2019 대한민국과학교사큰모임 발표자료입니다. 다른 곳에 인용하실 때는 반드시 출처를 밝혀 주시기 바랍니다.
인천 만월중학교 김석중
우리 생활 속에 무수히 많은 전자 제품들이 있다. 그 속을 들여다보면 개미만한 크기의 전자 부품들이 PCB 판 안에 오밀 조밀하게 연결되어 있다. 전자, 전기회로를 보다 쉽게 이해하기 위해 고안되고 개발되는 수많은 교구들… 보다 간단하게 전기회로를 접근하고 재미를 느껴볼 수 있도록 이 프로그램을 제작했다. 이 프로그램은 2015 개정된 교육과정 중․고등학교에서 학습하게 된 전기 단원의 전기회로에 대해 학습자가 능동적으로 접근할 수 있도록 3~4차시 구성되어 있다.
들어가며 (전기 회로 알아보기)
- 전압-전류-저항
- 전압: 두 지점 간의 전위(전기적 퍼텐셜에너지) 차이로 전위차라고도 하며, 단위는 볼트(V)를 쓴다.
- 전류: 전하의 흐름을 말하며, 단위는 암페어(A)를 쓴다.
- 저항: 전류의 흐름을 방해하는 정도를 말하며, 단위는 옴(Ω)을 쓴다.
구분 기호 단위 전압 V (Voltage) V 볼트 전류 I (Intensity) A 암페어 저항 R (Resistance) Ω 옴 ※ 출처 www.phys.pe.kr 눈이 즐거운 물리]
- 회로 연결 방법
- 저항의 직렬연결과 병렬연결 ※ 출처 ZUM학습백과 http://study.zum.com/
- 전압에 따른 각 회로별 전구의 밝기 변화 ※ 출처 ZUM학습백과 http://study.zum.com/
[활동 1] 폐회로(닫힌 회로) 제작하기
- 준비물 OHP 필름, 구리테이프, LED, CR2032 건전지, 9V건전지, 스카치테이프, 집게 달린 9V 전지스냅
- 방법
- OHP 필름 위에 건전지, LED, 구리테이프를 이용하여 아래와 같이 ON/OFF가 가능한 회로를 만들어 보자.
- OHP 필름 위에 건전지, 여러 개의 LED 및 구리테이프를 이용하여 아래와 같이 ON/OFF가 가능한 회로를 만들어 보자.
- 3V 건전지에 LED 2개를 직렬 연결하여 LED가 켜지는지 확인해 보자.
- 9V 건전지에 LED 3개를 직렬로 연결하여 LED가 켜지는지 확인해 보자.
- OHP 필름 위에 건전지, 여러 개의 LED 및 구리테이프를 이용하여 아래와 같이 LED가 병렬로 연결되어 있고, ON/OFF가 가능한 회로를 만들어 보자. ※ LED가 켜지지 않는 경우 어떻게 할까?구리테이프는 제품별로 양면 전도성을 가지는 경우와 단면만 전도성 가지는 경우가 있다. 끊어진 회로를 연결할 때 단면 전도성 구리테이프의 경우 회로 교차되는 부분에서 아래 그림과 같은 주의가 필요하다. LED는 전구와 달리 극성을 가지고 있어서 극성에 맞게 연결하지 않으면 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 건전지 (+)극에 LED의 긴다리(+극)를 연결하고, (-)극 쪽에는 짧은 다리(-극)을 연결해야 한다.
- 구리테이프와 LED로 만든 여러 가지 전기회로
[활동 2] 전도성 펜 맛보기
- 준비물 A4, 전도성펜, LED, CR2032 건전지, 스카치 테이프
- 방법
- 하얀 종이 위에 전도성 펜으로 아래와 같은 회로를 그린 후 LED를 스카치테이프로 종이에 부착시킨다.
- 하얀 종이 위에 전도성 펜으로 아래와 같은 회로를 그린 후 LED를 스카치테이프로 종이에 부착시킨다.
- 전도성 펜으로 아래의 그림과 같이 여러 가지 모양의 전기회로를 만들어 보자. ※ 출처: 드로잉 사이언스 http://kocoafab.cc
[활동 3] LED레일 만들기
- 준비물 OHP 필름지, 구리테이프, LED, CR2032 건전지, 스카치테이프
- 방법
- OHP 필름지 위에 구리테이프를 이용하여 아래와 같이 레일을 만든다.
- 바깥쪽 레일은 건전지의 (+)극, 안쪽 레일은 건전지의 (-)극이 연결되게 건전지를 놓고 모서리 부위를 접는다.
- 집게 핀을 이용하여 접힌 부분을 고정시킨다.
- 아래의 그림과 같이 바깥쪽 레일은 LED의 긴 다리(+), 안쪽 레일은 LED의 짧은 다리(-)극이 되게 하여 스카치테이프로 부착한다.
- 어느 위치에 스위치를 설치해야 LED가 한번에 ON/OFF 시킬 수 있는지 생각해 보자?
- 아래의 그림은 여러 가지 방법으로 자신의 만들고 싶은 전기회로를 만든 사례이다. ※ 출처 Circuit Sticker_https://chibitronics.com/)circuit stickers_MIT공대생제작__ http://circuitstickers.tumblr.com/
[활동 4] 전자기력 확인하기
- 준비물 나무스틱 2개, 구리테이프, 9V건전지, 9V건전지 끼우개, 연필심, 네오디움 자석(페라이트 자석)
- 방법
- 그림과 같이 나무스틱에 구리테이프로 레일을 만든다. 이 때 양끝은 한번 접어서 건전지와 연결할 수 있게 여유를 둔다.
- 양끝을 건전지와 연결하고 두 레일사이에 연필심을 놓는다.
- 자석을 연필심에 가까이 하면서 연필심의 움직임을 관찰한다. 이 때 연필심이 움직이는 이유는 무엇일까?
- 연필심이 반대 방향으로 움직이게 하려면 어떻게 해야 할까?
[활동 5] 신년카드( 크리스마스카드) 만들기
위의 활동을 응용하여 LED에 불이 들어오는 신년 카드(크리스마스 카드)를 제작한다.
- 준비물 색지 A4(2~3종류), 가위, 매직(또는 색연필 등 꾸미는 도구), 스카치 테이프, 구리테이프, 전도성 펜, LED, CR2032건전지
- 방법
- 카드 크기를 결정하고 앞면에 그리고 싶은 그림이나 캐릭터를 그려 넣는다.
- 그림 중 일부에 LED가 들어갈 수 있는 부분을 정하고 펀치로 구멍을 뚫는다.
- 카드 뒷면에 카드를 닫거나 접었을 때 LED가 켜지도록 전기회로를 만든다.
- 크리스마스 카드 제작 사례
[활동 6] 빛나는 액자 만들기
- 준비물 LED(3색), 구리테이프, 수은건전지, 종이도안, 가위, 풀, 투명테이프
- 방법
- 아래 그림과 같이 구리테이프로 전기 회로를 만든다.
- Tracing paper에 그림 그린다.
- 카드 안쪽에 그림을 붙인다.
- 카드를 조립하여 완성한다.