물리학:전기장과 전기력 편집하기

{{22개정 물리학}}

== 배우는 이유 ==
{| class="wikitable"
!흥미적
이유
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=== 출발질문(마지막까지 학습한 후에 대답해보세요~) ===

#접촉하지 않아도 어떻게 힘이 작용할 수 있을까?
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!직업적
이유
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* 각종 이공계 학문의 기초.
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!학문적
이유
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*장(field) 개념은 현대 물리학의 핵심 언어
*전하, 쿨롱 법칙
*중첩 원리
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!너희들은?
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!배워야 할 것
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*
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== 도입 ==
<youtube>https://www.youtube.com/watch?v=bVzO7ZtqSHA&list=RDbVzO7ZtqSHA&start_radio=1</youtube>

== 학습 ==

=== 영상 ===
{| class="wikitable"
!수업
!영상
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== 수업요약 ==

=== 핵심개념 ===
{| class="wikitable"
!개념
!설명
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=== 전개질문 ===

# 한 점에서 전기장이 0이면, 힘도 항상 0일까?

=== 도착질문 ===

# 전기력은 작용-반작용 법칙을 항상 만족할까?

=== 생각해볼 만한 질문 ===

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== 학생들의 질문 ==

=== 개념 ===
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!학생 답변
!교사 코멘트
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!
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=== 상위개념 및 개쩌는 질문 ===
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!분류
!질문
!대답
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=== 별로인 질문 ===
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!분류
!질문
!대답
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=== 해결하지 못한 질문 ===
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!분류
!질문
!대답
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=== 코멘트 ===
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!질문
!대답
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= 더 나아가기 =
교과 내용이 너무 쉬워서 더 공부하고 싶은 사람들을 위하여.{{접기|제목=보기 전에 먼저 생각해보세요~|내용=|형태=mw-collapsed toccolours}}

=== 수업 후, 흥미로운 것 ===
시간이 남을 때에만 보세요~

= 답 =

=== 접촉하지 않아도 어떻게 힘이 작용하는 것일까?(전기장, 중력장) ===

{| class="wikitable"
! 학생 답변 !! 교사 코멘트
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* 전하나 질량은 주변 공간에 전기장이나 중력장을 만들고, 다른 물체는 그 공간에 들어왔을 때 그 장에 의해 힘을 받는다. 힘은 직접 전달되는 것이 아니라 장을 통해 전달된다.
* 전하를 둘러싼 주위공간에 전기장을 형성하기 때문에 접촉하지 않아도 전기력이 작용한다. 중력도 비슷하게 장을 형성하기 때문일 것 같다.
* 물체는 주변 공간에 전기장이나 중력장 같은 장을 만들어 공간의 성질을 바꾼다. 그래서 다른 물체가 그 공간에 들어오면, 직접 접촉하지 않아도 이미 형성된 장에 의해 힘을 받게 된다. 즉, 힘은 물체가 아니라 공간을 통해 전달되는 것이다.
* 전하가 주변 공간의 물리적 성질을 변화시켜 전기장, 중력장을 형성하기 때문입니다. 전기장이 직접 닿지 않아도 힘을 전달하는 매개체 역할을 하며, 그 공간 안에 놓인 다른 물체와 상호작용하여 전기력이나 중력을 발생시키셔서이다.
|정확합니다~!
원격 작용을 설명하기 위해 패러데이 아저씨가 '장'이라는 개념을 이용하여 설명했어요.
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|물체가 주변공간의 물리적 성질을 변화시키기 때문이다.
|조금 더 구체적이면 좋을듯?!
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* 접축하지 않아도 특정 장(범위) 내에서 영역전개하듯이 힘이 작용한다
* 두 물체 사이에 작용하는 힘이기 때문에 굳이 접촉하지 않아도 힘이 작용할 수 있다. (영역전개)
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장은 곧 그 물체의 힘이 지배하는 영역이라고 볼 수 있죠. 자신의 법칙이 지배하는 영역.

ps. 교과서에선 전기장을 깔끔하게 그리지만, 실제로는 서로의 장이 영향을 미쳐 장을 일그러뜨립니다. 술식중화처럼.ㅎ로ㅓㅜ

ps. 영역전개라는 아이디어 전에 고유결계, 공상구현화라는 게 있었다능;
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* 힘은 공간을 타고 흐르는 파동처럼 전달되기 때문이다.
*
|장을 물리적 실체처럼 생각했네요. 실제로 잘 먹히는 사고입니다.
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* 접촉하지 않으면서 힘은 전기 장이라는 장을 통해 에너지가 전달되어서
* 공간에 형성된 장이 에너지를 전달하기 때문입니다.
* 전기장과 중력장에서 장이 에너지를 전달해 힘을 작용시키는 것 같다.
|틀린 이야기는 아니지만, 우리가 지금 이야기하는 것은 힘에 대한 것이기 때문에, 여기에서 적절한 답변은 아닌 것 같아요.
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* 중력장에의해 공간이 휜다고 들었는데 전기장도 그런 관점에서의 가능성이 있지 않을까 싶다
* 중력장의 경우 질량이 큰 물체가 공간을 휘게 만들어서 그곳으로 자연스럽게 빨려 들어가는 것이라고 알고 있고 전기장 같은 경우에는 전자기력에 의해 +극은 -로 -극은 +로 끌려가는 인력과 서로 같은 극 끼리는 밀어내는 척력 때문아닐까요?
* 질량이나 전하를 가진 물체는 주변 공간의 성질을 변화시키는데, 이를 '장'이라고한다. 즉, 전하가 만들어놓은 전기장이라는 공간의 왜곡 안에 다른 전하가 놓이게 되면서 그 지점의 에너지 상태에 따라 힘을 받게 되는 것이다. 중력장 역시 질량이 시공간을 휘게 만들어 그 곡률을 따라 힘이 전달되는 것과 같다.

* 공간의 왜곡? 전기장도 비슷하지 않을까요??
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중력에서 배운 공간의 휨 개념을 전기장까지 확장. 실제로 아인슈타인 이후의 현대 물리학은 모든 힘을 이런 기하학적인 관점으로 설명하려는 시도를 계속하고 있어요오~

전기장이 공간의 휨과 연결되진 않은 듯한데, 꼭 3차원 공간이 아니더라도 무언가를 휘었기 때문에 끌려가는 것이 아닐지...! 초끈이론 등 다른 이론에선 우리가 4차원 이상의 차원에서 살고 있다고 말하고 있으니까요!
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* 만유인력의 법칙이나 쿨롱의 법칙에 의해 힘이 작용한다.
* 만유인력과 전기력 공식을 보면, 만유인력은 질량을 가진 물체면 그 물체들 사이에 작용하는 힘이고, 전기력은 전하를 가진 물체면 그 물체들 사이에 작용하는 힘이다. 따라서 접촉하지 않아도 질량과 전하만 가져도 물체들끼리 힘이 작용한다.
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[오개념 유형: 수식과 현상의 인과관계]


공식은 현상을 '요약'한 것이지, 힘이 발생하는 '이유' 그 자체는 아니에요. "공식이 있으니까 힘이 작용한다"기보다는 "공간을 통해 힘이 전달되기에 그런 공식이 성립한다"가 더 자연스럽겠죠?
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두 물체 사이에 전자가 이동하면 전자를 잃은 물체는 +전하량이 -전하량보다 많아지므로 +전하를 띠게 되고 전자를 얻은 물체는 반대로 -전하를 띠게 된다. 이렇게 전하를 띠게 된 물체 사이에 전기력이 작용하여 전기장이 형성하기 때문이다.
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[오개념 유형: 현상의 선후 관계]


이 답변은 '대전 과정'을 설명하고 있어요. 질문은 이미 전하를 띤 물체들이 '어떻게' 닿지도 않고 힘을 주고받느냐는 것이므로, 전자의 직접적인 이동 없이 힘이 전달되는 통로(장)에 대해 고민해 보세요!
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전기장과 중력장 모두 전기력과 중력이라는 작용 범위가 무한대인 힘이 작용하기 때문이다. 이 두 힘들의 근원은 아직 밝혀지지 않았다?

아직 정확한 이유는 밝혀지지 않은 것으로 알고있습니다.
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[오개념 유형: 과학적 사실 확인]


힘의 궁극적인 근원은 연구 중일 수 있지만, '장'이라는 개념을 통해 힘이 전달되는 방식은 현대 물리학에서 매우 명확하게 설명하고 있답니다. 우리가 배우는 이 '장'이 바로 그 답이에요!
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자기력, 중력등이 작용하면 접촉하지 않아도 힘이 작용한다

전자기력에 의해서 인력, 척력이 작용한다.

전기장과 중력장에의해 전기력과 중력이 작용한다

정전기적 인력이나 반발력 또는 중력 등으로 인해 접촉이 없어도 힘이 작용할 수 있다.
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[별로인 답변: 단순 반복 및 순환 논리]


"닿지 않아도 힘이 작용하는 이유는 닿지 않아도 작용하는 힘이 있기 때문이다" 식의 답변입니다. '어떻게(How)' 전달되는지, 즉 '공간의 상태 변화'라는 핵심 키워드를 넣어서 다시 생각해 봅시다.
|}

=== 수업에서 설명한 것 외에 '일'을 적용해 탐구할 수 있는 것은 무엇이 있을까? ===

=== 역학적 에너지가 음수가 될 수 있을까? ===
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!학생 답변
!교사 코멘트
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= 생기부 기록 예시 =
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!선생님코멘트
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= 각주 =