왜 5A부터 시작할까? 실험으로 이해하는 아날로그 전류계 사용법과 디지털 전류계 “쁘띠미터”의 놀라운 매력!
사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일이 실험입니다.
눈에는 보이지 않지만, 분명히 그곳에 존재하는 것. 그것이 바로 ‘전류’입니다. 스위치를 켜면 불이 들어오고, 모터가 돌아갑니다. 그런데 그 정체는 도대체 무엇일까요?회로도 다음은 전류계 사용법입니다. 전기 회로 3번째 수업에서는 먼저 전류에 대해 다뤘습니다. 꼬마전구와 LED 전구를 이용해, 건전지의 +극 단자와 −극 단자를 바꿔 연결하면 어떻게 되는지 실제로 실험해 봤습니다.
꼬마전구는 어느 쪽으로 연결해도 변화가 없지만, LED 전구는 켜지다가 꺼지는 변화가 나타납니다. 이 순간 학생들은 “무언가가 한 방향으로 흐르는 게 아닐까?”라고 눈치채기 시작합니다. 모터로 실험하면 단자를 바꿀 때 회전 방향이 바뀝니다. 이를 통해 전류에는 방향이 있다는 것을 알 수 있습니다. 다만, 어느 방향으로 흐르는지까지는 이 단계에서는 아직 알 수 없습니다.
나아가 “얼마나 많이 흐르는 걸까?”라는 의문도 생겨납니다. 여기서 등장하는 것이 바로 전류계입니다.
전류의 ‘크기’를 재는 도구와의 만남
문제집에도 나오는 내용이라, 아날로그 전류계 사용법에 대해 설명했습니다. 저희 학교에는 프티미터라는 미니 전류계도 있어서, 아날로그 전류계 설명은 오늘이 처음이자 마지막이 될 수도 있다고 미리 말해 두었습니다. 시대와 함께 측정 기기가 진화하는 것도 과학의 흥미로운 점 중 하나입니다.
여기서도 ‘손을 움직이는 것’이 중요합니다. 먼저 회로 세트를 가져오도록 했습니다. 이번에는 각 모둠당 하나씩 배분했습니다.
아날로그 전류계를 사용해, 전류계를 회로에 연결하는 방법(회로에 직렬로 연결하는 것)을 손을 움직이며 직접 확인했습니다.
또한 −단자에 대해서는, 가장 범위가 큰 5A부터 사용하고, 거기서 500mA, 50mA로 상태를 보면서 낮춰가는 것, 그리고 최소 눈금의 1/10까지 읽는 것에 대해 설명했습니다.
이후 프티미터 전류계를 나눠 주며, 앞으로는 이걸로 할 거라고 말했습니다. 프티미터라면 눈금 읽는 법으로 고민할 필요 없이, 화면에 표시된 전류를 그대로 읽으면 됩니다. 아날로그 전류계에 애를 먹었던 학생들에게서는 안도의 한숨 소리가 들려왔습니다.
손으로 돌리는 발전기로 ‘전류의 위력’을 온몸으로 체감하다!
꼭 해보길 추천하는 활동이 있습니다. 바로 손으로 돌리는 발전기를 전류계에 연결하는 체험입니다. 건전지가 아닌 자신의 힘으로 전기를 만들어냄으로써, “전류가 이렇게 강한 거였구나!”라고 실감할 수 있습니다.
먼저 전류계의 최대 범위인 5A에 연결하고 돌려봅니다. 아무리 열심히 돌려도 바늘은 조금밖에 움직이지 않습니다. 그런데 단자를 500mA나 50mA로 바꾸면 상황이 완전히 달라집니다. 여기서 중요한 약속이 있습니다. 핸들은 천천히 돌려야 한다는 것입니다.
조금만 돌렸는데도 바늘이 휙! 하고 크게 움직입니다. 이때 “만약 전력으로 돌리면 어떻게 될까?”라고 상상해 보면, 자연스럽게 답에 다가갈 수 있습니다. 바늘이 끝까지 쏠려 망가지고 마는 것입니다.
섬세한 센서를 지키기 위한 ‘예의범절’
전류계의 50mA 단자는, 미약한 전류를 측정하기 위해 매우 섬세하게 만들어져 있습니다. 이것은 마치 요리용 주방 저울 위에 무거운 짐을 올려놓는 것과 같습니다. 순식간에 망가져 버립니다. 그렇기 때문에, 먼저 큰 범위(5A)부터 시도한다는 순서가 중요한 것입니다.
이것은 단순한 규칙이 아닙니다. 미지의 전류로부터 계기를 지키기 위한 지혜입니다. 이러한 체험을 통해 학생들은 “왜 그렇게 해야 하는지”를 이해해 나갑니다. 지식이 단순한 암기가 아니라, 실감으로 남는 순간입니다. 한 번의 체험은 백 번의 암기보다 강합니다. 꼭 한번 해보세요.
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６月のイチオシ実験！
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バカリズムのちょっとバカりハカってみた！」（テレビ東京）を科学監修・出演します。テーマは「 そばの出前は何人前まで運べるのか、限界を測ってみた」です。 - ６月４日(木) 7:00〜 「THE突破ファイル」（日本テレビ）について科学監修しました。
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- 6月26日（金） 公開研究会「脱作業化！デジタル化と段階的指導で実現する オームの法則の探究」
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