빛나라 빛나라

인천 만월중학교 김석중

2019 대한민국과학교사큰모임 발표자료입니다. 다른 곳에 인용하실 때는 반드시 출처를 밝혀 주시기 바랍니다.

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)

  1. 전압-전류-저항
    1. 전압: 두 지점 간의 전위(전기적 퍼텐셜에너지) 차이로 전위차라고도 하며, 단위는 볼트(V)를 쓴다.
    2. 전류: 전하의 흐름을 말하며, 단위는 암페어(A)를 쓴다.
    3. 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

      <전위차가 낮은 경우> <전위차가 높은 경우>
      ※ 출처 www.phys.pe.kr 눈이 즐거운 물리]

  2.  회로 연결 방법
    1. 저항의 직렬연결과 병렬연결
      <저항의 직렬연결과 병렬연결>
      ※ 출처 ZUM학습백과 http://study.zum.com/
    2. 전압에 따른 각 회로별 전구의 밝기 변화
      <전구의 밝기 변화>
      ※ 출처 ZUM학습백과 http://study.zum.com/

 

[활동 1] 폐회로(닫힌 회로) 제작하기

  1. 준비물
    OHP 필름, 구리테이프, LED, CR2032 건전지, 9V건전지, 스카치테이프, 집게 달린 9V 전지스냅
  2. 방법
    1. OHP 필름 위에 건전지, LED, 구리테이프를 이용하여 아래와 같이 ON/OFF가 가능한 회로를 만들어 보자.
      <스위치 OFF> <스위치 ON>
    2. OHP 필름 위에 건전지, 여러 개의 LED 및 구리테이프를 이용하여 아래와 같이 ON/OFF가 가능한 회로를 만들어 보자.
      1. 3V 건전지에 LED 2개를 직렬 연결하여 LED가 켜지는지 확인해 보자.
        <LED 2개를 직렬 연결한 전기회로>
      2. 9V 건전지에 LED 3개를 직렬로 연결하여 LED가 켜지는지 확인해 보자.
        <LED 3개를 직렬 연결한 전기회로>
    3. 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.
       <회로 교차 부위> <꺾이는 부위>
      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.
    4. 구리테이프와 LED로 만든 여러 가지 전기회로

 

[활동 2] 전도성 펜 맛보기

  1. 준비물
    A4, 전도성펜, LED, CR2032 건전지, 스카치 테이프
  2. 방법
    1. 하얀 종이 위에 전도성 펜으로 아래와 같은 회로를 그린 후 LED를 스카치테이프로 종이에 부착시킨다.
    2. 하얀 종이 위에 전도성 펜으로 아래와 같은 회로를 그린 후 LED를 스카치테이프로 종이에 부착시킨다.
    3. 전도성 펜으로 아래의 그림과 같이 여러 가지 모양의 전기회로를 만들어 보자.


      ※ 출처: 드로잉 사이언스 http://kocoafab.cc

 

[활동 3] LED레일 만들기

  1. 준비물
    OHP 필름지, 구리테이프, LED, CR2032 건전지, 스카치테이프
  2. 방법
    1. OHP 필름지 위에 구리테이프를 이용하여 아래와 같이 레일을 만든다.
    2. 바깥쪽 레일은 건전지의 (+)극, 안쪽 레일은 건전지의 (-)극이 연결되게 건전지를 놓고 모서리 부위를 접는다.
    3. 집게 핀을 이용하여 접힌 부분을 고정시킨다.
    4. 아래의 그림과 같이 바깥쪽 레일은 LED의 긴 다리(+), 안쪽 레일은 LED의 짧은 다리(-)극이 되게 하여 스카치테이프로 부착한다.
    5. 어느 위치에 스위치를 설치해야 LED가 한번에 ON/OFF 시킬 수 있는지 생각해 보자?
    6. 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

  1. 준비물
    나무스틱 2개, 구리테이프, 9V건전지, 9V건전지 끼우개, 연필심, 네오디움 자석(페라이트 자석)
  2. 방법
    1. 그림과 같이 나무스틱에 구리테이프로 레일을 만든다. 이 때 양끝은 한번 접어서 건전지와 연결할 수 있게 여유를 둔다.
    2. 양끝을 건전지와 연결하고 두 레일사이에 연필심을 놓는다.
    3. 자석을 연필심에 가까이 하면서 연필심의 움직임을 관찰한다. 이 때 연필심이 움직이는 이유는 무엇일까?
    4. 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.

  1. 준비물
    색지 A4(2~3종류), 가위, 매직(또는 색연필 등 꾸미는 도구), 스카치 테이프, 구리테이프, 전도성 펜, LED, CR2032건전지
  2. 방법
    1. 카드 크기를 결정하고 앞면에 그리고 싶은 그림이나 캐릭터를 그려 넣는다.
    2. 그림 중 일부에 LED가 들어갈 수 있는 부분을 정하고 펀치로 구멍을 뚫는다.
    3. 카드 뒷면에 카드를 닫거나 접었을 때 LED가 켜지도록 전기회로를 만든다.
    4. 크리스마스 카드 제작 사례

 

[활동 6] 빛나는 액자 만들기

  1. 준비물
    LED(3색), 구리테이프, 수은건전지, 종이도안, 가위, 풀, 투명테이프
  2. 방법
    1. 아래 그림과 같이 구리테이프로 전기 회로를 만든다.
    2. Tracing paper에 그림 그린다.
    3. 카드 안쪽에 그림을 붙인다.
    4. 카드를 조립하여 완성한다.

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