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당신의 몸무게는 얼마인가요? 그건 비밀이라구요! 하지만 이제 당신의 몸무게를 간단히 알아낼 수 있지요.
여러분은 몸무게를 잴 때 무엇을 사용하나요? 체중계에 올라서면 바늘이 돌아가는 저울인가요, 아니면 체중을 한번에 숫자로 알려주는 저울인가요? 두 발을 딛고 체중계에 올라서기만 하면 우리의 몸무게가 간단히 숫자로 나오는 전자저울에는 어떠한 비밀이 숨겨져 있는지 알아봅시다.
1. 학습목표
전자저울 하면 왠지 복잡할 것 같다. 하지만 연필과 종이 스티커, 그리고 디지털 테스터기만 있으면 간단히 전자저울의 원리를 경험할 수 있다.
2. 준비물
아크릴판(또는 아크릴자), 종이 스티커, 모눈종이, 디지털 테스터, 볼트, 너트, 와셔클램프, 연필, 1백 g추 여러 개
3. 어떻게 할까요?
① ㄷ자 모양으로 악어 얼굴의 옆모습이 그려진 종이스티커를 아크릴 판에 붙인다.
② 연필로 안쪽 얼굴을 진하게 칠한다. 하얀 부분이 남지 않도록 칠해야 한다.
③ 연필로 구멍을 뚫고 와셔를 대고 볼트를 끼운 뒤 뒤쪽에서 너트로 잠근 다.
④ 클램프로 아크릴 판을 책상에 고정시킨다. 악어 입부분이 책상밖으로 나오도록 한다.
⑤ 테스터의 기능을 '저항'으로 한 후 두 볼트에 연결해 저항을 측정한다.
⑥ 아무 것도 올려놓지 않았을 때의 저항을 기록한다.
⑦ 1백g의 추를 하나씩 올려놓으면서 그 때의 저항을 측정해 기록한다.
⑧ 모눈종이에 추의 개수와 저항과의 관계를 그래프로 그려보자.
⑨ 이번에는 반대로 추를 내려놓으면서 저항 값의 변화를 살펴보자. 추를 올리면서 잴 때와 결과가 달라지는가? 그리고 그래프를 이용해 무게를 모르는 물체의 무게를 구해 보자.
⑩ 실제 전자저울의 내부를 살펴보고 우리가 만든 저울과 비교해 보자.
 
 
 
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4. 왜 그럴까?
악어 얼굴에 연필로 색칠한 것은 연필심의 흑연이 전류가 통하는 도체이기 때문이다. 흑연이 얇게 칠해진 스티커는 전기를 통하는 도선 노릇을 한다.
이 스티커를 아크릴 판에 붙여 추를 올려놓으면 아크릴 판이 휘면서 흑연이 칠해진 스티커도 같이 휘게 된다. 흑연이 칠해진 스티커가 휜다는 것은 바로 물이 움직이기에는 짧고 호스가 편할 것이다. 물과 마찬가지로 짧고 굵은 도선이 저항이 작아 전류가 쉽게 흐른다. 즉 도선의 저항은 단면적에 반비례하고 길이에 비례한다. 스티커 종이에 칠한 흑연가루 층은 두께가 얇기 때문에 큰 저항을 만들 수 있어 테스터로도 저항 변화 폭을 감지할 수 있다. 추를 많이 올려놓을수록 무게는 많이 나가고, 따라서 아크릴 판은 더 휘게 된다. 그러면 저항이 더 커지면서 물체 무게와 비례하는 저항 값을 얻을 수 있다. 이것이 물체의 무게를 측정하는 전자저울의 비밀이다.
실제로 전자저울의 핵심부품인 '스트레인 게이지'는 측정하고자 하는 물체의 무게에 따라 저항이 변하는 원리를 이용해 만든 것이다.
무게에 따른 저항의 그래프는 1차 직선이다. 따라서
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