검전기 실험 1.1 로 업그레이드 했습니다. 검전기 안에 핵과 전자가 보이도록 했습니다.
<- 예전 버전
<- 업그레이드 된 버전
웹에서 해 볼 수 있는 가상실험은 아래 링크에서 확인할 수 있습니다.
http://sciencej.cafe24.com/html5/electroscope/electroscope.html
검전기를 가상으로 실험할 수 있도록 만들어 보았습니다.
평상시에 가르치던 방법을 컴퓨터로 만들어 보았습니다.
전자만 이동하는 것을 설명해야 하는데 그것까지 넣기에는 화면이 너무 작네요.
직접 말로 설명해 주시기 바랍니다.
이 프로그램을 이용하면 검전기를 가지고 할 수 있는 아래와 같은 실험을 가상으로 모두 확인해 볼 수 있습니다.
1. 물체가 대전되었는지 여부를 알 수 있고
- 대전된 물체를 검전기에 가까이 가져가 보면서 금속박이 얼만큼 벌어지는지 관찰
- 대전되지 않은 물체를 검전기에 가까이 가져가 보면서 금속박의 변화 관찰
2. 대전된 정도를 알 수 있고
- 여러물체끼리 마찰시켜 보고 금속박이 벌어지는 정도로 대전된 정도를 알아낼 수 있음
- 많이 대전되면 금속박이 많이 벌어짐
3. 검전기를 한가지 전하로 대전시켜 놓으면 가까이 가져가는 물체가 어떤 전기로 대전되었는지 알 수 있습니다.
- 대전된 물체를 가까이 가져간 다음 손가락으로 금속판을 접지시켰다 떼면 검전기가 1가지 종류의 전하로 대전됨
- 그 상태에서 대전된 물체를 가까이 가져가면서 금속박이 벌어지는지 오므라드는지 관찰하면 대전된
물체가 어떤 전하로 대전되었는지 알 수 있음
* 우측 옵션에서 '대전체 전하표시'와 '검전기 전하 표시'를 끄고 실험을 하면서 학생들이 스스로 전하분포를 생각해 보게 해도 좋음
* 우측 옵션에서 전자이동표시를 켜서 전자가 어떻게 이동하는지 살펴 보면 좋음
검전기 가상실험 프로그램 사용법을 간단하게 동영상으로 만들어 보았습니다.
<스마트폰용 앱은 플레이스토어에서 검전기 가상실험으로 검색하거나 아래 링크 참고>
https://play.google.com/store/apps/details?id=air.com.sciencelove.electroscope
<추가설명>
손가락을 대서 검전기를 + 또는 -로 대전시키는 것에 대한 설명
손가락을 검전기에 접촉시키면 땅과 접지시킨다고 생각하면 된다. 지구는 무한히 많은 - 전자와 +핵을 가지고 있기 때문에 접지시키는 순간 정전기를 띠고 있던 모든 물체는 중성이 된다. 즉 부족한 전자는 지구에서 가져다 중성을 만들고, 남아도는 전자는 지구가 다 가져간다고 생각하면 된다. 학생들에게 말할때는 남녀가 모두 짝을 이룬다고 설명하기도 한다.
검전기를 - 로 대전시키는 방법에 대해 생각해 보자.
검전기에 +로 대전된 물체를 가까이 가져간다. 그럼 금속판으로 -전자가 모이고 금속박은 +를 띠게 된다.
이때 손가락을 대서 접지를 시키면, 손가락을 대는 순간 모든 +와 -는 짝을 이루고 중성이 된다. 그래서 대전체를 가까이 한 상태에서 손가락을 대면 금속박에 있는 + 들은 손가락을 타고 공급된 - 전자들에 의해 짝을 이뤄 중성이 된다.
문제는 금속판인데 학생들은 왜 금속판은 중성이 안되는지 궁금해 한다. 사실 금속판은 가까이 다가온 대전체와 짝을 이루고 있어서 거시적으로 봤을때 이미 중성이 된거나 마찬가지다. 지구에 남아도는 전자를 보내줄 필요 없다. 금속판과 대전체가 약간 떨어져 있기는 하지만, 이미 +와 -는 로미오와 줄리엣 처럼 짝을 이루고 있기 때문이다.
금속판에 있는 전하들은 이동할 필요 없다.
이 상태에서 대전체를 멀리 하면 전자는 짝이 없어지니까 지구로 흘러들어가게 된다. 그런데 손가락을 먼저 떼고, 대전체를 멀리하면 전자는 지구로 흘러갈 수 없으니까 검전기 전체에 퍼지면서 금속판과 금속박은 - 전기를 띠게 되는 것이다.
+는 남자 로미오 -는 전자 줄리엣으로 생각하고 위 글을 다시 읽게 하면 좀 더 쉽게 이해가 될 것이다. 그럼 지구는 셀수 없이 많은 로미오와 줄리엣들이 모여 있는 곳?
<2023 추가>
검전기를 나눠주고 실험을 할 때 빨대나 털가죽을 주지 말고, 검전기만 나눠 준 다음, 주변에 있는 물체를 대전시켜 대전이 되는지 확인해 보게 했다.
학생들은 볼펜이나, 지우개, 자 등 다양한 물체들을 가지고 시도해 보았고, 금속종류는 안된다는 것을 스스로 알게 되었다. 심지어는 머리에 볼펜을 문질렀으니 머리도 대전이 되었을 거라며, 머리를 검전기에 가까이 가져가 보기도 했다. 결국 성공한 모둠도 있었다.
머리가 좋은 여학생들은 자신의 긴 머리카락 끝을 대전 시켜, 머리카락 끝으로 대전을 시키는 모습을 볼 수 있었다.
생각을 조금만 바꾸면, 검전기에 빨대와 털가죽이 아니라, 그냥 검전기만 던져 줘도 된다는 것을 깨닫는 시간이었다.
