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1. 학습목표
자석을 이용하여 자기부상열차를 만들어 봄으로써 그 원리에 대해 알 수 있다.
2. 준비물
막대자석(1×3cm) 8개, 고무줄 50cm, 우드락(20×30cm), 마분지 1장(8절지), 철사 20cm, 유성매직, 색종이, 칼, 강철자(30cm), 가위, 스카치테이프, 핫멜트건 2개, 핫멜트 2개, 자기부상열차 주행로 1set, 나무젓가락 1개, 양면테이프
3. 어떻게 할까요?
가. 제작할 때 주의해야 할 점 ; 열차의 모양은 자유롭게 하지만 열차의 폭 과 길이, 자석이 붙는 위치는 되도록 규정된 치수 이내가 되도록 한다.
나. 제작 방법
1) 열차의 밑판을 만들기 위해 마분지 폭이 6cm 되게 만든다. 길이는 되도록 20∼30cm 사이로 한다. 이 때 밑판은 튀어나오는 것이 없도록 평평하게 만든 다음 중앙 부분에 록 5mm 깊이 10mm의 홈을 만든다.
2) 열차의 밑부분에 자석을 붙일 자리를 연필로 표시한 다음 자석의 극성을 잘 생각하며 앞.뒤.좌.우 각 2개씩 8개를 양면테이프로 붙인다.
3) 열차의 옆면과 윗부분을 만들어 입체적인 형태의 열차를 만들어 붙인다.
4) 열차를 앞으로 움직이도록 하기 위해 고무줄을 동력으로 한 프로펠러를 열차 위에 부착한다.(나무젓가락으로 보이지 않도록 보강) 이 때 프로펠러의 크기와 각도를 열차 주행로에 닿지 않도록 조절하는 것이 중요하다.
5) 열차 제작이 끝나면 유성 매직과 색종이로 예쁘게 모양을 내고 작품이름표를 붙이고 설명서를 제작한다.
다. 생각해야 할 점
1) 열차를 공중으로 뜨도록 하려면 자석의 극을 어떻게 해서 붙여야 할까?
2) 자석의 위치와 극은 어떻게 하는 것이 좋을까?
3) 고무 동력은 어느 정도의 세기가 적당할까? (너무 세면 탈선 위험이 있음)
4. 원리를 알아봅시다
자기부상열차에서는 차체에 초전도 자석, 궤도에는 부상용 전자석이 되는 코일을 설치한다. 열차가 코일위로 고속 진입하게 되면 전차가 유도현상에 의해 코일에 자력이 발생한다. 이로써 열차는 지상 약 10cm의 공간에 뜨게 된다. 열차와 궤도에는 S극과 N극의 자석이 교대로 설치되어 있다. 주행에는 N극과 S극이 잡아당기는 힘(흡인력)과, N극과 N, S극과 S극 사이에 발생하는 반발력을 이용한다.
열차에 부착된 자석의 뒤쪽에는 반발력이 작용하고 앞쪽에서는 흡인력이 작용한다.
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