빛이 너무 밝아!
전구 밝기를 줄이려면?
지난 시간에 배웠죠 — 전구에 불이 켜지는 건 회로에 전류가 흐르기 때문입니다. 그런데 스탠드 조명이 너무 밝다면? 전류를 줄이면 됩니다. 문제는 그다음이에요. 전류의 세기는 대체 무엇으로 조절할까요?
👀 겪어 본 것, 떠오르는 것
전류의 세기가 달라지는 장면들입니다. 겪어 봤거나 들어 본 것을 눌러 보세요.
하나라도 겪어 봤다면, 오늘 배울 내용의 절반은 이미 만나 본 셈입니다.
🔎 손잡이는 두 개다
전구 밝기를 줄이는 길, 즉 전류를 조절하는 손잡이는 두 개가 있습니다. 오늘 이 둘을 실험으로 확인합니다.
전압을 낮추는 건 그럴듯한데, 니크롬선을 길게 하면 왜 어두워질까요? 니크롬선이 무엇을 하길래? 이름은 여기까지만 — 답은 2·3단계에서 실험으로 밝힙니다.
🤔 내 생각부터 — 밝기를 줄이는 방법
아직 실험은 안 했지만, 지금까지 겪어 본 것만으로도 짐작할 수 있는 것이 있습니다. 스탠드가 너무 밝을 때 전류를 줄여 밝기를 낮추는 방법을 떠오르는 대로 써 보세요. 틀려도 괜찮아요 — 실험이 끝나면 이 글을 다시 읽어 볼 겁니다.
이번 시간이 끝나면 이걸 할 수 있다
표를 채우고, 그래프를 읽으면서.
저항이라는 하나의 잣대로.
전압과 니크롬선을 바꿔 가며 전류를 재 봅시다
「탐구」입니다. 전원 장치의 전압과 니크롬선의 길이를 바꿔 가면서 회로에 흐르는 전류를 측정합니다. 단, 측정하기 전에 예상부터 합니다.
🔮 먼저 예상해 봅시다
이제 실험 상황입니다. 전원 장치의 전압은 1.5 V 그대로 둡니다. 회로에 끼워 둔 짧은 니크롬선을 빼고, 그 대신 두 배 긴 니크롬선을 끼웁니다. 다른 것은 아무것도 바꾸지 않아요. 그러면 전류계 눈금, 즉 전류의 세기는 어떻게 될까요?
- 짧은 니크롬선, 전원 장치, 디지털 전류계, 디지털 전압계, 스위치를 집게 달린 전선으로 연결한다.
- 전원 장치의 전압을 1.5 V로 맞추고 스위치를 닫아 전류의 세기를 재어 기록한다.
- 짧은 니크롬선을 긴 니크롬선으로 바꾸어 과정 2를 반복한다.
- 긴 니크롬선에 걸리는 전압을 0 V부터 6 V까지 1.5 V씩 높이며 전류를 재고, 그래프로 나타낸다.
회로를 조립하려면 부품을 잇는 두 가지 방법에 이름이 필요합니다. 자세한 것은 다음 시간에 배우니, 오늘은 이름과 구별법만 챙깁니다. 기준은 딱 하나예요. 전류가 갈 길이 하나뿐인가, 갈림길이 있는가.
직렬 — 외길
전지에서 나온 전류가 갈 길이 딱 하나라서, 부품이 모두 그 한 길 위에 한 줄로 섭니다. 기차 칸을 앞뒤로 이어 붙인 모양이에요.
병렬 — 갈림길
길이 중간에 둘로 갈라졌다가 다시 만납니다. 부품이 각자 길을 하나씩 차지하고 나란히 놓여요. 산길이 두 갈래로 갈라졌다가 아래에서 합쳐지는 모양입니다.
🔍 가려내기 — 이 연결은 직렬일까, 병렬일까?
모양이 아니라 길로 판단하세요. 손가락으로 따라가면서 갈림길이 있는지만 봅니다. ④와 ⑤는 잠시 뒤 조립할 오늘의 회로 한 조각이에요.
실험대에 앉기 전에 회로부터 직접 이어 봅시다. 쟁반의 부품 다섯 개를 회로도의 빈 자리에 끌어다 놓으세요. 방금 배운 말로 하면 — 전류계는 외길 위에 한 줄로(직렬), 전압계는 니크롬선 양 끝에 갈림길을 만들어 나란히(병렬). 잘못 놓으면 왜 안 되는지 알려 줘요.
⚡ 옴의 실험대
전압 슬라이더와 니크롬선의 길이·굵기 버튼을 바꿔 가며 전류계 눈금을 읽으세요. 바꿀 때마다 무엇이 어떻게 변했는지가 팝업으로 뜹니다. 읽은 값은 📌 기록을 눌러 표와 그래프에 쌓입니다. 같은 전압에서 두 니크롬선을 꼭 비교해 보세요 — 아까의 예상이 판정됩니다.
📋 측정 기록표
| 전압 (V) | 니크롬선 | 저항 (Ω) | 전류의 세기 (A) | 전류의 세기 (mA) | |
|---|---|---|---|---|---|
| 아직 기록이 없어요 — 전압과 니크롬선을 정한 뒤 📌 기록을 눌러 보세요 | |||||
🎛️ 조작판
바꿀 수 있는 것은 전압 · 길이 · 굵기 세 가지입니다. 한 번에 하나씩만 바꿔 보세요.
전류의 세기 = 1초 동안 도선의 단면을 지나는 전하의 양입니다. 그래서 전류가 셀수록 전자가 더 빠르게 움직여요.
1 A = 1000 mA. 실제 디지털 전류계는 mA 단위로 보여 줄 때가 많아요.
📌이 실험대의 니크롬선은 열이 나지 않는 이상적인 니크롬선입니다. 실제 실험에서는 니크롬선에서 열이 나면서 측정값에 오차가 생겨요. 진짜 실험을 꼭 해 보세요. 이 화면은 예습·복습용입니다.
🧾 정리해 볼까 — 표에서 두 문장을 캐내기
기록표에서 다음 두 쌍을 찾아 견주어 보세요.
이 두 문장에 이름을 붙이는 것이 3단계입니다. 방해하는 정도의 이름, 그리고 세 양을 한 줄로 묶는 법칙까지.
세 양을 한 줄로 묶읍시다 — 옴의 법칙
지난 시간에 배운 전압과 저항을 먼저 되짚고, 실험에서 캐낸 두 문장을 하나의 식으로 묶습니다. 전압·전류·저항 — 세 양이 어떻게 맞물리는지가 오늘의 목표예요.
되짚기 — 지난 시간의 두 손잡이
설명을 먼저 읽고, 이름이 무엇일지 떠올린 뒤 빈칸을 눌러 확인하세요.
⚖️ 옴의 법칙 — 세 양을 한 줄로 묶기
실험 결과를 종합하면 이렇게 됩니다 — 전기 회로에 흐르는 전류의 세기는 전압에 비례하고 저항에 반비례한다. 이 관계를 옴의 법칙이라고 해요. 식으로 쓰면 한 줄입니다.
전류의 세기를 I, 전압을 V, 저항을 R라고 쓴 것뿐, 내용은 같은 식입니다.
| 검산해 보기 (굵기 보통) | 전압 | 저항 | 전류의 세기 |
|---|---|---|---|
| 짧은 니크롬선 | 1.5 V | 2 Ω | 1.5 ÷ 2 = 0.75 A |
| 긴 니크롬선 | 1.5 V | 4 Ω | 1.5 ÷ 4 = 0.375 A |
비밀 공개 — 2단계 실험대의 니크롬선은 짧은 것이 2 Ω, 긴 것이 4 Ω이었습니다. 기록표의 모든 값이 이 식으로 맞아떨어지는지 돌아가서 검산해 보세요.
전압이 3.0 V이고 저항이 2 Ω이면, 전류의 세기는 3.0 ÷ 2 = A이다.
같은 니크롬선에 전압만 2배로 올리면 전류의 세기는 가 된다.
전압은 그대로 두고 저항만 2배로 하면 전류의 세기는 이 된다.
✍️ 내 말로 옴의 법칙
식은 외웠다고 내 것이 되지 않습니다. 2단계 실험에서 본 것을 근거로, 전압·저항·전류 세 낱말을 모두 넣어 옴의 법칙을 한두 문장으로 써 보세요. 식(I = V ÷ R)을 그대로 옮겨 적는 건 안 됩니다.
🪥 치약으로 옴의 법칙 느끼기
식이 손에 안 잡힐 때는 치약 튜브를 떠올리세요. 튜브를 누르는 힘이 전압, 치약이 빠져나오는 좁은 구멍이 저항, 짜여 나온 치약의 양이 전류입니다.
| 🪥 치약 | ⚡ 전기 회로 | 바꾸면 |
|---|---|---|
| 튜브를 누르는 힘 | 전압 V | 세게 누를수록 많이 나온다 → 전류 ∝ 전압 |
| 치약이 나오는 구멍 | 저항 R | 좁을수록 잘 나오지 못한다 → 전류 ∝ 1/저항 |
| 짜여 나온 양 | 전류 I | = 누르는 힘 ÷ 구멍의 좁은 정도 |
📈 그래프로 보면 — 원점을 지나는 직선
전압과 전류의 세기가 비례하므로, 전압-전류 그래프는 원점을 지나는 직선이 됩니다. 두 직선의 기울기 차이가 곧 저항 차이예요.
기울기가 클수록 저항이 — 같은 전압을 걸었을 때 전류가 더 흐른다는 뜻이니까요.
⚠️ 여기서 자주 어긋납니다
→ 아닙니다. 저항은 니크롬선의 길이나 물질의 종류가 정하는 값이에요. 전압을 아무리 올려도 니크롬선이 그대로면 저항은 그대로입니다. 변하는 것은 전류뿐이에요. 실험에서도 전압(내가 바꾼 것)을 올릴 때 니크롬선(그대로 둔 것)은 손대지 않았죠.
→ 아닙니다. 저항은 흐름을 방해하는 정도이지 차단이 아니에요. 긴 니크롬선에서도 전류는 흘렀습니다 — 짧은 것의 절반으로 줄었을 뿐이죠.
🔬 가상실험실에서 더 해 보기
직접 손잡이를 돌려 보면 훨씬 잘 보입니다. 새 창에서 열려요.
🧪 옴의 법칙 (자바실험실) 전압과 저항을 손잡이로 바꾸면 전류가 얼마나 달라지는지 — I = V ÷ R 이 눈앞에서 계산됩니다 🎛️ 가변저항 (자바실험실) 스피커 볼륨 손잡이의 속. 저항체를 지나는 길이를 바꿔 저항을 조절하는 부품을 뜯어봅니다 📐 옴의 법칙 (PhET · 한국어) V와 R 막대를 끌면 I 글자의 크기가 함께 변합니다 — 비례·반비례를 글자 크기로 느껴 보세요📌바깥 사이트라서 화면 생김새는 이 페이지와 다릅니다. 값이 조금 달라도 놀라지 마세요 — 관계가 같은지만 보면 됩니다.
전기 회로에서 전류를 계속 흐르게 하는 원인을 이라 하고, 단위는 를 사용한다.
전류의 흐름을 방해하는 정도를 이라 하고, 단위는 을 사용한다.
전압이 같을 때, 긴 니크롬선은 짧은 니크롬선보다 저항이 전류가 더 흐른다.
전기 회로에 흐르는 전류의 세기는 전압에 하고 저항에 하며, 이 관계를 이라고 한다.
그래서 전압-전류 그래프는 원점을 지나는 으로 나타난다.
빈칸을 그냥 눌러 답만 보면 남지 않아요. 소리 내어 답해 보고 누르세요.
정의를 먼저 알고, 물질을 세 무리로 가려냅시다
물질의 종류가 다르면 저항도 다릅니다. 우리 주변의 물질은 저항에 따라 도체 · 부도체 · 반도체로 구분할 수 있어요. 「해 보기」의 가상 실험을 여기서 해 봅시다.
📖 먼저 알아 두기 — 세 무리의 정의, 잣대는 저항 하나
물질을 가려내기 전에 세 무리의 뜻부터 읽어 두세요. 나누는 잣대는 저항 하나입니다.
🔍 도체 · 부도체 · 반도체 가려내기
위의 정의를 잣대로, 각 물질을 회로에 연결했다고 상상해 보세요. 전류가 잘 흐를까요(도체), 거의 못 흐를까요(부도체), 그 중간일까요(반도체)? 여덟 가지 물질을 모두 판정해 봅시다.
전선 속의 금속
고무장갑, 지우개
전자 부품의 재료
책상 위의 금속
마른 나무젓가락
금속이 아닌데…?
창문, 컵
규소의 친척 원소
🔌 세 무리가 함께 일하는 곳
🤔 생각해 보기 사고력
스피커의 소리를 크게 하려면 스피커에 흐르는 전류의 세기가 증가해야 합니다. 스피커의 소리를 크게 할 때 저항을 어떻게 조절해야 하는지 설명해 보세요.
🎲 한 문제 더 사고력
같은 개념, 다른 상황입니다. 먼저 자기 문장으로 말해 보거나 공책에 쓴 뒤, 모범 답안을 여세요.
Q1. 전기난로의 열선은 니크롬선처럼 저항이 있는 재료로, 벽 속 전선은 구리처럼 저항이 아주 작은 재료로 만듭니다. 만약 두 재료를 서로 바꾸면 어떤 일이 생길지 설명해 보세요.
✍️ 모범 답안 보기
Q2. 오래 쓴 손전등이 어두워졌습니다. 전구는 그대로인데 말이죠. 옴의 법칙 I = V ÷ R 의 세 문자 중 무엇이 변한 것인지 짚고, 밝기가 왜 줄었는지 설명해 보세요.
✍️ 모범 답안 보기
배운 것을 확인해 봅시다
점수에 들어가지 않습니다. 어디가 헷갈리는지 찾는 게 목적이에요.
준비됐나요? 5문항입니다.
수업 시간에는 필수부터 — 필수·심화는 하트가 닳지 않아요. 도전 모드는 전체 문항을 하트 3개로 달립니다.
오늘 배운 개념, 빈칸으로 확인
학습지에 적은 순서 그대로입니다. 빈칸을 눌러서 답을 확인하거나, 🎤 음성으로 답하기를 켜고 소리 내어 말하면 저절로 채워집니다.
마이크는 크롬·엣지에서만 되고 인터넷이 필요합니다. 안 되는 환경이면 빈칸 클릭만으로도 수업이 굴러갑니다.
📌말하기가 어려운 학생에게 억지로 시키지 마세요. 입력칸과 클릭이 언제나 대안입니다.
법칙에 이름을 남긴 사람, 그리고 저항이 사라지는 세계
여기서부터는 교과서 밖 이야기입니다. 시험에 나오지 않아요. 외우지 말고 그냥 읽어 보세요.
🧪 더 알아보기 — 저항이 0이 되면
오늘 배운 식에 R = 0을 넣으면 무슨 일이 일어날까요실험 이름을 누르면 준비물과 방법이 펼쳐집니다.
2자석이 공중에 멈춰 서는 초전도체
영상으로
👀 여기를 보세요 — 액체 질소로 차갑게 식힌 물체 위에서 자석이 공중에 뜬 채로 멈춰 있습니다.
📺 유튜브에서 찾기 — «초전도체 마이스너 공중부양»왜 그럴까?
저항이 0이면 어떻게 될까요? 한 번 흐르기 시작한 전류가 줄어들지 않고 계속 돕니다. 그 전류가 만든 자기장이 자석을 밀어내면서 공중에 붙잡아 두는 거예요.
전선에서 열로 새어 나가는 전기가 하나도 없다는 뜻이라, 실용화되면 세상이 바뀝니다. 문제는 너무 차가워야 한다는 것 — 지금도 전 세계가 "덜 차가워도 되는 초전도체"를 찾고 있습니다.
⚠️액체 질소는 학교에서 다루지 않습니다. 영하 196 ℃라 살에 닿으면 심한 동상을 입어요. 영상으로만 봅니다.
👨🔬 옴, 무명 교사의 법칙 시험 X
옴(Ohm, 1789~1854)은 독일의 수학 교사였습니다.
직접 만든 장치로 전류와 전압을 꼼꼼히 재서
전류의 세기가 전압에 비례하고 저항에 반비례한다는 것을 알아냈어요.
처음에는 인정받지 못했지만, 나중에는 저항의 단위 Ω(옴)에
이름이 붙을 만큼 중요한 발견으로 남았습니다.
오늘 여러분이 실험대에서 한 일이 바로 옴이 했던 일입니다.
🚧 저항은 왜 생길까 시험 X
도선 속을 이동하는 전자는 텅 빈 길을 달리는 게 아닙니다.
물질을 이루는 원자들 사이를 비집고 지나가면서
자꾸 부딪혀요. 이 충돌이 흐름을 방해합니다 — 그것이 저항의 정체예요.
복도가 길수록(긴 니크롬선) 부딪힐 일이 많아지니 저항이 커진다고
상상하면 얼추 맞습니다.
🔥 뜨거워지면 저항이 커진다 시험 X
실험에서 "값을 읽으면 바로 스위치를 열어라"라고 했던 것, 기억하나요?
니크롬선에 전류가 오래 흐르면 열이 나는데,
도체는 온도가 오르면 저항이 커집니다.
원자들이 더 심하게 흔들려서 전자가 더 자주 부딪히거든요.
그래서 뜨거워진 니크롬선으로 측정하면 값이 어긋납니다.
스위치를 바로 여는 건 안전 때문이기도 하지만, 정확한 측정을 위해서이기도 해요.
🧲 저항이 0이 되는 물질 — 초전도체 시험 X
어떤 물질은 온도를 아주 낮게 하면 저항이 0이 됩니다.
수은은 약 -269 ℃에서 그렇게 돼요. 이런 물질을 초전도체라고 합니다.
저항이 0이면 전류가 흘러도 에너지가 열로 새지 않습니다.
게다가 초전도체는 자석을 밀어내는 성질이 있어서 자석 위에 둥둥 뜹니다.
자기 부상 열차, MRI 같은 곳에서 활약 중이에요.
🎬 다시, 처음 그 질문
"전구의 밝기를 줄이려면 어떻게 해야 할까?"
이제 두 개의 손잡이로 답할 수 있습니다 —
전압을 낮추거나, 저항을 크게 하면 됩니다.
전류의 세기는 전압을 저항으로 나눈 값이니까요.
같은 전지를 끼워도 기기마다 밝기가 다른 이유도 같은 식으로 풀립니다 —
기기마다 저항이 다르기 때문이에요.
앞으로 회로 문제가 나올 때마다 이 한 줄로 돌아오세요.
전류 = 전압 ÷ 저항.