1개로 10개 몫을?! 마법의 전선 ‘파스칼 와이어’로 만드는 최강 코일

사이언스 트레이너 구와코 켄입니다. 매일이 실험입니다.

사이언스 트레이너 구와코 켄입니다. 매일이 실험입니다.

겉보기엔 그냥 평범한 전선 한 가닥. 하지만 그 전선이 사실은 10가닥 분량의 파워를 몰래 숨기고 있다면? 생각만 해도 두근거리지 않나요? “파스칼 전선”이 바로 그런 마법 같은 아이템입니다. 하나의 튜브 안에 10가닥의 도선이 묶여 있어서, 전류를 흘려보내면 보통 전선의 10배에 달하는 힘을 발휘하는, 그야말로 이름값을 톡톡히 하는 굉장한 전선이죠.

(파스칼 전선을 만들 때 쓸 수 있는 전선은 후지전선공업 VCTF 0.3sq×10심 등을 아마존에서 구입할 수 있습니다.)

パスカル電線で磁場を「見る」!電流が生み出す見えない力の正体

10배의 파워를 “압축”한 실험 장치

자, 이 “10배 파워”를 가진 파스칼 전선(1m)을 사용해서 더 강력한 장치를 만들어 보았습니다. 방법은 아주 간단합니다. 이 전선을 빙글빙글 감아서 “코일”로 만들었을 뿐이에요.

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전자석이나 모터의 원리를 떠올려 보세요. 코일은 감을수록, 그리고 흐르는 전류가 셀수록 더 강력한 자석이 됩니다. 이번에는 이 파스칼 전선을 20번 정도 감아서 고정했습니다. 겉으로 보기엔 그저 20번 감은 코일이지만, 파스칼 전선의 정체는 “10가닥의 도선” 다발이죠. 그렇다면 실제 성능은 어떨까요?

그렇습니다, 20번 × 10가닥 = 총 200번 감은 효과!

이것만으로도 가느다란 구리선을 200번이나 낑낑대며 감는 수고 없이, 강력한 코일이 뚝딱 완성되어 버렸습니다. 사실 이 발상은 전기의 세계에서 아주 중요한 개념입니다. 발전소의 거대한 발전기도, 전철을 움직이는 모터도, 코일의 감은 수와 전류를 늘려서 큰 힘을 만들어냅니다. 파스칼 전선은 그런 “진짜 기술”의 축소판을 손바닥 크기로 체험하게 해주는 아이템인 셈이죠.

“전기”와 “자기”의 마법을 불러내다

이 “200번 감은 것과 맞먹는 코일”로 무엇을 할 수 있을까요? 과학 수업의 주인공인 “전기”와 “자기”의 흥미진진한 관계를 이 하나로 완벽하게 이해할 수 있습니다.

먼저 건전지를 연결하지 않은 상태에서, 코일에 자석을 넣었다 뺐다 해보세요. 이것만으로 “전자기 유도” 현상, 즉 “발전”을 관찰할 수 있습니다. 코일 속 “자기의 변화”가 “전기를 만들어내는” 거예요. 자전거 전조등도, 커다란 발전소도 모두 이 원리를 이용합니다.

다음으로, 이 코일에 단 1호 건전지 한 개를 연결해 보세요. 그러면 이번엔 코일이 강력한 “전자석”으로 변신합니다! 이 상태에서 나침반을 가까이 대보면 어떻게 될까요?

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보세요!

나침반 바늘이 움찔하고 강하게 반응합니다. 건전지 단 한 개만으로도 200번 감은 만큼의 파워가 강력한 자기장을 만들어내고 있다는 증거죠. 참고로, 지구 그 자체도 거대한 자석이라는 사실을 알고 계셨나요? 나침반 바늘이 북쪽을 가리키는 이유는, 지구 중심에 있는 철과 니켈의 흐름이 마치 거대한 코일처럼 자기장을 만들어내기 때문입니다.

손바닥만 한 크기의 실험과 지구 규모의 현상이 같은 원리로 이어져 있다고 생각하니, 왠지 스케일이 큰 낭만이 느껴지지 않나요?

안전하게 실험할 수 있는 “똑똑한” 단락 회로?

여기서 “어라?” 하고 눈치채신 분이라면 과학 센스가 뛰어나신 겁니다. “건전지에 전선만 연결하는 건 ‘단락(쇼트) 회로’ 아닌가요? 위험하지 않나요?” 맞습니다, 보통은 위험합니다. 하지만 이 장치로 전류를 측정해 보면 약 0.6A(암페어). 이 정도면 건전지로도 안전하게 다룰 수 있습니다. 왜 큰 전류가 흐르지 않는 걸까요?

비밀은 바로 “전선의 길이”에 있습니다. 전선에는 “전기 저항”이라는, 전류가 흐르기 어려운 정도를 나타내는 성질이 있습니다. 이번에 사용한 파스칼 전선은 1m지만, 내부에는 10가닥 분량의 도선이 들어 있습니다. 게다가 그것을 20번이나 감았기 때문에, 전기가 지나가는 길은 매우 길어집니다. 길이 길면 길수록 저항은 커지고, 흐르는 전류는 작아져서(안전해져서) 그런 것이죠.

이 장치는 전선이 가진 “저항”을 잘 활용해서, 단락 회로임에도 불구하고 큰 전류가 흐르는 것을 막고 있었던 셈입니다. 그래서 오래 연결해 두어도 전선이 그다지 뜨거워지지 않습니다.

이거라면 학교 수업에서 조 수만큼 준비해서, 학생들에게 “진짜 전자석”을 안심하고 만져보게 하는 것도 어렵지 않겠네요. 가정에서도 “10배 파워”의 코일을 만들어서 “전기와 자기의 신비”를 직접 체험해 보시는 건 어떨까요!

파스칼 전선 제작에 쓸 수 있는 전선 후지전선공업 VCTF 0.3sq×10심

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