톡톡 두드리면 나타나는, 자기력선의 신비한 무늬 (자기장 관찰)

사이언스 트레이너 구와코 켄입니다. 매일이 실험입니다.

자석이나 전류 주변에 만들어지는 ‘자기장’은 눈에 보이지 않기 때문에 학생들이 머릿속으로 그 모습을 떠올리기 어려운 개념입니다. 저 역시 수업에서 “자기력선은 N극에서 S극을 향해 나아가요”, “자기장의 방향은 나침반의 N극이 가리키는 방향이에요”라고 설명하지만, 학생들이 “대충 알겠는데, 실제로는 어떻게 되어 있는 거예요?”라고 생각하는 의문을 완전히 해소하기는 어렵다고 느껴왔습니다.

사실 저는 자기장의 모습을 철가루로 눈에 보이게 하는 실험은 초등학교에서 이미 경험했을 것이라고 생각했습니다. 그런데 그렇지 않은 모양입니다. 철가루를 모아 보는 활동은 초등학교에서 해봤지만, 자기장에 대해서는 배우지 않았다는군요.

그렇다면 자기장 실험은 제대로 한 번 해볼 필요가 있겠네요.

철가루로 실험했을 때

과학 레시피: 준비물

• 자석: 막대자석, 말굽자석 등 여러 종류를 준비하면 다양한 자기장의 형태를 관찰할 수 있습니다.
• 클리어 파일
• 나침반: 자기장의 방향을 확인하는 데 사용합니다. 모둠마다 여러 개를 준비하면 더욱 효율적으로 실험할 수 있습니다.
• 마그칩: 시판되는 철가루나 철가루를 쉽게 구할 수 있는 제품을 사용해도 됩니다. 다만 철가루는 눈에 들어가면 위험하므로, 마그칩 사용을 추천합니다. 여러 번 사용할 수 있어 편리합니다.

마그칩

실험 방법(학생들에게 알려줄 핵심 포인트도 함께!)

아래 영상을 확인해 보세요.

１　자석을 책상 위에 놓습니다.

２　클리어 파일 안에 자석을 넣습니다. 바로 이 부분이 핵심입니다.

３　마그칩을 후추를 뿌리듯 골고루 뿌립니다.

４　클리어 파일을 가볍게 톡톡 두드립니다.

５　나침반으로 자기장의 방향을 확인합니다.

６　뿌린 마그칩은 케이스 등에 다시 넣어 보관합니다.

이 실험을 통해 학생들은 눈에 보이지 않는 ‘자기장’의 존재를 눈으로 직접 확인하고, 그 특징을 몸으로 느끼며 이해할 수 있습니다.

막대자석에서는 N극에서 S극을 향해 휘어지는 곡선이 나타나고, N극과 N극을 서로 가까이 가져가면 서로 밀어내는 듯한 곡선이 나타나는 것을 볼 수 있을 것입니다. 이를 통해 자기장을 나타내는 자기력선에는 방향이 있으며, 자기력선이 촘촘하게 모여 있는 곳, 즉 자극 주변일수록 자기력이 강하다는 사실을 이해하는 데 도움이 됩니다.

N극과 N극을 가까이 가져갔을 때처럼 여러 자석의 자기장이 서로 영향을 주고받으면서, 합성된 자기장의 모습인 자기력선이 나타나는 것도 관찰할 수 있습니다.

이는 자기장이 각각 따로 존재하는 것이 아니라 다른 자기장과 ‘중첩’되어 새로운 형태를 만든다는 것을 보여 줍니다. 자기장을 한층 더 깊이 이해하는 데도 도움이 되는 실험이지요.

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