전기가 잘 통하는 물질인 구리에는 자석이 달라붙지 않습니다. 그렇다면 구리에 자석을 가까이 했을 때 어떤 현상이 일어날까요. 이번 실험을 통해서 발전기와 전동기의 원리를 살펴봅시다.
구리판 위에 자석을 얹어 고정시키고 구리판을 회전시키면 전류가 발생합니다. 그리고 회전하는 전류는 구리판에 수직된 방향으로 자기장을 만들고, 이 자기장은 자석을 밀어올리는 역할을 합니다. 이 현상을 발전기와 전동기의 원리와 비교해 생각해봅시다.
준비물
지름 10㎝ 정도의 둥근 구리판, 소형모터, 9V 건전지 2개, 전선, 작은 네오디뮴자석
실험 1
구리판을 배 모양으로 만들어 물에 띄운 다음 자석을 가까이 접근시킵니다.
(그림 1)과 같이 구리판에 자석의 N극을 접근시켜봅니다. 자석이 가까이 접근하는 순간 자기장의 방향을 막으려는 방향으로 유도전류가 생깁니다. 그래서 자석과 반대 방향의 자기장이 만들어져 구리판은 밀려나게 됩니다.
(그림 2)와 같이 반대로 자석을 멀어지게 해봅시다. 자석이 멀어지려는 순간자기장을 늘리려는 방향으로 유도전류가 생깁니다. 그래서 자석과 같은 방향의 자기장이 만들어져 구리판을 당겨오게 됩니다.
(그림 3)과 같이 자석이 구리판을 지나가게 되면 접근과 후퇴시 생기는 유도전류로 인해 밀고 당겨지게 돼 구리판이 당겨져오는 것입니다. 물 위에 띄운 구리판은 자석이 가까이 오거나 멀어지면 구리판에 자기장의 변화를 막으려는 변화를 막으려는 방향으로 유도전류가 생기게 됩니다.
실험 2
그렇다면 자석을 구리판 위에 올려놓아 고정시킨 뒤 구리판을 회전시키면 어떻게 될까요? 실험을 통해 알아봅시다.
① 구리판을 지름 10㎝ 정도 되게 둥근원모양으로 자른다.
② 자른 둥근 구리 원판을 모터에 고정시킨다.
③ 작은 네오디뮴 자석을 구리판 위에 얹혀질 수 있게 고정한다.
④ 모터에 9V 건전지 2개를 연결해 구리판을 돌려본다. 구리판이 돌아가면 위에 얹혀 있던 자석이 서서히 공중으로 솟아오르는 것을 관찰할 수 있다.
구리판은 전도체인 금속이므로 자석을 올려놓고 구리판을 움직이면서 순간적으로 전류가 발생하는데, 발전기의 원리를 생각하면 이해가 될 것입니다. 구리판이 회전하기 때문에 구리판에 생긴 전류는 구리판과 함께 회전하게 되고, 회전하는 전류는 구리판에 수직된 방향으로 자기장을 만들어 이 자기장01 자석을 밀어 올리는 역할을 합니다. 자석을 밀어 올리는 힘은 전동기를 돌리는 현상으로 설령할 수 있습니다.
동판이 회전하면서 유도전류가 형성돼 자석의 극과 같은 방향으로 자기장이 유도되고, 이로 인해 자기력이 서로 대립하면서 밀어내기 때문에 구리 원판이 공중에 뜨는 것입니다.
