d라이브러리

겨울을 맞아 맛있는 군고구마를 먹고 싶어진 섭섭박사님. 섭섭박사님은 군고구마를 만들기 위해 알루미늄 포일을 꺼내다 갑자기 눈이 초롱초롱해졌어요! 알루미늄 포일로 할 수 있는 재밌는 실험이 생각났다며 뱅글뱅글 팽이처럼 돌기 시작했어요. 박사님 도대체 무슨 실험이길래 그러세요?

도전
실험

돌아라! 알루미늄 팽이!

섭섭박사님은 어릴 때부터 팽이치기 놀이를 좋아했다고 말했어요. 알루미늄 포일로 색다른 팽이를 만들 수 있다는데, 과연 어떻게 만들까요?

왜
이런 일이?

->; 결과 : 알루미늄 포일이 회전한다.
도선에 전류가 흐르면 도선은 주위에 자기장을 형성해요. ‘자기장’이란 자기력이 작용하는 공간을 말하지요. 이 도선 주위에 자석으로 만들어진 나침반을 놓으면, 도선의 자기장에 영향을 받아 나침반이 가리키는 방향이 도선의 자기장의 방향에 따라 정렬되는 현상이 나타나요.

반대로 전류가 흐르는 도선 역시 주변에 자석을 놓으면, 도선이 힘을 받아 움직여요. 이때 도선이 받는 힘을 ‘전자기력’이라고 해요. 이 실험에서 건전지에서 나오는 전류가 알루미늄 포일을 타고 흐르기 때문에 포일은 일종의 도선 역할을 한다고 볼 수 있어요. 그래서 포일은 네오디뮴 자석의 자기장 영향으로 전자기력을 받아 팽이처럼 회전하는 것이랍니다.

한걸음 
더!

전자기력, 어떻게 쓰일까?

알루미늄 팽이를 만드는 데 사용된 원리는 전자기력! 전자기력에는 어떤 역사와 응용 사례가 숨어 있을까요?

전류가 흐르는 도선에서 자기장이 만들어진다는 사실은 덴마크의 물리학자 한스 크리스티안 외르스테드가 1820년 처음 발견했어요. 그는 전류가 흐르는 도선 근처에서 나침반의 바늘이 돌아가는 현상을 발견하고 전기와 자기는 서로 연관된 현상이라 결론을 내렸죠. 이로부터 전자기학이라는 학문이 시작됐어요.

전류가 흐르는 도선이 주변 자기장의 영향으로 전자기력을 받는 것처럼 자기장 속에서 운동하는 전하도 힘을 받아요. 이때 전하가 자기장 속에서 받는 힘을 ‘로렌츠 힘’이라고 해요. 로렌츠 힘은 전하가 움직이고 있을 때만 나타나며, 오로지 전하가 움직이는 방향에만 영향을 미친다는 특징이 있어요.

로렌츠 힘을 이용한 대표적인 과학실험장치가 바로 입자가속기예요. 전하를 띤 입자는 입자가속기의 자기장 속에서 로렌츠 힘을 받아 원운동을 해요. 과학자들은 원운동하는 입자를 분석해 이 세상의 비밀을 찾아내죠. 2012년에는 세계에서 가장 큰 과학실험장치이자 입자가속기인 LHC로 힉스 입자를 발견했죠. 힉스입자란 입자의 질량을 결정하는 데 관여한다고 알려진 입자예요. 힉스입자를 발견하며 입자 물리학자들이 예측했던 17개 기본 입자를 모두 찾게 됐답니다.

도전! 섭섭박사
실험왕!

남하현 (banji27)
인공 눈 만들기! 한여름 복날에 만들어본 인공 눈! 결과는 대성공입니다. 렛잇 고~, 렛잇 고~! 겨울왕국 세상으로 다들 어서 오세요^^.

실험 
하나 더!

돌아라! 5만 원권 지폐야!

아싸! 섭섭박사님이 올 한해 수고했다면서 용돈을 주시겠다고 하네요. 그 전에 지폐와 관련된 재미있는 실험 하나만 보여준다고 하시며 주섬주섬 자석을 또 꺼내시는데….

왜 
이런 일이?

->;결과 : 지폐가 자석의 움직임을 따라 회전한다.
지폐를 인쇄할 때 사용하는 잉크를 ‘자성잉크’라고 해요. 자성잉크란 자기적 성질을 지니는 산화철 입자가 섞인 잉크로, 자석과 같은 성질을 갖고 있지요. 그래서 지폐에 자석을 가까이 가져가면 지폐가 자석 쪽으로 끌려오는 걸 확인할 수 있답니다. 여기에서는 5만 원권 지폐로 실험을 했지만, 만 원권과 천 원권 지폐도 똑같이 반응한답니다. 이는 외국 지폐도 마찬가지예요. 우리나라를 포함해 세계 각국에서는 지폐에 자성잉크를 사용하고 있거든요.

자성잉크로 문자 등을 인쇄하면 여러 이점이 있어요. 예를 들어 자성 검출기라는 기계를 이용하면 자성잉크로 지폐나 수표에 인쇄된 숫자와 글자의 형태를 판별하고 판독할 수 있지요. 이를 응용해 현금자동입출금기는 자성잉크로 지폐의 위조 여부를 판독할 수 있으며, 나아가 지폐의 크기와 두께, 재질 및 투명도 등도 이용해 더욱 정확히 지폐가 진짜인지 가짜인지 판독하지요.

이번 실험을 직접 해본 뒤 
실험 사진을 어과수 홈페이지 
<;찰칵찰칵 사진터>;에 올려 주세요. 
응모해 준 친구들 중 멋진 사진을 
뽑아 선물을 드립니다!