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세탁기나 선풍기에 쓰이는 큰 것에서부터 삐삐나 핸드폰의 진동을 일으키는 작은 것까지 우리 주변에서 쓰이는 전동기의 용도는 다양하다. 꼬마전동기를 만들어 전동기의 원리를 알아보자.
1. 학습목표
자석과 코일을 이용하여 전동기를 만들어 봄으로써 그 원리를 알 수 있다.
2. 준비물
원형자석, 클립 2개, 에나멜선(지름 0.5mm), 압정 4개, 건전지(6V), 지름 1.5cm 이하의 원통 (건전지,싸인펜), 집게 전선 2개, 칼, 꼬마전구, 나무판
3. 어떻게 할까요?
① 양쪽에 1∼2cm정도의 여분을 남겨 놓고,원통건전지나 싸인펜에 에나멜선을 10회 정도 감아 원형 코일을 만든다. 여분의 에나멜선은 잘 묶어서 원형 코일이 풀리지않도록 조여놓아야 한다. 이 여분의 에나멜선이 회전할 때 축이 되므로 양쪽은 일직선이 되도록 조정한다. 회전이 잘 되도록 하기 위해서는 축의 균형이 중요하다.
  
② 원형코일의 여분 중 한쪽은 회전시켜가면서 에나멜 코팅을 완전히 벗기고, 다른 한쪽은 1/2부분만
벗긴다.
③ 두 개의 클립을 이용해 코일을 얹을 수 있는 지지대를 만든다.
④ 압정으로 지지대를 바닥이나 나무판 위에 고정시킨다.
⑤ 건전지, 꼬마전구, 지지대를 모두 직렬로 연결한다.
⑥ 원형 코일을 지지대에 얹고 천천히 돌려 꼬마전구가 켜지는지 확인한다.
⑦ 원형자석(자기력이 강한 네오디늄자석을 사용하면 효과가 크게 나타난다)을 코일 가까이 가져간 다음 코일이 회전을 시작할 수 있게 손가락으로 살짝 돌려준다.
4. 왜 그럴까?
자석의 자기장 안에 있는 전류가 흐르는 원형 코일은 힘을 받아 회전한다. 이것은 전류가 흐르는 포일이 자기장 안에 놓이면 힘을 받는 것과 같은 원리다. 전동기의 코일은 원형이므로 위, 아래 전류의 방향이 반대이다. 자석의 자기장은 한 방향이므로 받는 힘은 반대가 돼 회전한다.
하지만 그 힘으로 한바퀴를 회전할 수는 없다. 원형자석과 코일이 수직을 이루고 있을 때 힘을 맏아 회전하다가, 반 바퀴 돌아서 오면 코일은 반대의 힘을 받아 멈추어버린다. 이 때 전류가 흐르지 않는다면 힘은 없어지고 관성에 의해 회전할 수 있다. 그래서 한쪽은 반만 벗겨 놓는 것이다. 그 단계를 넘기고 나면 전류가 다시 흐른다. 이것이 전동기의 기본 원리다.
전동기에는 직류전동기와 교류전동기가 있다. 직류전동기에는 정류자라는 것이 있어서 반바퀴 회전할 때마다 전류의 방향을 바꿔준다. 가정에서 사용하는 선풍기에 있는 전동기는 교류전동기로 1초당 수십회 전류의 방향이 바뀌므로 따로 정류자를 쓸 필요가 없다.
  
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