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군고구마 귤 사과를 이용한 무공해 건전지를 만들어 보고 건전지의 작동원리를 알아보자.

추운 겨울 거리의 네온사인을 군고구마로 켤 수 있다면 한결 따뜻하고 구수한 분위기를 만들 수 있을 것이다. 군고구마가 건전지가 될 수 있을까. 함께 만들어 보면서 그 비밀을 캐보자.
 

군고구마를 이용해 전지를 만들면 생고구마보다 전류가 더 많이 흘러 다이오드가 밝게 빛난다. 고구마는 이온화 경향의 차이가 큰 두 물질인 알루미늄과 구리 사이에 전자가 이동할 수 있는 다리 역할을 한다. 군고구마가 따끈따끈하면 차가울 때보다 전자가 더 활발히 움직여 더 많은 전류를 얻을 수 있다.

고구마를 구우면 내부의 수분이 증가한다. 고구마가 익으면서 고구마를 이루고 있는 세포벽이 파괴돼 세포안의 물질이 물과 함께 모두 밖으로 나오기 때문이다. 그렇게 되면 자체 저항이 감소해 전기가 더 잘 흐를 수 있다. 따라서 딱딱한 생고구마보다는 수분이 많은 군고구마에서 더 많은 전류가 흐르게 된다. 실제로 발광다이오드 1개에 불을 켜기 위해서는 구리판과 알루니늄판을 꽂은 군고구마를 3-4개 정도 직렬로 연결해야 한다.

다음 중 전기가 잘 통하지 않아 스탠드를 켤 수 없는 물질은 무엇일까.

(1)생고구마 (2)군고구마 (3)탄고구마 (4)찐고구마 (5)눈이 묻은 털장갑 (6)강아지 발바닥 (7)달걀 껍질 (8)땅콩 (9)된장국 (10)납 (11)초전도체 (12)얼린소금물 (13)바나나껍질 (14)껌종이(은박지) (15)햄이나 소시지 (16)유리 (17)풍선 (18)과자 (19)립스틱 (20)젖은 나무 (21)세수비누
 

어떤 물질이 전기를 통하는지 그렇지 않은지를 쉽게 알 수 있는 방법은 없을까. 손끝을 대면 켜지는 스탠드가 있으면 된다. 스탠드의 원리는 정전기를 이용한 것이다. 스탠드 스위치 안에는 축전지가 들어있다. 그곳에 정전기가 생겨 있다가 전기가 통하는 물질이 접촉되면 (-)전하가 빠져 나오면서 전위차가 변한다. 이 전위차에 의해 전기 신호가 생기고 스위치의 역할을 하는 것이다.

위의 문제에서 스탠드가 켜지지 않는 것은 (3)(7)(8)(12)(16)(17)(18)이다.

금속물질이나 물을 포함하고 있는 것들, 그리고 인체와 동물은 전기가 통한다. 금속물질은 자체적으로 이온을 갖고 있어서 이온이 잘 흐를 수 있고 물은 이온들이 움직일 수 있도록 도와준다.

전기가 통하지 않는 물질은 공유결합 물질(숯 유리 풍선), 이온결합 물질(얼린 소금물), 물이 거의 없는 물질(땅콩 과자)등이다. 공유결합 물질과 이온 결합 물질은 (+)전하와 (-)전하가 같은 수로 존재하거나 서로 꼭 붙잡고 있기 때문에 이온들이 자유롭게 돌아다닐 수 없어 전기가 통하지 않는다.

발광다이오드는 1개에 45원(3V, 20mA)으로 빨강 노랑 초록 호박색이 있다 (구입처 :  금도전자 02-272-5161).