 회전 방향은 어떻게 될까? 하나 고르세요.
왜 그렇게 생각했나요?
② 개념 확인
교과서 개념을 채워 보자
2. 빈칸을 채우세요. 전류가 흐르는 도선 주위에는 이 생긴다.
전류를 끊으면 자기장은 . 그래서 전자석은 전류가 흐르는 동안에만 자석이 된다.
3. 전자석의 세기를 크게 하는 방법을 모두 고르세요.
- 전류 세기를 크게 한다
- 코일 감은 수를 늘린다
- 코일 속에 철심을 넣는다
- 전류를 끊는다
4. 직선 도선의 전류 방향과 자기장 화살표 방향을 표로 정리하세요. (시뮬 A 화면 참고)
| 전류 방향 | 화면 기호 | 자기력선 화살표 방향 |
|---|
| 정방향 (화면 밖으로) | ● | |
| 반대 방향 (화면 안으로) | × | |
힌트: 오른손 규칙 — 엄지를 전류 방향, 감아쥔 네 손가락을 자기장 방향으로.
5. 빈칸을 채우세요. 간이 전동기는 자석의 N극과 S극 사이에 놓인 코일에 전류가 흐를 때
코일이 을 받아 하는 장치이다.
③ 직접 조작하고 계산하자
시뮬 B·C 화면에서 값을 바꿔 채우자
6. 전자석 화면에서 조건을 맞춘 뒤 세기 값을 계산해 쓰세요. (세기 = 전류 세기 × 감은 수 × 철심 배수, 철심 없음 ×1 · 있음 ×2)
| 전류 세기 | 감은 수 | 철심 | 세기 값 |
|---|
| 1단계 | 5회 | 없음 (×1) | |
| 2단계 | 10회 | 없음 (×1) | |
| 2단계 | 10회 | 있음 (×2) | |
| 4단계 | 20회 | 있음 (×2) | |
힌트: 세기 값이 클수록 전자석이 더 세요. (시뮬 최댓값은 160)
7. 변인을 하나씩만 바꿔 세기를 비교하자. 세기 값을 계산하고, 더 센 쪽에 ○표 하세요.
| 비교 | 조건 A | 세기 A | 조건 B | 세기 B | 더 센 쪽 |
|---|
| 전류만 바꿈 | 전류 1단계·감은 수 10회 | | 전류 3단계·감은 수 10회 | | A / B |
| 감은 수만 바꿈 | 전류 2단계·감은 수 5회 | | 전류 2단계·감은 수 15회 | | A / B |
힌트: 두 조건 모두 철심은 없음(×1)으로 두고 비교해요.
8. 전자석 세기를 바꾸면 붙은 클립 수가 어떻게 변하는지 시뮬 '관찰 결과'에서 읽어 표에 쓰세요.
| 전류 세기 | 감은 수 | 철심 | 세기 값 | 붙은 클립 수 |
|---|
| 1단계 | 5회 | 없음 | | |
| 4단계 | 20회 | 있음 | | |
→ 세기 값이 클수록 붙은 클립 수는 (많아진다 / 적어진다).
9. 시뮬 미션 확인 (C 간이 전동기): 돌아가는 전동기에서 전류 방향만 반대로 하면 회전 방향은
. 반대로 자석의 극만 반대로 해도 회전 방향은 .
그러나 전류와 자석을 둘 다 반대로 하면 회전 방향은 .
④ 알게 된 것을 정리하자
10.
1. 나는 1번에서 (이)라고 예측했다.
2. 실제로 시뮬로 확인해 보니 .
3. 그래서 전류가 흐르면 이 생기고, 전자석의 세기는 (으)로 세지며, 전동기의 회전 방향은 로 바뀐다는 걸 알았다.
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