과학(20327)
Ⅱ. 전기와 자기
7. 자기력과 자기장
자기력과 자기장에 대해 학습해봅시다.
생각열기
(출처 : 유튜브)
(출처 : 유튜브)
여러분들은 자석을 본 적이 있을겁니다. 자석은 어떠한 성질을 가지고 있을까요?
탐구하기
◎활동1 - 자석을 가까이하면 어떤 현상이 나타날까?
Q. 자석의 어떤 극을 가까이했을 때 자석끼리 서로 밀어낼까요?
서로 같은 극(N극과 N극 또는 S극과 S극)을 가까이하면 밀어낸다. 이렇게 서로 밀어내는 힘을 척력이라고 한다.
Q. 자석의 어떤 극을 가까이했을 때 자석끼리 서로 끌어당길까요?
서로 다른 극(N극과 S극)을 가까이하면 끌어당긴다. 이렇게 서로 끌어당기는 힘을 인력이라고 한다.
Q. 클립에 자석을 가까이하면 어떻게 될까요? 말굽자석과 네오디움 자석의 경우를 비교해봅시다.
자석이 클립과 접촉하지 않아도 어느 정도 가까워지니까 자석에 붙게 된다. 말굽자석의 경우 모눈종이 두 칸 간격일 때 붙었다. 네오디움 자석의 경우 모눈종이 세 칸 간격일 때 붙었다. 거리가 가까워지고 자석의 세기가 강할수록 자기력이 강해진다.
Q. 자석 주변에서 자기력의 영향이 미치는 공간을 무엇이라고 할까요?
자기장이라고 한다. 지구는 하나의 커다란 자석이라서 지구 주변에는 지구 자기장이 생긴다. 지구 자기장으로 인해 나침반으로부터 방향(방위)을 찾을 수 있다. 또한 자기장은 자석 주변뿐만 아니라 전류가 흐르는 도선 주위에서도 생길 수 있다.(덴마크 과학자 외르스테드, 1820년)
◎활동2 - 자기력이 작용하는 공간인 자기장 확인하기
Q.자석 위의 아크릴판에 철 가루를 뿌리면 어떤 현상이 나타날까요?
철 가루가 선을 그린다. 이는 자석 주변에서 자석이 철 가루에 미치는 자기력을 보여준 것인데, 자기장을 나타내는 선을 자기력선이라고 한다.
Q. 자석 주위 자기장을 자기력선으로 나타내면 어떤 모양인가요?
N극과 S극에서 선이 촘촘하다. 선이 촘촘할수록 자기력이 강하다.
Q. 막대자석 주위에 나침반을 놓으면 어떤 현상이 나타날까요?
나침반의 N극이 자석의 S극 쪽으로 향한다. 나침반의 N극이 가리키는 방향이 자기장의 방향이다.
Q. 자석 주위 철 가루의 모습과 나침반의 바늘 모습을 자기력선으로 나타내보자.
나침반의 N극이 가리키는 방향이 자기장의 방향이다. 자기력선은 N극에서 나와 S극으로 들어간다. 선이 촘촘한 양극에서 자기장의 세기가 강하게 나타난다. 자기력선으로 막대자석의 자기장 방향과 세기를 나타낼 수 있다.
Q. 막대자석이 서로 다른 극을 마주 보게 하면 자기장의 방향은 어떻게 될까요?
자기장의 방향은 N극에서 S극으로 향하게 된다.
정리
[개념정리하기]
1. 자기장 : 자석 주위와 같이 자기력이 작용하는 공간
① 방향 : 나침반 바늘의 N극이 가리키는 방향
② 세기 : 자석의 양 극(N극과 S극)에 가까울수록 세다.
(출처 : 유튜브)
2. 자기력선 : 자침의 N극이 가리키는 방향을 연속적으로 이은 선
1) 자기력 : 자석과 자석, 또는 자석과 쇠붙이 사이에 작용하는 힘
① 같은 극(N극과 N극, S극과 S극) : 서로 밀어내는 힘(척력)이 작용
② 다른 극(N극과 S극) : 서로 잡아당기는 힘(인력)이 작용
2) 자기력선의 특징
① N극에서 나와 S극으로 들어간다.
② 자기력선은 도중에 끊어지거나 서로 교차하지 않는다.
③ 자기력선이 촘촘할수록 자기장이 세다
3. 전류에 의한 자기장
1) 자기장은 자석 주위에만 생기는 것이 아니라 전류가 흐르는 도선 주위에도 생긴다.
① 전류가 흐르지 않을 때 : 나침반 바늘이 움직이지 않는다.
② 전류가 흐를 때 : 나침반이 각각 도선의 아래쪽과 위쪽에 있을 때 바늘의 회전 방향이 반대이다.
2) 직선 도선 위아래에 놓인 나침반 바늘의 방향
・전류가 한 쪽 방향으로 흐를 때, 직선 도선의 위아래에 놓인 나침반 바늘의 방향은 반대이다.
보충, 심화
해보기
눈으로 자기장을 보자!(자석 주위의 자기장을 자기력선으로 나타내봅시다.)
자석송
내용구성: 이수영(대구 덕화중)