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자기장 속에 놓인 알루미늄 포일이 파도타기를 연출할 수 있는 원리는 무엇일까
1. 학습목표
힘과 전류, 자기장의 관계를 알 수 있다.
2. 준비물
말굽자석 5개, 건전지(6V), 꼬마전구, 집게전선 2개, 알루미늄 포일, 받침대(나무토막이나 조그만 상자)
3. 어떻게 할까요?
1) 알루미늄 포일을 폭 0.2cm, 길이 50cm 정도로 길게 자른다.
2) 자른 포일을 자 펴서 양쪽 끝을 받침대에 고정시킨다. 전선을 연결할 수 있게 포일의 끝은 조금 남겨둬야 한다.
3) 말굽자석의 N극이 앞쪽에 오도록 포일 위에 얹어 놓는다.
4) 포일의 왼쪽은 건전지의 ＋극에, 오른쪽은 꼬마전구를 직렬로 이은 후 건전지의 －극에 연결한다.
5) 반대로 말굽자석의 S극이 앞쪽에 오도록 얹어 놓고 포일의 움직임을 살 펴보자.
6) 전면을 향하는 N극과 S극을 교대로 배치해 놓았을 때 포일이 어떻게 움 직이는지 보자.
 
 
① 알루미늄 포일을 얇게 자른다.
② 포일을 길게 늘어놓고 그 위에 말굽자석을 놓는다.
③ 전류를 흐르게 했을 때 포일은 위로 움직인다.
④ 자기장의 방향을 바꾸면 포일은 아래로 움직인다.
⑤ 자기장의 방향을 다르게 한 자석을 번갈아 배치했을 때 포일이 힘을 받은 모양.
4. 왜 그럴까?
자석의 힘이 미치는 영역을 자기장이라고 한다. 자기장의 방향은 N극에서 S극으로 향한다. 자기장 안에 전류가 흐르는 도선을 놓으면 도선은 힘을 받아 움직인다. 그 힘의 크기는 전류의 세기, 자기장의 세기 그리고 전류와 자기장의 방향에 따라 달라진다. 전류의 방향과 자기장의 방향이 직각일 때 힘이 가장 크고, 평행일 때는 힘을 받지 못한다.
이 힘의 방향은 플레밍의 왼손법칙으로 알아낼 수 있다. 왼손의 세손가락을 서로 직각이 되도록 펼쳤을 때, 둘째 손가락이 자기장의 방향, 셋째 손가락이 전류의 방향을 가리키도록 하면 엄지손가락이 힘의 방향이 된다. 첫 번째 실험과정에서 전류는 왼쪽에서 오른쪽으로 흐르고 있다. 자석은 앞쪽이 N극, 뒤쪽이 S극이므로 자기장은 앞쪽에서 뒤쪽으로 향한다. 플레밍의 왼손 법칙에 의해 포일은 위로 향하는 힘을 받아 움직인다. 자석의 극을 바꾸면 아래쪽으로 움직이고, 전류의 방향을 바꿔도 힘의 방향이 바뀐다. 따라서 자기장의 방향이 반대인 말굽자석을 번갈아 배치하면 파도 타는 포일을 연출할 수 있다.
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