세계 최초의 모터, 패러데이 모터를 직접 재현! 역사적인 실험에 도전해 보세요
안녕하세요! 과학 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일매일이 실험이죠!
이런 모터, 본 적 있으신가요?!
먼저 다음 영상을 한번 봐주세요. 깜짝 놀랄 준비 되셨죠? 왠지는 모르겠지만, 알루미늄 호일이 건전지 위에서 빙글빙글 돌고 있네요!
언뜻 보면 그냥 알루미늄 호일, 건전지, 그리고 압정으로만 만든 것 같지만, 놀랍게도 알루미늄 호일이 건전지 위에서 계속해서 빙글빙글 돌아갑니다. 이걸 처음 봤을 때 “왜 움직이는 거지?!” 하고 놀라면서, 대체 무슨 일이 벌어지는 건지 전혀 감을 잡지 못하신 분들이 많으셨을 거예요.
사실 이 신기한 장치는 전기 에너지를 운동 에너지로 바꾸는 “모터”의 일종이랍니다. 그것도 역사상 최초로 발명된 모터인 **”패러데이 모터”**를 현대식으로 재해석한 것이죠. 이번에는 이렇게 단순하지만 놀라움이 가득한 모터를 만드는 방법과 그 뒤에 숨겨진 과학 원리에 대해 자세히 알아보겠습니다.
사용하는 재료는 모두 다이소 같은 100엔 숍에서 구할 수 있는 것들이에요. 어려운 지식은 전혀 필요 없습니다. 이 글을 읽고 나면 마치 마술 같은 신기한 현상의 “비밀”을 알게 될 거예요. 자, 함께 과학의 문을 열어볼까요?
과학 레시피
준비물
알루미늄 호일, 건전지, 압정, 페라이트 자석 5개
놀랍게도, 모두 100엔 숍에서 구할 수 있답니다!
만드는 방법
① 받침대 만들기
페라이트 자석 5개 이상을 겹쳐서 알루미늄 호일로 예쁘게 감싸줍니다.
② 회전하는 부분 만들기
알루미늄 호일을 폭 5cm의 띠 모양으로 잘라내어 세로로 반으로 접습니다. 그러면 약 2.5cm 너비의 띠가 만들어지죠. 이것을 가운데에서 다시 접습니다.
그리고 이 띠를 밤톨이나 슬라임 같은 모양으로 다듬어줍니다.
③ 받침대 위에 올리기
①에서 만든 받침대 위에 건전지를 놓고, 그 위에 압정을 올려둡니다.
④ 밤톨 모양 알루미늄 호일을 살며시 올려놓기
밤톨 모양으로 만든 알루미늄 호일을 올려놓습니다. 이때 알루미늄 호일 양쪽 끝이 자석을 감싼 알루미늄 호일에 살짝 닿도록 길이를 조절해주세요. 영상을 잘 참고하세요!
여기가 중요한 포인트입니다!
자, 이걸로 완성입니다. 손을 놓으면 알루미늄 호일이 빙글빙글 돌기 시작할 거예요.
왜 돌아갈까요? 패러데이 모터의 과학
이 모터가 돌아가는 비밀은 바로 전기와 자기의 관계에 있습니다. 기억나시나요? 전류가 흐르는 도선이 자기장 안에 있으면 “전자기력”이라는 힘을 받게 됩니다. 패러데이 모터는 이 전자기력을 이용하여 회전을 만들어내는 것이죠.
【원리를 풀어보는 3가지 요소】
- 전류: 건전지의 양극에서 알루미늄 호일을 타고 자석으로 전류가 흐르고 있습니다.
- 자기장: 건전지 바닥에 붙인 자석은 강력한 자기장(자기력의 공간)을 만들어냅니다.
- 힘(전자기력): 이 전류와 자기장의 상호작용으로 인해 알루미늄 호일에 “회전하는” 힘이 작용합니다.
이 회전하는 힘의 방향은 “플레밍의 왼손 법칙”으로 설명할 수 있습니다. 왼손의 가운데 손가락을 전류의 방향으로, 집게 손가락을 자기장의 방향으로 향하게 하면 엄지 손가락이 힘의 방향을 가리킵니다. 건전지에서 전류가 흐르고 자석의 자기장이 존재함으로써 알루미늄 호일은 항상 “회전하는” 방향으로 힘을 받게 되고, 그 결과 빙글빙글 계속해서 돌게 되는 것이죠.
패러데이가 발명한 이 모터는 현대의 고성능 모터들의 “원조”라고 할 수 있습니다. 우리 주변의 모든 모터 제품들 — 청소기, 선풍기, 전철 등 — 은 모두 이 단순한 원리의 응용으로 움직이고 있답니다.
특별한 도구 없이 전기와 자기의 힘이 만들어내는 역동적인 움직임을 직접 체험할 수 있는 이 실험! 집에서도 꼭 한번 시도해보고 “아하!” 하는 놀라움을 경험해보세요.
직접 만들 수 있는 패러데이 모터의 또 다른 형태도 있습니다. 하나는 바로 이겁니다.
철사를 구부려서 만들었네요. 이쪽이 더 안정적으로 계속 돌아갈 수 있겠죠?
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