고급물리:자기장

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1. 역학

1. 고급물리:운동
2. 고급물리:운동 법칙
3. 고급물리:일과 에너지
4. 고급물리:퍼텐셜 에너지
5. 고급물리:에너지 보존
6. 고급물리:질량중심
7. 고급물리:충돌과 추진
8. 고급물리:회전운동과 운동법칙
9. 고급물리:행성의 운동

2. 전자기학

1. 고급물리:가우스의 법칙
2. 고급물리:전위
3. 고급물리:전기 용량
4. 고급물리:전류와 저항
5. 고급물리:키르히호프
6. 고급물리:자기장
7. 고급물리:전류가 만드는 자기장
8. 고급물리:유도
9. 고급물리:맥스웰방정식

3. 광학

배우는 이유

흥미적 이유	출발질문(마지막까지 학습한 후에 대답해보세요~) 자기장은 어떻게 정의할 수 있을까? 자신의 특별한 언어가 있다면 표현해보자.
직업적 이유	전기기사, 전자기사 등 기사가 되기 위해. 기사는 간지나니까.
학문적 이유	회로 내에서 보존되는 물리량이 있을까?
너희들은?	모터는 실생활에서 굉장히 많이 쓰이는데 이 모터의 원리를 설명할 수 있는 개념이 바로 전자기력이기 때문에 이 내용은 충분히 배울만한 가치가 있다. 자기 장? 안장! 이라는 고오급 유머를 사용할 수 있다 사실 역학이 아닌 전자기력은 우리가 살면서 제댜로 볼일이 없는것 같아서 안배워도 될거같다
배워야 할 것	전기장과 자기장은 상호작용을 한다 입자가속기와 같은 혁신적인 발명기를 만들기 위한 기초 배경을 아는것

학습

영상

수업	영상

수업요약

핵심개념

개념	설명

전개질문

1. 만약 전류가 음전하 뿐 아니라 양전하 또한 동시에 움직여 만들어진다면 홀 효과는 어떻게 될까?

도착질문

1. 전자기력을 활용한 실생활의 도구와 그 원리에 대해 써봅시다~
2. 다이나모 이론에 의하면 지구에 자기장이 생긴다고 하는데 갑자기 이 자기장이 완전히 사라져버리면 지구에 어떤 일이 일어날 수 있을까요?

학생들의 질문

분류하지 않은 질문

분류	질문	대답
개념	처음에 만들어진 모터는 효율이 좋지 않다고 했는데 그 모터는 어떻게 생겼나요?	우리가 배우는 모터처럼 생겼을거야. 정류자는 이미 발명되어 있었으니까.
	자기장 설문에 적합하진 않지만, 전지의 직렬/병렬 연결은 어떻게 계산하나요	전지의 직렬에선 펌프 2개를 연속으로 연결시켜 준 것으로, 기전력이 합해지면 되구요. 병렬연결에선 펌프 2개를 나란히 연결시켜준 것으로, 전지의 기전력이 다르다면 기전력이 약한 전지는 역류할 수 있겠죠. 특별히 계산법이 있다기보단.. 키르히호프법칙을 통해서 상황에 따라 달리 확인해주어야 할 듯해요.
	전류가 흐르면 자기장이 만들어 지는데 그때 전기장은 어떤식으로 존재하는지	고리? 아직 배우진 않은 영역이지만, 고리. 도선은 기본적으로 중성이라, 전기장이 그리 세진 않을듯.(도선을 따라가는 형태)
	홀 효과는 처음 발견되었을 때부터 산업에 쓰였나요? 아니면 어쩌다보니 산업에 쓰이기 좋을 것 같다는 생각이 들어서 쓰이게 되었나요?	처음에 만들어진 것은 전류의 근원이 뭔지 궁금했었던 거니까.. 산업에 적용된 건 이후의 일이라 보는 게 맞지 않을까요?
	지구의 극성이 뒤바뀌는 것처럼 자석의 극성도 뒤바뀔 수 있나요?	네, 외부에서 엄청 강한 자기장을 반대로 가해준다면요.
	도선이 만약 미분 불가능한 함수(예를 들어 매우 뾰족뾰족한 도선)가 꽤 많이(진짜 무진장 많이는 아니고 셀 수 있는 정도로?) 반복된 구조라면, 그 도선에 흐르는 자기력은 어떻게 생각, 계산해야 할까요?	각자의 도선에 대해 따로따로 적분값을 더해야 할 것 같아요.
	로켓 발사장치를 코일건 형식으로 만들건데, 효율적으로 하기 위한 조건들을 뭐죠? 예) 전류가 높아져야 한다던지, 코일을 많이 감아야한다던지..	잘 아시고 계시네요. 새로 생긴 네임드롭 방식은 어떤 원리인가요	뭐야 이게?
	자기장도 에너지를 가지나요? 자기장속에서 가만히 있는 전자의 에너지는 어떻게 되죠?	아직 배우진 않았지만, 자기장에 에너지가 저장된다고 봅니다! 자기장 속에서 가만히 있는 전자의 에너지는 변함이 없죠;(움직여도 어차피 원운동이라 변하는 건 없습니다.)
	지구 자기장에 의한 홀 효과가 나타나나요?	네, 이를 이용해서 지구 자기장을 측정할 수 있지요. 철새들이 길을 찾고 이동할 수 있는 이유.
	전기력이랑 자기력을 통합할 수 있다는 게 둘이 같다는 건가요? 그렇다면 저희가 일상에서 보는 자기장 현상을 미시세계에서의 전기장 현상으로 설명할 수 있나요?	상대론적 효과로 설명할 수 있습니다.
	전자기장으로 폭탄 만들 수 있나요 된다면 위력은?	흠;;;; 흠흠;; 전자기장으로 폭탄을 만든다기 보단 폭탄으로 전자기장의 변화를 일으킨다는 게 적절할 듯한데;; EMP?
	자기장이 불연속인 지점이 있나요?	자기장이 차폐된다면 가능하지만.. 전기장 차폐는 쉽게 가능해도, 자기장 차폐는 쉽지 않아요. 심지어 초전도체에서도 자기장을 받은 채로 끝나는 게 아니라 우회해서 가게 하기 때문에...
	갑자기 든 생각인데, 지구의 자기장에도 홀 효과나 그런 게 생기나요? 그러면 저희가 여기서 사용하는 모든 도선은 지구의 자기장에 영향을 받고 있는 상태인건가요?	네, 받고 있습니다. 마치 우리들 사이에서도 만유인력이 있듯.
기타
헛소리	전기포켓몬 주위에 자기장이 생길까요? 만약 그러면 포켓몬 세계관에서 나침반을 쓸 수 있나요?	전류가 흐를 때 자기장이 생기겠죠. 포켓몬 세계관에서 낮과 밤이 있다는 것은 주위에 항성이 있다는 거고, 잘 살아가고 있다는 것으로 보아 행성에 자기장이 생성되어 있어 태양풍과 같은 항성풍을 막을 수 있을 것 같아요. 그럼 포켓몬 세계에서도 나침반 이용이 가능하겠죠.
	100만 볼트를 시전하려고 준비중인 피카츄가 있습니다.(볼에서 스파크가? 튀는 상태) 이때 피카츄에게 자포코일을 접근시키면 피카츄를 움직일 수 있을까요?	100만볼트 시전을 위해 충전하고 있는 피카츄라 하더라도 너무 많은 전류가 한꺼번에 움직이진 않을거에요. 힘이 작용하긴 하겠지만, 너무 작을듯.
건의

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교과 내용이 너무 쉬워서 더 공부하고 싶은 사람들은 보세요~

수업 후, 흥미로운 것

시간이 남을 때에만 보세요~

답

자기장은 어떻게 정의할 수 있을까? 자신의 특별한 언어가 있다면 표현해보자.
답변	선생님코멘트
나침반이 고정되는 공간
자석이나 전류에 의해 자기력이 작용하는 공간 자기력이 미치는 공간 자석이나 전류에 의해 자기력이 작용하는 영역 자기력이 히히 여긴 내땅이다 주장하는 영역
자성 물질이나 전류의 움직임으로 발생하는 보이지 않는 마법같은 힘	자기장이 힘은 아니죠;
자기..........장? (대충 남친 짤) 제가 작년에 수행평가로 알아본건데 '자기'는 '전기'현상에서 상대성이론에 의해 발생하는 현상이라고 합니다. 도선에서 발생하는 거시적인 자기장은 도선의 전하 밀도가 좌표계마다 달라서 발생하는 전기력의 표현이고, 미시적으로 원자 하나의 자기장은 전자의 거동과 스핀이라는 물리량 때문일 것입니다.
1. 연인에게 자는지 귀엽게 묻는 말 2. 물질 주위의 자기적인 영향을 미치는 영역
F=ILB, B=F/IL	내가 의도한 것 중 하나.
자기현상을 일으키는 어떤 것
자기장은 자기력이 작용하는 공간이다. 또한 다음과 같은 언어가 성립한다. #include<stdio.h> main(){ int I; scanf("%d",&I); if(I != 0) printf("자기장은 0이 아니다"); }
전자를 강제로 정해진 루트로 움직이게 하는 영역	힘을 작용하게 해도 강제적인 루트를 지정하지는 않을 것 같은데;;;?
만약 전류가 음전하 뿐 아니라 양전하 또한 동시에 움직여 만들어진다면 홀 효과는 어떻게 될까?
답변	선생님코멘트
전류와 같은 수평되는 방향으로 생긴다	뭐가;;?
두 종류의 전하에 대한 영향을 모두 고려하게 된다.	그렇죠. 두 영향을 고려하게 되면.. 홀 효과가 안생길 수도..!
홀 효과는 전류가 흐를 때 만들어지는 자기장에 의해 만들어지는 현상이므로 양전하가 함께 움직여도 자기장이 만들어져 홀 효과가 발생할 것 같습니다.	홀 효과는 자기장 안에서 전류가 흐를 때 나타나는 현상이에요. 뭔가 잘못 알고 있는듯;
홀 전압이 생기지 않는다. 안 일어난다.(계속 잘 듯ㅎ) 홀 효과가 무의미하게 될 것	그건 음전하와 양전하의 비에 따라 다르지 않을까? 단위부피당 들어있는 비.
F=qv×b이므로 양전하와 음전하가 서로 반대 방향으로 이동하여 전위차가 더욱 크게 형성될 것이다 양단의 전하량 차이가 심해지기 때문에 홀효과가 세진다 힘이 두배! 도선의 양극화가 일어난다. 자기력에 의해 전자와 양전하가 반대로 움직여 전기퍼텐셜 차이가 두배로 발생한다 양전하와 음전하가 동시에 다른 방향으로 자기력을 받아 양쪽으로 더 강한 + 더 강한-가 생성되어 전기장의 세기가 증가할 것 같다.	줄어들지 않을까? 음전하와 양전하는 같은 방향으로 이동해요;
어차피 음전하가 가는 방향의 반대 방향으로 양전하가 이동하게 되어서 양전하가 추가되어도 드라마틱하게 큰 차이는 없을 것 같습니다.	그렇다면 더 드라마틱해지지 않나??
전자기력을 활용한 실생활의 도구와 그 원리에 대해 써봅시다~
답변	선생님코멘트
신용카드 신용카드를 통과시키면 카드에 있는 마그네틱 선이 카드판독기의 코일에 전기 신호를 유도하는 원리를 사용한다. 무선충전: 전자기유도	오, 아직 배우지 않은 내용! 예전에 있었던 가짜 ATM. 7천만원 사기 피해. 근데, 개발비용 2억.
NFC. 아파트 분리수거, 집 열쇠.
전자기 자물쇠 : 전기적 신호나 비밀번호를 입력하면 잠금장치 안의 솔레노이드를 작동시켜서 동작하게 합니다.(검색해본 바에 의하면)	오, 모터 아니고?? 그게 모터인 듯한데;
게르마늄 음이온 팔찌. 는 농담이고 유기분광학에 쓰이는 질량분석기가 있다. 유기물질에 강한 전자기파를 조사해 강제로 라디칼을 형성시키고, 이 라디칼들을 일정한 속력으로 자기장 안쪽으로 쏘면 자기력에 의해 경로가 휘는 정도가 질량에 따라 달라지는것을 이용하여 라디칼들의 질량을 확인한다. 유기 분자에서 잘 떨어지는 라디칼들이 있기 때문에, 유기 분자를 유추할 수 있다.	오오오;
전자석, 자기력을 가지지 않는 자성체에 전류를 흘려주어 자기장을 발생시키고, 자성체는 자기력에 의해 자석처럼 쓸 수 있다	가장 간단하게 활용하죠.
모터, 전자기력으로 회전력을 만든다. 세탁기, 전기자동차 등에서 전자기력을 활용한 모터를 주 동력원으로 사용한다. 자동차 속도 계기판이 있습니다. 속도 계기판은 회전축상에 코일이 있어 전류가 유도되고, 유도된 전류는 영구자석 사이의 코일에 전류가 흘러서 자기력이 생기고, 이에 따라 바늘이 음직입니다. 전류계, 전압계,
자기부상열차ㅏ 전자기력으로 기차를 레일 위로 띄워 바퀴 없이 추진시켜 이동하는 원리
접히는 스마트폰과 같은 경우에는 접었다가 펴는 동작을 인식해서 화면을 켜야 하는데, 여기에 홀 센서를 이용하면 펴는 순간의 자기장의 변화를 감지하여 적절한 순간에 화면을 켤 수 있습니다.	ㅇ와.!
라디오 - 평행판 축전기를 활용해서 전파를 수신한다.	ㅇ오, 아직 안배운 거!
네온사인, 내부에 아르곤과 같은 비활성 기체를 넣어둔 튜브내부를 방전시켜 전자와 단원자분자의 충돌을 유발하여 빛을 냄.
자석을 이용하면 뇌를 무선조작할 수 있다고 합니다. 그 자석을 이용해 이온채널을 열고 닫아 조작했다고 합니다.	오;;;; 인간이란.
레일건, 자기력의 방향을 고려하여 도선 중간에 놓인 물체를 날려버린다
모든 전자기기들이 그 예가 될 수 있을 것 같습니다.	진짜 성의없네;
자동 제세동기, 원리는 축전기에 저장된 전기 에너지를 한 번에 방전시키면서 순간적으로 강한 전류를 흐르게 합니다.
아이폰과 애플워치 내부에 있는 ‘햅틱 엔진’은 다른 안드로이드 폰에 있는 진동 모터의 역할을 하는 장치이다. 이 장치는 자석과 코일을 통해 모터가 없이 진동(햅틱)을 만들어낸다.

생기부 기록 예시

	선생님코멘트

각주

보기 전에 먼저 생각해보세요~