10.26 검전기 실험

조원

• 이예복(조장)
• 함정수

역할분담

조원명	역할
함정수	SM위키 편집 및 실험게획·진행 및 실험결과 정리
이예복	실험게획·진행·촬영 및 실험결과 정리

학습목표

• 대전되는 정도가 다른 여러가지 물체에 따른 대전정도를 비교할 수 있다.
• 온도의 변화에 따른 검전기의 금속박의 벌어진 각도를 비교할 수 있다.
• 습도의 변화에 따른 검전기의 금속박의 벌어진 각도를 비교할 수 있다.
• 위 내용을 통해 주변환경의 변화에 따른 검전기의 금속박의 벌어진 각도의 변화를 이해할 수 있다.

실험준비물

실험준비물

준비물	가격(배송비 포함)	G마켓 링크	비고
검전기	·	·	과학실에 있음
각도기
에보나이트 막대
유리막대
털가죽
고무풍선
양초
라이터
분무기
습도계

실험방법

실험1. 여러가지 물체에 따른 대전정도 비교하기

① 에보나이트 막대를 10회 털가죽에 문지른다.

② 털가죽에 문지른 에보나이트 막대를 검전기에 가까이 댄 후 검전기의 금속박이 벌어진 각도를 측정한다.

③ 털가죽을 고무풍선으로 대체한 뒤 위 내용을 반복한다.

④ 에보나이트 막대를 유리막대로 교체한 뒤 1~3번 내용을 반복한다.

⑤ 각각의 검전기의 금속박의 벌어진 각도를 비교한다.

실험2. 온도에 변화에 따른 검전기의 금속박의 벌어진 각도 비교하기

① 에보나이트 막대를 털가죽에 문지른다.

② 실온에서 털가죽에 문지른 에보나이트 막대를 검전기에 가까이 댄 후 검전기의 금속박의 벌어진 각도를 측정한다.

③ 얼음물에 털가죽에 문지른 에보나이트 막대를 담근 후 검전기에 가까이 댄다.

④ 검전기의 금속박이 벌어진 각도를 측정한다.

⑤ 에보나이트 막대를 털가죽에 문지른 뒤 양초로 가열한다.

⑥ 가열된 에보나이트 막대를 검전기에 가까이 댄 뒤 검전기의 금속박의 벌어진 각도를 측정한다.

⑦ 각각의 검전기의 금속박의 벌어진 각도를 비교한다.

실험3. 습도의 변화에 따른 검전기의 금속박의 벌어진 각도 비교하기

① 에보나이트 막대를 털가죽에 문지른다.

② 털가죽에 문지른 에보나이트 막대를 검전기에 가까이 댄 후 검전기의 금속박의 벌어진 각도를 측정한다.

③ 에보나이트 막대를 털가죽에 문지른 뒤 주위에 분무기를 뿌린다.

④ 털가죽에 문지른 에보나이트 막대를 검전기에 가까이 댄 후 검전기의 금속박의 벌어진 각도를 측정한다.

실험결과

실험1. 여러가지 물체에 따른 대전정도 비교하기

실험1. 검전기의 금속박의 벌어진 각도(˚)

에보나이트 막대 · 털가죽	에보나이트 막대 · 고무풍선	유리막대 · 털가죽	유리막대 · 고무풍선
60	50	30	25

▶ 에보나이트 막대> 유리막대, 털가죽 > 고무풍선 순으로 대전되는 정도가 큰 것을 알 수 있다.

실험2. 온도의 변화에 따른 검전기의 금속박의 벌어진 각도 비교하기

실험2. 검전기의 금속박의 벌어진 각도(˚)

실온(21~23˚C)일 때(기준치)	냉동실	알코올 램프에 가열했을 때
60	60	0

▶ 에보나이트 막대의 온도를 낮추어도 벌어진 각도의 변화가 없는 반면에 에보나이트 막대를 가열을 하면 에보나이트 막대가 중성이 되어 검전기의 금속박이 벌어지지 않는다.

실험3. 습도의 변화에 따른 검전기의 금속박의 벌어진 각도 비교하기

실험3. 검전기의 금속박의 벌어진 각도(˚)

과학실(77%)일 때(기준치)	습도가 낮아졌을 때	분무기를 뿌렸을 때
60	80(앞 실험의 결과를 바탕으로 한 추정수치)	20

▶ 분무기를 뿌려 습도가 높아졌을 때 기준치보다 검전기의 금속박이 더 좁게 벌어짐을 알 수 있다. 이를 통해 습도가 낮아지면 검전기의 금속박의 각도가 늘어날 것 임을 추정할 수 있다.

실험1·2·3의 실험결과의 해석

• 실험1을 통해 대전열의 끝에 있는 것끼리 순서쌍(에보나이트 막대-, 털가죽+)을 할 때 검전기의 금속박이 가장 많이 벌어지고, 대전열에 안 쪽에 있는 것끼리 대전시키면 검전기의 금속박이 적게 벌어지는 것을 알 수 있다.
• 실험2를 통해 가열이 될 때는 대전체가 방전(전기적으로 중성이 되는 현상)이 되고 냉각이 될 때는 변화가 없음을 알 수 있다.
• 실험3을 통해 습도가 높을 때는 검전기의 금속박이 좁게 벌어지고, 습도가 낮을 때는 금속박이 많이 벌어짐(앞 결과를 통한 추정)을 알 수 있다. ▶ 실제로 여름보다 봄·겨울에 마찰 전기·정전기 유도 현상이 더 자주 일어남을 알 수 있다.(경험담)

* 위 실험은 전문성이 떨어지는 모의실험이므로 실제 수치와 어느 정도의 오차가 있을 수 있는 점 양해부탁드립니다.

실험원리

실험1. 실험원리

▶ [ (+) 털가죽 ← 유리 ← 명주 ← 나무 → 고무 → 플라스틱 → 에보나이트 (-) ] '[]'는 대전열이다. (+)극에 가까울수록 (-)전하를 띤 전자들을 잃어 (+)전하를 띠기 쉬운 물체이고 (-)극에 가까울수록 (-)전하를 띤 전자들을 얻어 (+)전하를 띠기 쉬운 물체이다. (∴) 대전열에 가외에 있는 것끼리 마찰시킬수록 검전기의 금속박이 더 벌어지게 된다.

실험2. 실험원리

▶ 온도에 따른 검전기의 금속박이 벌어지는 각도의 변화를 알기 위해서는 점화기로 일식적으로 센불에 가열하는 것이 아닌 환경 자체의 온도를 바꿔야 한다. 우리 조는 이를 지키지 않아 제대로 된 실험결과를 얻지 못하였다.

실험3. 실험원리

▶ 마찰전기·정전기 유도 현상은 습도가 낮을 때 더 잘 일어난다. 습도가 높으면 공기중의 수중기량($\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$)이 증가하게 된다. 전하를 띠고 있는 물체를 일컬는 말인 대전체는 주위에 수분(공기 중의 수증기량)이 많을 때는 스스로 전기적으로 중성을 띠려고 하는 현상인 방전(번개가 대표적인 예)현상이 잘 일어나게 되고, 방전현상이 일어나면 마찰전기·정전기 유도 현상이 일어나지 않게 된다. 반면에, 습도가 낮을 때는 주위에 수분(공기 중의 수증기량)이 적어서 방전 현상이 잘 일어나지 않아서 마찰전기·정전기 유도 현상이 잘 일어나게 된다. ⇒ 습도가 낮을 때는 방전 현상이 잘 일어나지 않아서 마찰전기·정전기 유도 현상이 더 잘 일어나게 되서, 검전기의 금속박의 벌어지는 정도가 커지게 된다.

실험3. 실험원리 응용

• Q: 왜 봄, 겨울이 다른 계절에 비해 마찰전기·정전기 유도 현상이 더 잘 일어나게 되는 걸까?
• A: 건조한 기단인 <양쯔강 기단>의 영향을 받는 계절인 봄과 겨울에는 주위에 수분(공기 중의 수증기량)이 적어 방전현상이 잘 일어나지 않아서 마찰전기·정전기 유도 현상이 잘 일어나게 된다__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Q: 왜 컴퓨터 모니터, TV는 마른 걸레(수건)가 아닌 젖은 걸레로 닦는 것일까?
• A: 마른 걸레로 도체(전기가 통하는 물체, 부도체(절연체)의 반대)인 모니터를 마찰시키면 수분이 없어 방전 현상이 일어나지 않아서 더 강하게 대전되어 공기 중에 떠다니는 먼지까지 달라붙게 되어 오히려 모니터가 드러워 질 수 있다. (∴) 젖은걸레로 모니터를 닦아 모니터를 방전시켜 공기 중에 떠다니는 먼지가 달라붙는 것을 방지하기 위함이다.

느낀점

이예복:

함정수: 이 부분을 이론으로만 공부하다가 직접 실험을 계획하고 진행하고 보고서를 정리해 보니 기억에 더 많이 남고 재미있었으며, 이번 실험을 통하여 다음번에 실험을 계획할 때 도움이 될만한 경험을 쌓은 것 같아 뿌듯하고 다음번에는 선생님의 피드백을 적극 반영하여 실험 보고서를 수정하고 대본을 미리 만들어 와서 실험영상의 전달력을 높이는 등 완성도를 높히고 싶다.

선생님 피드백

• 목소리가 너무 작아서 전달이 잘 되지 않았어요~

▶ 실험하는 것을 처음으로 영상으로 담아 많이 어색하여 말이 잘 안나왔습니다. 다음번에는 목소리를 크고 뚜렸하게 하고 실험대본을 준비하여 어색한 여력 없이 실험의 전달력을 높히도록 열심히 노력하겠습니다.

• 실험 결과에 대한 해석이 있으면 좋겠네요~

▶ 실험 결과에 대한 해석은 3개의 실험을 종합적으로 해석하여 올렸습니다.

• 보고서 정말 잘썼다. 발표에 약하지만, 보고서작성과 이론적인 사고에 강한 조였네~!

▶ 칭찬 감사합니다~^^, 다음번에 실험을 진행할 때는 어색함을 떨쳐내고 목소리를 크고 뚜렷하게 하여 실험의 전달성을 더 높히도록 열심히 노력하겠습니다.