전류,전압,저항 옴의법칙(물과비교) 가상실험

 

옴의법칙(물이용).zip

 

전류와 전압 그리고 저항을 물과 비교하여 설명하곤 한다.

학생들에게 접근하기가 쉽기 때문이다.

오랫동안 설명하던 방법을 프로그램으로 만들어 보았다.

항상 전기단원 시작시 하는 질문?

우리집 수돗세는 뭐로 내니? 

그럼 전기세는 뭐로 낼까?

 

<가상실험 방법 및 생각할 점>

<기본개념>

V(전압) : 전류를 흐르게 하는 능력       - 수압 

A(전류) : 흐르는 전하의 양                 - 흐르는 물의 양

R(저항 ): 전류의 흐름을 방해하는 정도 - 흐르는 물의 양을 조절하는 장치(수도꼭지)

<사용법> - 설명이 부실해서 사용방법을 잘 모르시는 분이 많네요

물의 높이는 :  전압이라는 글자를 마우스로 드래그 하면 물의 높이(수압을 조절할 수 있습니다.)
저항 변화는 수도꼭지처럼 된 부분을 마우스로 드래그 하면 됩니다.

* 수압변화 :물통의 물 표면을 위아래로 드래그 하여 수압을 변화시킬 수 있다.

* 저항변화 : 수도꼭지(밸브)를 위아래로 드래그 하여 저항을 변화시킬 수 있다.

* 전류변화 : 전류는 실제에서도 임의로 변화시킬 수 없다. 전압과 저항값에 의해 결정되는 값이다.

                (회로를 만들 때 사용할 전류의 양을 정하고, 저항을 달아 필요한 전류의 양을 사용한다.)

* 물방울소리  : 전류의 양을 소리로 확인할 수 있다.

* 물통 채우기 :  흘러나온 물의 양을 확인할 수 있다.

<활용방법>

1. 저항 일정하게 두고 전압(수압)을 변화시켜 가면서 전류의 양(흘러가는 물의양) 비교

2. 전압 일정하게 두고 저항을 변화시켜 가면서 전류의 양 비교

3. 전압이 일정할 때 전기세는 무엇과 관계가 있을까?

 * 수압이 일정할때 수도세는 사용한 물의 양으로 낸다. 

 * 전압이 일정한 경우 전기세는 사용한 전류의 양으로 낸다. (사실은 전력량(전압*전류*시간)로 낸다.)

4. 전류가 같아도 전압이 커지면 왜 전기세가 많이 나올까?

 * 같은 양의 물을 사용 해도 수압이 세면 물이 나오는 속도가 빠르다. (물레방아를 빨리 돌릴 수 있다. 즉 더 큰일을 할 수 있다.)

 * 같은 양의 전류를 사용해도 전압이 세면 전하들은 더 큰에너지를 운반 할 수 있다. 

5. 100V용 백열전구를 200V에 연결하면 밝기(에너지)는 어떻게 되나?

 * 저항이 같을때 수압이 2배가 되면 흘러가는 물의 양도 2배가 된다.

 * 저항이 같을때 전압이 2배가 되면 흘러가는 전류도 2배가 된다. 

 * 즉 100V 백열전구를 200V에 사용하면 전압이 2배가 되고 전류도 2배가 되므로 

   전력(전압*전류)은 4배가 된다. 즉 4배 더 밝아진다. 전기세도 4배 더 많이 나온다. 

6. 저항의 병렬연결에 대한 생각 

* 수도꼭지를 여러개 틀어 놓으면(사용되는 물의 양이 많아짐) 가정전체로 봤을때 전체저항이 작아져 수도세가 많이 나온다.

* 전기기구를 여러개 꼿아 놓으면(사용되는 전류의 양이 많아짐) 가정전체로 봤을때 전체저항이 작아져 전기세가 많이 나온다.

프로그램 사용방법을 동영상으로 만들어 보았습니다.