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  1. 2010.05.23 3. 대전류실험! 전류는 돌고돌고돈다 @_@
  2. 2010.05.16 1. 즐겨라! 영하 196℃ 극저온의 세계! 액체 질소
탐구활동 3. 대전류 실험

 

<탐구 목표>
 자석이 만들어내는 자기력선은 철가루를 이용하여 쉽게 확인하기 때문에 초등학생도 막대자석 주변에 만들어지는 자기력선을 쉽게 연상해낸다. 하지만 전류 주변에 만들어지는 자기력선은 자석이 만드는 자기장에 비해 그 세기가 약하기 때문에 자기력선의 모양을 쉽게 관찰하기 어렵다. 그래서 상대적으로 자기장에 쉽게 반응하는 나침반을 사용하여 자기력선의 모양을 확인하거나 전선에 큰 세기의 전류를 흐르게 하는 방법을 고민한다.

 이 실험에서는 기발한 방법으로 전선에 평균 30A의 큰 전류를 흐르게 하여 전선 주변에 강한 자기장을 발생시킬 수 있는 대전류 실험 장치를 제작한다.


<실험 준비물>
 
실드 신호용 케이블, 수축튜브, 칼, 스트리퍼, 집게전선

<대전류 실험장치 설치방법>
무실드 신호용 케이블 2m(규격 15c, 0.22sq: 무실드란 금속박으로 차폐시키지 않은 전선이라는 뜻이며, 15C란 고무피복 안에 15가닥의 전선이 들어있는 것, 그리고 0.22sq란 피복안의 가는 전선의 굵기를 의미한다.), 열수축튜브 40cm(φ 2.5mm), 칼, 와이어스트리퍼, 집게전선 2개(적색,흑색)

만드는 방법은 다음과 같다.
1. 굵은 전선 양 끝의 굵은 고무 피복을 10cm 씩 칼로 벗긴다.
 

※사진의 블로그 주소에서 펌해왔습니다


2. 전선의 피복을 스트리퍼를 이용하여 1cm가량 벗겨내고, 구리선을 돌려서 말아준다.

3. 굵은 도선 내부의 가는 전선들을 같은 방향으로 전류가 흐르도록 그림과 같이 연결을 해준다.
아래 그림은 가는 전선이 5개인 경우로 그림을 그렸으나, 15가닥인 경우에도 연결하는 원리는 같다.
이렇게 연결시에, 전류의 방향이 빨간색 전선으로 들어와서 검은색 전선으로 흐르는 방향이고, 3A전류가 가는 전선으로 흐른다면, 굵은 도선 주위에는 15A의 전류가 흐르게 된다. 15가닥이 연결된다면 3A*15가락=15A의 센 전류가 흐르는 셈이다.

http://blog.naver.com/hongmsoo 의 그림에 설명글을 덧붙였어요.


4.연결을 할때 수축튜브를 사용한다. 전선 하나에 먼저 수축튜브를 끼워준 뒤 두 전선을 꼬아주고, 그 다음에 수축튜브를 두 전선을 꼬아준 부분으로 옮겨 라이터나 가스점화장치로 가열하면 된다.

완성한 대전류 실험장치의 전체샷입니다. +_+ 이렇게 되셨나요~?

 

<대전류 실험장치를 활용한 전자기 실험>


1. 직선전류에 의한 자기장

 1) 준비물 : 대전류 실험장치, 전원장치, 나침반 2~3개, 흰색 받침대, 스탠드, 클램프

★원리


 2) 실험과제

    ① 나침반을 이용한 앙페르 법칙 확인

전류를 통하지 않았을때와 통했을때의 전후사진입니다. +_+ 정말 신기했어요~



    ② 철가루를 사용하여 자기력선 그리기

club.cyworld.com/hpalchemist


 2. 원형전류, 코일에 의한 자기장

   1) 준비물 : 대전류 실험장치, 전원장치, 나침반 2~3개, 받침대

★원리


   2) 실험과제

     ① 나침반을 이용한 앙페르의 법칙 확인


     ② 철가루를 이용한 자기력선 그리기

club.cyworld.com/hpalchemist






 

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<탐구 목표>
극저온의 액체 질소를 이용하여 온도가 낮아짐에 따라 기체의 부피가 어떻게 달라지는지 확인한다.


에필로그.. 액체 질소란?

대기 압력 하에서 -196℃에서 액체로 존재한다. 임계온도는 -147.21℃이며, 임계압력은 33.5atm이다. 끓는점은 latm 하에서 -196℃이다. 질소는 2원자 분자로서 공기 부피의 80%를 차지하는 기체 원소로서 공업적으로는 공기의 분별액화(分別液化)로 얻을 수 있으며, 화학적으로는 염화암모늄과 아질산나트륨의 혼합액을 70℃로 가열하여 분별증류로 얻는다. 이렇게 하여 얻은 질소를 -196℃까지 냉각하여 액체질소를 제조한다. 액체질소는 무색 투명하며 유동성이 크다. 또한 기본적인 용도인 암모니아의 합성 원료 이외에도 그 비활성과 저온액체라는 점 등의 성질이 주목되어 화학·철강·전자공업 분야 등에서 그 수요가 증가하고 있다. 또 식품공업에서는 안전한 냉동용 액체로서도 사용된다.


<주의 사항>

· 액체질소는 매우 차갑다! - 동상을 입지 않도록 각별히 주의한다.
· 액체질소는 아주 많은 양의 질소가스를 만들어 낸다! - 부피 팽창률이 크다.


<실험 준비물>
풍선, 액체질소, 우유, 귤, 홈런볼, 꽃, 바나나





 

<탐구 내용>

1. 고무 풍선 실험 - 고무 풍선의 부피 변화 관찰하기

 1) 1L의 비커에 액체 질소를 따른다. - 비커가 작아서 스티로폼 상자를 사용했어요!!

 2) 풍선을 불어 액체 질소에 담근다.

 3) 완전히 쭈그러들면 집게로 조심스럽게 꺼내고 변화를 관찰한다.


처음에 액체 질소안에 들어간 풍선은 셀로판지처럼 바삭바삭거리면서 쪼그라들더니 아예 쪼글한 상태로 굳어버리네요. 온도가 낮으면 기체의 부피가 작아짐을 확인할수 있었습니다. ㅜ.ㅜ 액체질소 너무 차가워서 아파요..장갑이 소용이 없음 .. 동상걸리는줄 알았네요 ;ㅅ;!!

다 쪼글해진 녀석을 꺼내서 실온에 두면 그즉시 다시 부풀어 오릅니다!
다시 바삭바삭 하면서 말이죠 + _+ 그래서 원래 자기 모습대로 되돌아 옵니다.


 

2. 액체 산소 (산소의 액화점 : -183℃)

  1) 스탠드에 음료수 캔을 삐딱하게 장치한 후 남은 액체 질소를 붓는다.

  2) 컵의 아랫부분으로 뚝뚝 떨어지는 액체는 무엇인지 알아보자.

  3) 떨어지는 액체에 향을 갖다 대보고 변화를 관찰하자.


이녀석이 바로 액체질소!! 컵이 어찌나 시리던지 아까 풍선실험때 잔뜩 겁을 먹은 상태여서 이때도 겁먹고 쳐다봤어요 ㅋㅋ. 부글부글거리는게 보이시나요?
실온에 있으니 바로 끓는점이 되버려서 기화되는 중입니다 ㅇ0ㅇ!!

질소주위에 있던 공기중의 산소가 액화되는중입니다. 처음엔 수증기 인줄 알았는데 옆에서 다들 산소라고 신기해하던..

확신에 찰수 없을땐 증명하자 ! 액체가 된 산소를 담습니다. 산소에는 조연성이 있으니까 향을 갖다 대면 더 활활 타겠지요! 퐈이야~~~


역시나! 활활타오릅니다 +_+ 정말 산소가 액체가 되어버렸습니다!

<번외 실험>

 1. 용가리 실험 - 홈런볼 얼려서 먹기!

   홈런볼을 액체 질소에 담갔다가 꺼내 먹어본다.

다들 홈런볼이 정말 무서웠는데 제가 시범을 보이고 나니 다들 질소에 찍어먹는데 여념이 없었던.. 코에서 뿌뿌가 더 심했으면 좋았을텐데~ 다른조에서는 엄청나게 격한 뿌뿌가 나오기도 했어요 ㅋㅋ


 2. 바나나를 망치로? - 바나나로 못박기!

  바나나를 액체 질소에 담갔다가 꺼내 못을 박아본다.


귤을 까고하고 바나나도 까고 하는줄알고 처음엔 실수했다가 당황해서 손으로 꺼내려다가 손가락 마비되고   ㅋㅋㅋ 정말 이렇게 꽁꽁언 귤과 바나나는 처음이었어요. 귤은 바닥에 던졌다가 박살나고, 바나나는 먹지도 못하게 되버리고..




 3. 액체 질소로 아이스크림 만들기

  딸기 우유, 초코 우유를 액체 질소에 담가서 잘 저은 다음 꺼내본다.

pictured by 예리

pictured by 예리

그냥 부어버렸더니 먹을수도 없게 꽁꽁 굳어버려서 한방울씩 떨궜더니 구슬아이스크림이 성공 + _+ 우리조는 몇알밖에 못만들었지만 다른조에서는 많이 만들었어요! 정말 급속냉동의 신 ㅋㅋ


이러나저러나 정말 즐거운 과학실험이었어요!! 무엇보다 먹을게 있었다는게 참 경이로웠구요 .. 과학 동아리에 들어온걸 진심 다행으로 생각해요 ㅇ0ㅇ 이런 실험 언제 해보겠어요!!

                                                   http://tanaya.tistory.com/

 



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  1. Klaus von Klitzing
    2011.03.17 01:54 신고
    사실, 손을 액체 질소에 손 담궈도 잘 안다쳐~
    오히려 액체질소에 냉각된 물체가 위험한데, 장갑꼈던건 솔직히 실수였다.
*1 

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