• 마찰 전기

Ⅰ. 전기와 자기

반┃  이름┃

서술형 문제

1  털가죽으로 플라스틱 막대를 문지르면 털가죽은 (＋)전하, 플라스틱 막대는 (－)전하로 대전된다. 이러한 현상이 일어나는 이유를 설명하시오.

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• 전기력

2  그림과 같이 털가죽으로 문지른 빨대 [eqn: rmA], [eqn: rmB]를 가까이 가져갔다.

이때 나타나는 현상을 쓰고, 그 이유를 설명하시오. (단, 빨대 [eqn: rmA]는 회전이 가능하도록 장치되어 있다.)

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• 정전기 유도

3  그림과 같이 접촉되어 있는 두 금속구 [eqn: rmA], [eqn: rmB]에 (＋)대전체를 가까이 한 상태에서 두 금속구를 떼어 놓은 다음 대전체를 치웠다.

두 금속구가 띠는 전하의 종류를 각각 쓰고, 그 이유를 설명하시오.

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• 검전기

4  오른쪽 그림과 같이 전체가 (－)전하로 대전된 검전기가 있다. 이 검전기의 금속박을 더 벌어지게 할 수 있는 방법을 설명하시오.

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• 전류와 전자의 이동 방향

5  그림 ㈎, ㈏ 중 도선에 전류가 흐르고 있는 경우를 고르고 전류의 방향과 전자의 이동 방향을 각각 쓰시오.

㈎                     ㈏

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• 전하량 보존 법칙

6  그림과 같이 동일한 세 전구 [eqn: rmA], [eqn: rmB], [eqn: rmC]를 연결하였다.

스위치를 닫았을 때 회로에 흐르는 전류의 세기 [eqn: I_1], [eqn: I_2], [eqn: I_3]를 등호나 부등호를 이용하여 비교하시오.

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• 전지의 직렬 연결과 병렬 연결

7  그림은 전지를 직렬로 연결한 경우와 병렬로 연결한 경우를 나타낸 것이다.

⑴ 전지를 직렬 연결했을 때와 병렬 연결했을 때의 전체 전압을 설명하시오.

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⑵ 전지를 직렬 연결했을 때와 병렬 연결했을 때의 장점을 설명하시오.

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• 전류계 사용법

8  그림 ㈎와 같이 전류계의 (－)단자를 연결하였더니 전류계의 눈금판이 그림 ㈏와 같았다.

㈎                     ㈏

전류의 세기를 좀 더 정확하게 측정할 수 있는 방법을 설명하시오.

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• 저항의 직렬 연결

9  그림과 같이 저항을 직렬로 연결하고 각 저항에 걸리는 전압과 흐르는 전류를 측정하였다.

회로의 전체 전압을 [eqn: V], 전체 전류를 [eqn: I] 라고 할 때 [eqn: V], [eqn: V_1], [eqn: V_2] 사이의 관계식과 [eqn: I], [eqn: I_1], [eqn: I_2] 사이의 관계식을 각각 쓰시오.

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• 저항의 병렬 연결

10 그림과 같이 [eqn: rm2Ω], [eqn: rm3Ω], [eqn: rm6Ω]인 세 저항을 병렬로 연결하고 [eqn: rm6~V]의 전압을 걸어 주었다.

이때 전류계에 가장 센 전류가 흐르도록 하려면 세 스위치를 어떻게 조작해야 하는지 이유와 함께 설명하시오.

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• 가정의 전기 배선

11 가정의 전기 기구들은 그림과 같이 [eqn: 220] [eqn: rmV]의 전압에 연결되어 있다.

이 상태에서 전등의 스위치를 끌 경우, 전기난로에 흐르는 전류의 세기는 어떻게 되는지 이유와 함께 설명하시오.

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• 전자석

12 그림과 같이 불에 달군 후 식힌 못에 코일을 감아 만든 전자석에 클립을 갖다 대었더니 전자석에 클립이 달라붙었다.

지금보다 전자석에 클립이 더 많이 달라붙게 하는 방법 두 가지를 설명하시오.

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• 전자기 유도

13 그림과 같이 코일을 검류계에 연결하고 코일 안에 자석을 넣었다 뺐다 하면서 검류계 바늘의 움직임을 관찰하였다. 코일의 윗부분이 [eqn: rmS]극이 되도록 전자기 유도가 일어나는 경우 두 가지를 설명하시오.
(단, 코일은 움직이지 않는 다.)

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Ⅰ. 전기와 자기

1  모범 답안 | 털가죽에서 플라스틱 막대로 전자가 이동하기 때문이다.

2  모범 답안 | 빨대 A가 B로부터 멀어진다. 빨대 A와 B는 서로 같은 종류의 전하를 띠어 척력이 작용하기 때문이다.

해설 | 두 빨대 A, B는 모두 털가죽과 마찰시켰으므로 같은 종류의 전하를 띤다.

3  모범 답안 | A：(－)전하, B：(＋)전하, (＋)대전체와의 전기력(인력)에 의해 전자가 B에서 A로 이동하였기 때문이다.

해설 | 정전기 유도에 의해 (＋)대전체와 가까운 금속구 A는 대전체와 다른 종류의 전하를 띠고, 먼 금속구 B는 대전체와 같은 종류의 전하를 띤다.

4  모범 답안 | (－)대전체를 검전기의 금속판에 가까이 가져간다.

해설 | (－)대전체를 금속판에 가까이 하면 금속판에 있던 전자들이 척력에 의해 금속박으로 이동하여 금속박이 띠는 (－)전하가 더 강해진다. 따라서 금속박은 더 벌어지게 된다.

5  모범 답안 | ㈏, 전류의 방향：D → C, 전자의 이동 방향：C → D

해설 | 도선에 전류가 흐르지 않을 때는 전자가 불규칙한 방향으로 운동하고, 도선에 전류가 흐르면 전자는 한 방향으로 이동한다. 이때 전류의 방향과 전자의 이동 방향은 반대이다.

6  모범 답안 | [eqn: I_1 >I_2 ＝I_3]

해설 | 전하량 보존 법칙에 의해 병렬 연결된 두 전구에 나누어져 흐르는 전류의 세기의 합은 나누어지기 전에 흐르는 전류의 세기와 같다.

7  모범 답안 | ⑴ 전지를 직렬 연결한 경우 전체 전압은 직렬 연결한 전지의 전압을 더한 것과 같고, 전지를 병렬 연결한 경우 전체 전압은 전지 1개의 전압과 같다. ⑵ 전지를 직렬 연결한 경우 높은 전압을 얻을 수 있으며, 병렬 연결한 경우 전지를 오랫동안 사용할 수 있다.

8  모범 답안 | 전류계의 (－)단자를 500 mA 단자에 연결한다.

해설 | 전류계에 측정된 전류의 세기가 0.2 A＝200 mA 정도로 매우 작으므로 최댓값이 500 mA인 단자에 연결하여야 더 정확하게 측정할 수 있다.

9  모범 답안 | [eqn: V＝V_1 ＋V_2 ,~I＝I_1 ＝I_2]

해설 | 저항을 직렬 연결한 경우 각 저항에 걸리는 전압의 합은 전체 전압과 같고, 각 저항에 흐르는 전류의 세기는 전체 전류의 세기와 같다.

10 모범 답안 | 저항을 병렬 연결할수록 전체 저항이 작아져 전체 전류의 세기가 세어지므로 스위치 [eqn: S_1,][eqn: S_2 ,~ S_3]를 모두 닫는다.

11 모범 답안 | 전기 기구들은 병렬로 연결되어 있으므로 전등의 스위치를 꺼도 전기난로에 흐르는 전류의 세기는 변하지 않는다.

해설 | 가정의 전기 기구들은 전원에 병렬로 연결되어 있으므로 전등의 스위치를 꺼도 다른 전기 기구에 걸리는 전압에 영향을 미치지 않는다.

12 모범 답안 | 코일을 더 많이 감는다. 전압이 더 큰 전지로 바꾼다(또는 전류의 세기를 증가시킨다).

13 모범 답안 | 막대자석의 S극을 코일에 가까이 한다. 막대자석의 N극을 코일에서 멀리 한다.

해설 | 막대자석의 S극을 코일에 가까이 하면 자기장의 변화를 방해하기 위해 코일의 윗부분이 S극이 되도록 유도 전류가 흐른다. 또한 막대자석의 N극을 코일에서 멀리하면 자기장의 변화를 방해하기 위해 코일의 윗부분이 S극이 되도록 유도 전류가 흐른다.