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왜 자동차 안에 있으면 번개를 맞아도 안전할까요?
조회 7,284 2014.12.23 신고

탐구 목표

정전기 방전과 그것이 인체와 컴퓨터 부품에 주는 영향을 알고, 

번개도 전기현상이며 자동차 안은 번개로부터 안전함을 이해한다.

 

탐구 레벨

초등4

 

탐구 요약

정전기 방전현상을 이해하고, 정전기 방전현상이 인체에 미치는 영향과 컴퓨터 부품에 미치는 영향을 알며 금속재질로 둘러싸면 정전기 방전으로 인한 피해를 없앨 수 있음을 알게 한다. 

번개가 정전기 방전현상임을 알고, 자동차는 금속으로 둘러싸여 있어 그 내부는 전기장이 0이기 때문에 번개로부터 안전함을 알게 하고자 한다.


준비물

- 하드보드지(B4) 1장, 알루미늄 호일, 고전압발생장치, 가위, 풀, 색연필, 흰 종이(B4) 1장



자동차 문을 열다가 찌릿한 경험

겨울철에 자동차 손잡이를 잡다가 찌릿! 했던 적 있나요? 그런데 하늘에서 내리치는 번개도 이와 같은 현상이라는 것을 알고 있나요? 이 두 현상은 무엇이 같고 무엇이 다른 것일까요? 


정전기란? 

털스웨터를 입은 정민이가 미끄럼을 타기 위해 준비하고 있어요.
그런데 어, 정민이의 머리카락이 뻗치고 있어요. 미끄럼을 타고내려온 정민이의 머리카락이 모두 위로 뻗쳐있어요. 도대체 무슨 일이 일어난것일까요?



접지 

맑고 건조한 겨울에 정민이가 털 스웨터를 입고 자동차를 타기 위해 걸어가고 있어요. 정민이가 자동차 문을 열기 위해 손잡이를 잡는 순간 찌릿, 정민이는 깜짝 놀라 손잡이에서 얼른 손을 떼었어요. 정민이는 정신이 번쩍 들었어요. 도대체 손잡이를 잡는 순간, 무슨 일이 일어난 것일까요?

정전기 방전이 인체에 미치는 영향

정민이가 자동차의 손잡이를 잡는 순간, 마찰에 의해 털스웨터에 모여 있던 정전기가 자동차를 통해 지면으로 방전되었기 때문에, 찌릿하고 놀란 것이랍니다. 그런데 정민이의 몸에 전기가 흘렀는데 정민이는 아무렇지도 않아요. 어떻게 그럴 수가 있는 것이죠?


전기 방전이 컴퓨터 부품에 미치는 영향

정민이가 급한 일이 있나봐요.
손에는 USB를 들고 컴퓨터실로 달려가고 있어요. 그런데 컴퓨터실에 금속으로 된 손잡이를 잡는 순간 찌릿, 그래도 이 정도는 참을 수 있어요. 얼른 컴퓨터를 켜고 USB를 컴퓨터에 꽂았는데, 어찌된 일이죠? 컴퓨터가 인식을 못해요. 정민이가 컴퓨터 부품을 구하기 위해 전자상가에 갔어요. 주인아저씨가 정민이가 찾는 두 부품을 가지고 왔는데, 하나는 비닐처럼 생긴봉투에 포장이 되어있는 것을 주셨고, 다른 하나는 알루미늄 호일로 싸서 주셨어요. 


번개는 빛일까요? 전기일까요?

우르릉 쾅, 폭풍우가 오면서 천둥이 울리고 번개가 내리치고 있어요.
번쩍 하더니 번개가 피뢰침을 때렸어요. 그런데 이 사람은 누구일까요? 번개가 내리치고 있는데 젖은 실을 매단 연을 날리는 사람이 있어요. 아, 벤자민 프랭클린이군요. 프랭클린을 무엇을 하고 있을까요? 


번개가 내리칠 때 어디로 피해야 할까요?

비가 올듯 흐린 날씨에요. 정민이가 길을 걷고 있어요.
우르릉 쾅, 갑자기 하늘이 검게 변하며 비가 오고 천둥번개가 내리치기 시작해요.무서운 번개를 피해야 겠어요. 주변에 커다란 나무도 있고, 반대쪽에는 자동차도 보여요. 어디로 피해야 할까요? 


자동차는 안전해요.

번개를 피하기 위해 정민이가 나무 밑으로 달려가요.
잠시 후, 번쩍 하면서 정민이가 있는 나무에 번개가 내리는가 싶더니 찌릿, 몸에 전기가 흐르면서 정민이가 기절하고 말았어요.
번개를 피하기 위해 정민이가 자동차로 달려가 문을 열고 들어갔어요.
잠시 후 번쩍 하면서 정민이가 타고 있는 자동차에 번개가 내렸어요.
자동차에 불꽃이 튀었는데 어찌된 것인지 정민이는 아무렇지도 않아요.


번개 만들기

번개가 칠 때 나무 밑에 있으면 위험하고, 자동차에 타고 있으면 안전한 걸까요? 진짜 번개가 칠 때는 위험하기 때문에 해 보기가 어려워요.
하지만 미니번개를 만들어 경로를 관찰하면 궁금함을 해결할 수 있어요.
먼저 1. 흰 종이위에 속이 빈 자동차, 자동차 속에 있는 사람, 나무, 나무 옆에 서 있는 사람, 구름의 도안을 그려요.
이 때 지면은 종이의 긴 여백을 이용하고 나무의 기둥은 그리지 않아도 되요.
2. 풀을 이용해 스케치한 종이 뒷면 전체에 알루미늄 호일을 붙이세요.
3. 그 다음 가위를 이용해 도안의 모양대로 알루미늄 호일을 잘라요.
4. 자른 알루미늄 호일을 풀을 이용하여 하드보드지 위에 붙여요. 이 때 나무의 기둥은 알루미늄 호일 대신 종이로 잘라 붙이도록 해요.
5. 고전압 발생장치를 이용해 나무 위 구름과 자동차 위 구름에서 각각 번개를 발생시킨 후, 번개의 경로를 관찰해 보아요.
이 때 불을 끄고 어두운 상태에서 해보면 더 잘 보여요.


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