감은 전선이 둘레에 만드는 보이지 않는 영향과 그 세기
물리1 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 일부러 빠져 있습니다. 지시를 따라 손으로 직접 해 본 뒤, 그 결과를 여러분의 말로 해석하고 성찰하여 서술하세요. 정답 문장이 정해져 있지 않으니, 이유를 붙인 자기 생각이면 됩니다. 예제: 전선을 여러 번 감아 만든 원통 (비교용: 양 끝 성질이 다른 막대 모양 물체)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①그림에서 전선을 감아 만든 원통 둘레의 작은 바늘들이 가리키는 방향을 [칸 A]에 화살표로 옮겨 그리세요.
- ②원통의 왼쪽 끝과 오른쪽 끝에서 바늘들이 서로 어떻게 다르게 가리키는지 [칸 A] 아래에 한 줄로 적으세요.
- ③아래 막대 모양 물체 그림에서 둘레에 그려진 곡선 무늬를 [칸 B]에 따라 그려 보세요.
- ④[칸 A]와 [칸 B]를 나란히 비교해 둘레 무늬의 같은 점을 찾아 [칸 C]에 적으세요.
- ⑤두 그림에서 서로 다른 점이 있으면 무엇인지 [칸 D]에 적으세요.
- ⑥감은 방향이 반대인 두 원통 그림을 비교해, 반대로 바뀌는 것을 찾아 [칸 E]에 적으세요.
칸 A — 감은 전선 원통 둘레 바늘들의 방향
칸 E — 감은 방향을 반대로 하면 바뀌는 것
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)감은 전선 원통 둘레 바늘들의 배열이, 막대 모양 물체 둘레 무늬와 닮았다는 것은 무엇을 뜻할까요? 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)
✎ 감은 전선 원통도 막대 물체처럼 ___ 때문에, 둘레에 ___가 생기는 것 같다.
(2)감은 방향을 반대로 하면 둘레 무늬의 방향이 반대로 바뀝니다. 이것은 이 그림만의 우연일까요, 감은 방향이 다르면 언제나 그런 규칙일까요? 왜 그렇게 생각하는지 이유와 함께 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 왜냐하면 감은 방향이 바뀌면 ___가 바뀌기 때문에 …
(3)원통의 한쪽 끝과 다른 쪽 끝은 [칸 D]에서 본 것처럼 성질이 서로 다릅니다. 무엇 때문에 두 끝의 성질이 갈린다고 생각하나요? (10점)
3
성찰 — 활동을 내 것으로 만들기
30점
(1) 순서 다시 짜기 — 이 활동을 처음 하는 친구에게 나라면 어떤 순서로 시킬지 쓰고, 왜 그 순서인지 한 문장으로 이유를 붙이세요. 지워도 되는 단계가 있다면 그것도 쓰세요. (15점)
(2) 이름 붙이기 — 오늘 관찰하고 비교한 것을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 스스로 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 바늘 방향·둘레 무늬를 정확히 옮기고, 비교·표시 지시를 빠짐없이 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 닮음·방향 반전에 대한 자기 가설에 이유를 붙였고, 두 끝의 차이를 근거로 설명함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
감은 전선이 둘레에 만드는 보이지 않는 영향과 그 세기 · 각 20점 · 총 100점
안내 — 1쪽에서 스스로 세운 개념을 이번에는 반복해서 적용해 봅니다. 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.
1.솔레노이드에 전류를 흘렸을 때 자기장의 방향을 정하는 방법을 쓰고, 감은 방향을 반대로 하면 자기장 방향이 어떻게 되는지 쓰시오.
2.길이 0.30 m 인 솔레노이드에 코일을 600번 균일하게 감았다. 단위 길이당 감은 수 n 을 구하시오.
3.같은 전류가 흐르는 두 솔레노이드 A(감은 수 200회, 길이 0.10 m)와 B(감은 수 800회, 길이 0.20 m)의 자기장 세기 비 B(B):B(A)를 구하시오. (B ∝ nI)
4.막대자석 바깥의 자기력선과 솔레노이드 바깥의 자기력선 모양을 비교하여 공통점을 쓰시오.
5.길이 0.25 m 에 코일을 500번 감은 솔레노이드에서 전류만 2배로 늘리면 자기장의 세기는 몇 배가 되는지 쓰시오.
정답
1. 오른손 네 손가락을 전류가 흐르는 방향으로 감아쥐면 펼친 엄지가 가리키는 쪽이 N극이자 내부 자기장의 방향이다. 감은 방향을 반대로 하면 자기장의 방향도 반대가 된다.
2. n = N/l = 600 / 0.30 = 2000 회/m
3. nA = 200/0.10 = 2000 회/m, nB = 800/0.20 = 4000 회/m. 전류가 같으므로 B는 n에 비례 → B(B):B(A) = 2:1
4. 둘 다 N극에서 나와 S극으로 들어가는 같은 모양의 자기력선을 가지며, 솔레노이드는 막대자석과 매우 비슷한 자기장을 만든다.
5. n = 500/0.25 = 2000 회/m 로 변화 없고, B ∝ nI 에서 I 가 2배가 되므로 자기장의 세기는 2배가 된다.