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┌─질문속의지혜_1_ 올리드 중3-1과학 문제질문
MARIA 추천 0 조회 340 15.01.27 01:45 댓글 44
게시글 본문내용
 
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댓글
  • 15.01.27 10:55

    첫댓글 전문가는 아니지만 답글이 없어서 제가 한번 답변드려 봅니다. 아시다시피 전류가 흐르면 자기장이 형성이 되고 자기력선의 방형은 전류가 흐르는 방향을 바라보았을 때 시계방향입니다 (앙페르 법칙). 도선의 모양에 따라서 전체적인 자기력선들의 형태가 다양하겠지만 어느 경우든 고리 형태이겠죠. 영구자석의 경우에는 외부 자기력선은 N극에서 나갔다가 S극으로 들어오는 것으로 보이고 내부에서는 S극에서 다시 N극으로 이어지겠죠. 아뭏든 이러한 자기력선은 마치 전기장의 양전하 음전하와 마찬가지로 같은 방향의 자기력선은 서로 밀어내고 다른 방향은 자기력선은 서로 당깁니다. 왜냐면 다른 방향의 자기력선은 서로 상쇄가 되어서

  • 15.01.27 11:02

    이어지거나 합쳐지거나 하지만 방향이 같으면 그렇지 않기 때문에 자기력선의 밀도가 높아지게 되겠죠. 즉, 자기력은 자기력선의 밀도가 낮아지는 방향으로 작용한다고 하면 될 것입니다.
    문제 15에서 A-B부분을 보면 윗부분은 전류에 의한 자기력선이 오른쪽으로 향하고 아랫부분은 왼쪽으로 향하는데, 영구자석에 의한 자기력선은 왼쪽 방향이므로 도선에의 힘의 방향은 위쪽이 됩니다. 또한 모터가 계속 돌게 하기 위해서는 전류의 방향을 계속 바꿔 주어야 하는데 즉 A-B가 왼쪽에 있을 때는 힘을 위쪽으로 오른쪽에 있는 때는 힘을 밑쪽으로 해 주어야만 회전 운동이 지속되게 됩니다. 그래서 정류자와 브러시가 180도마다 전류의 방향을

  • 15.01.27 11:10

    @K.H. 반대로 해 주는 역할을 하게 됩니다. 그런데 이렇게 전류 방향을 바꿔주기 위해서는 아주 잠깐동안 정류자와 브러시가 서로 접촉하지 않아야 하는데 (그렇지 않으면 +극과 -극이 합선이 되어 버리겠죠) 이 동안에는 말씀하신 것처럼 전류가 흐르지 않게 되어 힘을 받지 않게 됩니다. 하지만 정류자에 연결된 회전체의 관성에 의해 회전이 계속되어 이 순간을 지나치게 됩니다. 또한 (ㄷ)의 경우, 전류의 크기는 방향이 바뀌기 전까지는 일정하므로 영구자석에 의한 자기장의 크기가 모터 내의 공간 상에서 위치에 관계 없이 일정하다고 가정하면 힘은 일정하겠으나 실제로는 영구자석의 크기가 무한대가 아니기 때문에 자기장의 크기가 일정하지

  • 15.01.27 11:21

    @K.H. 는 않겠으나 이런 문제에서는 일정하다고 봐야겠죠.
    16번의 경우는 코일의 경우 원형 도선이 여러개 있는 형태로서 자기장이 서로 합쳐져 코일 내부에서는 위쪽으로 나가고 외부에서는 밑으로 돌아나오는 모양일 것이고, 영구자석의 경우 안쪽 N극에서 바깥쪽 S극으로 뻗어 나가는 모양일 것이므로, 코일의 자기장을 원형이라 보고 영구자석의 자기장을 옆에서 보면 수평 이라고 보면 (위에서 보면 방사형이겠지만) 결국 15번의 경우와 반대로 코일의 윗부분의 자기장은 영구자석의 자기장과 같은 방향이고 아랫부분은 다른 방향으로서 힘이 아래쪽으로 작용하게 됩니다.

  • 15.01.27 12:00

    @K.H. 상세하게 잘 설명해 주셨는데 15번 (ㄴ)은 직접 설명하신 것과 같이 수직일 때는 순간적으로 전류가 차단되고 그러면 실지의 힘은 받지 않는다고 하애 할 것 같은데요. 단지 관성에 의해 계속 돌아가는것이지 그게 함을 받은것은 아니죠.
    이 부분에서 고등 물리 수준의 전자기유도가 도입되는지는 모르겠는데[코일에 전류에의한 자기장이 형성되었다가 전유가 차단되었으므로 (유도)자기장의 감소를 억제하기 위해 해 코일의 자체유도에의한 전류가 같은방향으로 흐르겠죠-설명이 맞는지 확실치는 않지만-] 그게 아니라면 이때는 힘이 작용하지 않는다라고 봐야 하지 않을까요..

  • 15.01.27 13:12

    @SkyBlue 네 저도 힘을 받지 않아서 (ㄴ)은 아닌 것 같습니다. 그리고 맞네요, 코일의 전류가 순간적으로 0으로 될 수는 없기 때문에 코일의 전류는 접촉이 떨어진 순간에는 이전 값을 유지하지만 바로 지수함수적으로 0 으로 떨어지기 시작해서 코일 양단에 순간적으로 역기전력이 생기고 0 이 되기까지의 시간은 L과 기생 직렬 R 값에 의해서 (t=R/L) 결정되겠네요.

  • 15.01.27 12:17

    위에서 잘 설명해 주셧지만 (ㄱ), (ㄷ)에 대해서는 그림을 보시면 쉽게 이해 하실 수 있을텐데요, 빨간 화살표는 자석에의한 자기장, 파란 화살표는 도선A-B에 형성된 전류에의한 자기장으로 도선아랫부분은 같은방향, 윗부분은 반대방으로 형성되어 윗부분은 힘이 약화되어 결국 도선이 위쪽으로 힘을 받는것이고 이는 도선A-B가 중의 왼쪽부분에 있는 동안(전류의 방향이 바뀌기 전까지)은 으 크기가 같다고 봐야 할 것 같습니다.(영구자석의 자기장, 전류의 세기 도선의 각도 등이 변하지 않았으므로)
    하지만 (ㄴ)은 다시 생가해 봐야 할 문제인듯...

  • 15.01.27 12:42

    갑자기 한가지가 더 떠올랐는데요, 도선A-B가 받는 전자기력은 항상 같으느크기이겠지만
    그림처럼 도선B-C에의해 잡혀있으므로 장력(그림의 중심으로 향하는 힘)과 윗쪽으로 받는 전자기력을 함께 구려하여 합력(빨간색)을 본다면 P1, P2와 같이 윗쪽으로 갈수록 점점 작아진다라고 봐야 할 것도 같군요.

  • 15.01.27 13:15

    아 그렇군요. 도선에 수직으로 작용하는 힘은 일정하겠지만 그것이 모터를 회전 시키는 성분 또는 토크는 점점 줄어들겠습니다 (cos t). 문제에서 "AB에 작용하는 힘"이라 했으므로 수직방향 힘이라고 해석해도 될 것 같습니다.

  • 15.01.27 15:13

    @K.H. 네.. 저도 이문제에서 AB에 작용하는 힘은 전자기력에 국한하는것으로 보여집니다.
    이정도 수준에서 문제를 본다면 (ㄱ)(ㄴ),(ㄷ)이 다 맞고 좀더 깊이 높은수준으로 파고 든다면 (ㄱ)만 맞다고 봐야 할 것 긑습니다.(보통의 중등정도의 수준에서는 코일ABCD가 수직이 되었을 때 순간적으로 전류가 흐르지 앟지만 관성에의해 계속 돌아간다라고 하는걸로 알고 있습니다만...)

  • 15.01.27 14:01

    @K.H. 혹시 하고 교과서를 찾아 봤습니다. 두 교과서가 다르게 설명하고 있군요. ㄱ 출판사 교과서는 '류가 흐르지 않아 전자기력은 작용하지 않지만' 이라고 기술하고 있는데

  • 15.01.27 14:01

    @K.H. ㅈ출판사 교과서는 '전류가 거의 흐르지 않게 되더라도...' 라고 얼버무리며 너희 중딩들은 더이상 말면 다쳐 하고 있네요.. ㅎㅎ

  • 15.01.27 14:16

    @SkyBlue ㅅ 출판사 교과서도 '전류가 흐르지 않게... 힘을 받지 않는다'라고 기술하고 있군요..
    제가 입수한 교과서 자료는 이정도. ㅂ출판사 교과서에서는 전동기 원리를 설명하지 않음

  • 15.01.27 14:18

    @SkyBlue 정말이네요. "거의(?) 흐르지 않게 되더라도..." ㅋㅋ

  • 15.01.27 14:26

    @K.H. 다른 교과서는 중등수준에서 전류가 흐르지 핞고 힘이 작용하지 않는다라고 명확하게 끊고 있는데, ㅈ교과서는 실제로 깊이 파고들면 전혀 흐르지 않는것이 아니므로 애매한 표현으로 얼버무려 넘어가고 있는것으로 보입니다. 따라서 이 문제는 답을 결정하기가 난감하네요. 제가 보기는 힘이 작용하지 않는다로 하는게 타당할 듯.(중등수준에서는)..

  • 15.01.27 14:39

    @SkyBlue 제가 잠시 착각을 했었습니다. 두 단자를 단락(short)을 시킨다면 유도 전류가 잔류할 수 있는데, 이와 같이 단선(open)을 시킨다면 전류는 0이 됩니다. 순간적으로 유도 전압이 발생하기는 하지만 전류는 0이 되므로 힘은 없는 것이 맞는 것 같습니다.

  • 15.01.27 15:09

    @K.H. 그렇군요... 저도 전원에 의한 전류 공급은 끊어진걸 생각하면서 유로던류가 흐르는 길이 끊어진건 생각을 못했네요.. ㅎㅎㅎ

  • 작성자 15.01.27 19:00

    @SkyBlue 다들 감사합니다. 문제 풀이 동영상 찍어야 하는데 해결이 안되어서..중3인데 플레밍왼손법칙까지 가지고 올수 없어서..저자에게 전화 걸었습니다. ㅋㅋ 학교 샘이라고 하시는데 답오는데로 알려드릴게요~ 출제자의 의도가 어떤건지 정중히 여쭈었답니다.

  • 작성자 15.01.27 19:00

    @K.H. 다들 감사합니다. 문제 풀이 동영상 찍어야 하는데 해결이 안되어서..중3인데 플레밍왼손법칙까지 가지고 올수 없어서..저자에게 전화 걸었습니다. ㅋㅋ 학교 샘이라고 하시는데 답오는데로 알려드릴게요~ 출제자의 의도가 어떤건지 정중히 여쭈었답니다.

  • 15.01.27 23:15

    @MARIA 무슨말씀이신지... 중학교과서에 플레밍의 왼손법칙은 안나오지만 그것과 동일한 오른손바탁법칙(?)으로 설명가능한걸요..
    출제자의 의도는 확인해 봐야 겠죠.
    참고로 올리드 본문(책은 없어서 못봤고 개념정리 pdf에서 확인)에도 수직일 때 전류가 흐르지 않아 힘이 받지 않는다고 씋여 있네요

  • 15.01.28 04:03

    @SkyBlue 네 중학교 과정으로 충분히 설명되는 문제 같고요. 그건 그렇고요 15-ㄴ에서 AB가 아닌 BC네요. 사실 BC는 전류가 흐르더라도 회전 방향이 아닌 회전축을 앞뒤로 당겼다 밀었다 하는 힘만 발생하는데, 이마저도 수평일 때에는 BC가 만든 자기장이 영구자석의 자기장과 직교하므로 이 힘도 0인데 수직일 때에는 (수직이지만 아직 정류자와 브러시기 닿아 있을 때) 이 힘이 최대가 되네요. 혹시 저자가 이 힘이 작용한다고 말하고 싶은 것이였는지도 모르겠습니다.

  • 15.01.28 09:20

    @K.H. AB가 아닌 BC인것 계속 보고 있었고요, BC에서 앞뒤 방향으로 작용하는 힘을 행각도 했어요. 하지만 수직이 되기 전까지는 자기장과의 각이 수평에서 수직으로 증가하고 있어 힘이 증가하죠. 그런데 수직이 되면 전류가 끊어지므므로 힘을 받지 않겠죠.-수직이 된 경우는 정류자 브러시가 떨어졌다고 봐야지 수직이지만 떨어지지 직전이다라고 하는건 좀..-
    하지만 사실상 전동기의 경우 회전축의 양 끝이 빠지지 않도록 집혀 있으므로 이 방향의 힘을 거론하는건 핵심에서 벗엇어나는것 같네요.

  • 15.01.28 09:56

    @SkyBlue 네. 이래저래 이 ㄴ항은 좋은 보기가 아닌 것 같습니다 (답도 물론 아니고요). 아래 헨스님 말처럼 주제에서 벗어난 것 같아요. 기술과목도 아니고. ㅋ

  • 15.01.28 09:57

    @K.H. 네.. 그렇죠.. 이 문제는 이제그만~~^^ ㅋㅋ

  • 작성자 15.01.29 17:08

    @SkyBlue 저자랑 통화했고요 답은 ㄱ,ㄴ,ㄷ 입니다. 16번은 다이나믹 마이크의 원리를 역으로 해서 풀이해주었는데요 그것도 물리1교육과정입니다.

  • 15.01.27 13:54

    워~ 저느 잘 모르지만 그냥 중딩 정도 수준으로 설명하면 여기서 문제는 B-C가 자석과 전류에 의해 힘을 받느냐 받지않느냐 그게 아니라 힘이 작용하느냐 아니냐 이거니까~ 음~ 관성이 작용하니까 관성력이 작용하는 것 하닐까요? 그냥 중딩 물리 정도만 아는 사람의 소견이었습니다~ ^^;; 이건 아니다 싶으시면 관성력이 왜 안되는지 답글로 설명해주시면 감사하겠습니다~ ^^/

  • 15.01.27 14:07

    ㅎㅎ 관성력은 우리가 일반적으로 보고 있는 관성계에서 실제로는 작용하지 않는 가상의 힘입니다. 실제로는 힘을 받지 않지만 마치 어떤 힘을 받는것 처름 느껴지는것을 말합니다.

  • 15.01.27 14:14

    @SkyBlue 그렇죠, 관성이라는 것이 힘=0 을 말하니까요. ^^

  • 15.01.27 16:15

    @K.H. 아!! 관성은 외부힘이 작용하지 않을 때니까 힘이 0이죠~~ ㅎㅎ 그것을 생각 못했네요~~ ㅎㅎ
    쉬다가 다시하는데 공부하지않고 있었던 티 팍팍 ㅎㅎ 부끄럽넹~

  • 15.01.27 16:16

    @SkyBlue 그러네요~ ㅎㅎ 너무나 생각없이 썼네요~ ㅎㅎ

  • 작성자 15.01.27 18:59

    @난말야-- 다들 감사합니다. 문제 풀이 동영상 찍어야 하는데 해결이 안되어서..중3인데 플레밍왼손법칙까지 가지고 올수 없어서..저자에게 전화 걸었습니다. ㅋㅋ 학교 샘이라고 하시는데 답오는데로 알려드릴게요~ 출제자의 의도가 어떤건지 정중히 여쭈었답니다.

  • 15.01.27 19:51

    @MARIA 와우~ 열정~ 역쉬 마리아샘~

  • 15.01.28 00:42

    @MARIA 오 직접 저자에게 전화도 하시고. 출제자가 알려주는 풀이를 기다려 보죠.

  • 15.01.28 00:49

    @난말야-- 생각 없으시지 않으셔요. 빙판에 미끄러지던 차에 부딪혀서 개구리가 죽었다면 힘은 0이니까 차는 잘못 없다면 개구리는 참 억울하겠죠. 사실 외부 힘은 0일지 몰라도 운동량과 운동에너지로 인해서 회전체가 계속 회전하려고 하기 때문에 난말야선생님 말씀도 틀린 것은 아닙니다. 그리고 장력과 마찰력이 있으니 엄밀히 말하면 외부 힘도 0도 아니죠. 답글 감사드립니다.

  • 작성자 15.01.29 17:08

    @K.H. 저자랑 통화했고요 답은 ㄱ,ㄴ,ㄷ 입니다. 16번은 다이나믹 마이크의 원리를 역으로 해서 풀이해주었는데요 그것도 물리1교육과정입니다.

  • 작성자 15.01.29 17:09

    @난말야-- 저자랑 통화했고요 답은 ㄱ,ㄴ,ㄷ 입니다. 16번은 다이나믹 마이크의 원리를 역으로 해서 풀이해주었는데요 그것도 물리1교육과정입니다.

  • 15.01.29 22:44

    @MARIA 네, 알려주셔서 감사합니다~

  • 15.01.28 01:06

    문제 자체가 중 3수준과 맞지않네요...
    스피커 문제도 그렇구요.. 중등 교과과정에서 이해할 부분과 아닌 부분이 쫌.....

  • 작성자 15.01.29 17:08

    저자랑 통화했고요 답은 ㄱ,ㄴ,ㄷ 입니다. 16번은 다이나믹 마이크의 원리를 역으로 해서 풀이해주었는데요 그것도 물리1교육과정입니다.

  • 15.01.29 17:18

    @MARIA 중3-1 문제라면서요

  • 15.01.29 19:32

    @MARIA 네.. 그렇게 해결되었군요.. 15번은 중3문제로서 별 무리 없어 보이는데 16번은 중학생용이라면 좀 높은 수준에 해당되겠죠.. (자기력선의 형성까지 설명할 수 있어야...) 수고햐셨어요^^

  • 15.01.29 21:30

    @SkyBlue 네~~~ 이런거까지 신경쓰느라 마리아샘 더힘들다...홧팅^^

  • 작성자 15.01.30 01:23

    @헨스 샘http://www.mbest.co.kr/teacherRoom/new2012/main_tec/main_tec.asp?tec_key=198149&sbj_key=1&sbj_key_class=1 홍보부탁 ㅋ

  • 15.02.08 13:48

    @MARIA ㅎㅎ 마리아샘 엠베스트 진출하신거 봤어요^^ 화이팅!!

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