전기의 이용
전기 회로의 구성과 전류의 흐름, 전기의 안전한 이용을 탐구한다.
전기 회로는 전지, 전선, 전구 같은 부품이 끊긴 곳 없이 하나의 고리로 이어진 길이고, 이 길이 완성되어야만 전류가 흘러 전구에 불이 켜집니다.
전기는 놀이공원의 순환 열차와 같습니다. 선로가 한 바퀴 이어져 있어야 열차가 돌 수 있고, 한 군데만 끊어져도 전체가 멈춥니다. 열차는 없어지지 않지만, 손님(에너지)은 전구에서 내립니다.
쉽게 말하면
자석의 이용에서 보이지 않는 힘을 다뤄 봤다면, 전기도 비슷합니다. 눈에 보이지 않지만 규칙은 아주 분명합니다. 전구에 불을 켜려면 전지의 (+)극에서 나온 전선이 전구를 지나 전지의 (-)극으로 되돌아와야 합니다. 이 고리가 끊기면 아무 일도 일어나지 않습니다. 스위치는 이 고리를 일부러 끊었다 이었다 하는 장치일 뿐입니다.
전지를 여러 개 이어 붙이는 방법에 따라 결과가 달라집니다. 전지를 한 줄로 길게 이으면(직렬) 전구가 더 밝아지고, 전지들이 더 빨리 닳습니다. 전지를 나란히 옆으로 이으면(병렬) 밝기는 전지 하나일 때와 비슷하지만 더 오래갑니다. 전구도 마찬가지입니다. 전구를 한 줄로 이으면 하나만 빼도 전체가 꺼지고, 나란히 이으면 하나를 빼도 나머지는 그대로 켜져 있습니다. 집 안의 전등이 하나 나가도 다른 방 불이 멀쩡한 이유가 여기에 있습니다.
전기가 흐르면 자석의 성질도 나타납니다. 못에 에나멜선을 여러 번 감고 전지를 연결하면 못이 자석이 되어 클립을 끌어당깁니다. 전기를 끊으면 자석의 힘도 사라집니다. 이렇게 전기와 자기가 이어져 있다는 사실이 전기와 자기로 이어집니다.
이렇게 나타납니다
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예시 1전지 하나에 전선 하나만 연결하면전구에 불이 켜지지 않습니다. 전지의 (+)극과 (-)극이 전구를 통해 모두 이어져야 전류가 흐릅니다. 전선이 하나뿐이면 길이 한쪽에서 끊긴 것이라 전류가 흐를 곳이 없습니다.
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예시 2전구 두 개를 한 줄로 이었을 때전구 하나를 소켓에서 빼면 나머지 하나도 꺼집니다. 길이 끊어졌기 때문입니다. 반대로 나란히 이어 두었다면 하나를 빼도 다른 하나는 계속 켜져 있습니다. 두 전구가 각자 자기 길을 가지고 있기 때문입니다.
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예시 3못으로 만드는 전자석쇠못에 에나멜선을 촘촘히 감고 전지에 연결하면 못이 클립을 끌어당깁니다. 전지를 떼면 클립이 떨어집니다. 전지를 더 많이 연결하거나 선을 더 많이 감으면 힘이 세집니다. 필요할 때만 자석이 되게 할 수 있다는 점이 보통 자석과 크게 다른 점입니다.
전구 두 개를 잇는 두 가지 방법
| 구분 | 한 줄로 잇기(직렬) | 나란히 잇기(병렬) |
|---|---|---|
| 전류가 가는 길 | 길이 하나뿐 | 전구마다 길이 따로 있음 |
| 전구 하나를 빼면 | 모두 꺼짐 | 나머지는 그대로 켜짐 |
| 전구의 밝기 | 어두움 | 밝음 |
| 쓰이는 곳 | 옛날식 꼬마전구 장식 | 집 안의 전등과 콘센트 |
자주 하는 오해
전류가 전구에서 다 쓰여 없어진다고 생각하기
이렇게 생각하기 쉬움전지에서 나온 전기가 전구까지 가서 불을 켜고 거기서 사라진다
실제로는전류는 전구를 지나 전지로 되돌아옵니다. 전구에서 쓰이는 것은 전류 자체가 아니라 에너지입니다.
만약 전류가 전구에서 없어진다면 전구 뒤쪽 전선은 필요가 없을 것입니다. 그런데 그 전선을 빼는 순간 불이 꺼집니다. 고리가 완성되어야만 흐른다는 뜻입니다. 전류는 돌고, 그 과정에서 전기 에너지가 빛과 열로 바뀝니다.
전지를 많이 연결하면 무조건 밝아진다고 생각하기
이렇게 생각하기 쉬움전지 개수를 늘리면 언제나 전구가 더 밝아진다
실제로는어떻게 연결하느냐에 달려 있습니다. 한 줄로 길게 이으면 밝아지지만, 나란히 이으면 밝기는 거의 그대로이고 오래갑니다.
전지를 한 줄로 이으면 전구를 밀어 주는 힘이 더해져 밝아집니다. 나란히 이으면 전지들이 힘을 나눠 내므로 밝기는 비슷하고 대신 오래 버팁니다. '몇 개인가'가 아니라 '어떻게 이었는가'가 결과를 정합니다.
선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요
이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다
자주 묻는 질문
Q1전기를 안전하게 쓰려면 무엇을 조심해야 하나요?
젖은 손으로 전기 제품이나 콘센트를 만지지 않습니다. 물은 전기를 잘 통해서 몸으로 전류가 흐를 수 있습니다. 콘센트 하나에 여러 제품을 문어발처럼 꽂으면 전선이 뜨거워져 불이 날 수 있고, 콘센트 구멍에 젓가락 같은 물건을 넣는 것은 아주 위험합니다.
Q2전자석과 보통 자석은 무엇이 다른가요?
보통 자석은 항상 자석이지만, 전자석은 전류가 흐를 때만 자석이 됩니다. 세기를 조절할 수 있고 극을 바꿀 수도 있어서, 고철을 들어 올리는 기중기처럼 필요할 때만 붙였다 떼야 하는 곳에 쓰입니다.
Q3전선은 왜 겉을 비닐로 감싸 두나요?
안쪽 금속은 전기를 잘 통하고, 겉의 비닐은 전기를 통하지 않기 때문입니다. 전류가 정해진 길로만 흐르게 하고, 우리 몸으로 새어 나오지 않게 막아 줍니다.
교육과정 2022 개정 · 초6 통합과학 · 전기의 이용
수록 기본 (교육과정 단원)
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