적성 맞춰보기

(1) 텔레비전에 자석을 대면 왜 화면이 찌그러지는지 설명해 보라.

(2) 어린이들이 타는 킥보드의 바퀴가 빛나는 원리는 무엇인가?

(3) 어떤 휴대폰은 안테나를 빼면 불통이 되는데, 어떤 것은 안테나 없이도 작동된다. 이러한 차이가 생기는 이유는 무엇일까?

(4) 정전기를 예방하는 방법을 제시해 보라.

① 텔레비전의 브라운관 뒤쪽에는 전자총이 있다. 전자총에서 발사된 전자가 브라운관 앞쪽에 있는 빨강이나 초록색, 또는 파란색 빛을 내는 형광 물질에 부딪히면 해당하는 빛을 내면서 원하는 화면을 구성하게 된다. 만약 자석의 N극을 화면 가까이 대면 자석 주위의 테두리 영역 화면이 시계 방향으로 당겨져 찌그러진 모습으로 나타난다. 그것은 자석의 N극에서 뿜어져 나오는 방사상의 자기력선에 전자가 접근하면서 운동 방향의 왼쪽으로 힘을 받기 때문이다. S극으로 실험하면 오른쪽으로 찌그러진다. 그러나 자석 정면으로 접근한 전자의 움직임에는 영향을 주지 않는다. 이는 로렌츠의 힘에 의한 것이다. 자기장 속에 놓인 도선에 전류가 흐르면 전류와 자기장에 각각 수직인 방향으로 힘을 받는데, 그 근원은 도선을 따라 움직이는 전자가 받는 힘이다. 이처럼 자기장 속에서 운동하는 대전 입자가 받는 힘을 로렌츠의 힘이라고 한다.

② 자전거 바퀴에 달려 있는 것과 같은 원리의 소형 발전기가 장착돼 있기 때문이다. 소형 발전기의 원리는 영국의 물리학자 패러데이가 발견한 전자기 유도 현상을 응용한 것이다. 구리 코일에 자석을 밀어 넣었다 뺐다 하는 과정을 반복하면 유도기 전력이 발생하는데, 유도기 전력의 크기는 구리 코일의 감긴 수와 자석이 움직이는 속도에 비례한다. 킥보드 바퀴에는 원통 모양의 고정된 영구 자석이 있고, 그 주위에 코일이 감겨 있기 때문에 바퀴가 회전하면 코일에 전류가 발생한다. 발생한 전류는 발광 다이오드를 통해 반짝이는 빛으로 바뀌고, 색을 넣으면 빨강이나 파랑 등 다양한 빛깔을 내기도 한다.

③ 이동 통신의 안테나는 두 가지 종류가 있다. 누구나 알고 있는 막대형 안테나와 눈에 보이지 않는 나선형 안테나이다. 원래 안테나가 없으면 송신도 수신도 가능하지 않으므로 안테나 없이도 작동된다는 것은 △내부에 다른 안테나가 숨겨져 있거나 △나선형 안테나가 아직 분리되지 않았거나 △그 지역이 강력한 송신 전파의 영역 안에 있기 때문에 안테나가 빠져나간 회로의 끝부분만으로도 통화가 가능한 것이다.

④ 정전기가 생기지 않게 하는 방법은 습기를 유지하는 방법과 접지를 사용하는 방법이 있다. 습기는 도체 역할을 해 전하가 쌓이는 것을 막아주므로 실내를 건조하지 않게 하면 정전기가 예방된다. 또 천연 섬유로 만든 옷이나 카펫을 쓰면 수분과의 친화력이 좋아 정전기가 발생하기 어렵다. 반면 염화비닐이나 나일론 등 고분자 물질은 매우 뛰어난 절연물이므로 정전기가 발생하기 쉽다. 섬유 린스를 쓰거나 정전기 방지용 스프레이를 옷에 뿌려도 수분과의 친화력이 좋아진다. 차 뒤에 정전기 방지용 쥐꼬리를 달아주면 접지가 돼 정전기가 잘 생기지 않는다.

▲고압의 전류가 흐르는 도선이 있다. 도선 한 개를 양손으로 잡을 경우와 도선 두 개를 양손으로 하나씩 잡을 경우 어느 것이 감전되는지 설명해 보라.(부산대 치의예과)

▲자석을 반으로 부러뜨리면 왜 한 가지 극만 남는지 말해 보라.(성균관대 공학계열)

▲번개가 칠 때 구름에서 지표면으로 음전하가 방출된다. 지구의 자기장에 의해서 어느 방향으로 휘어지는가?(부산대 의예과)