실험으로 함께하는  발명놀이

                                                         강성기 지음 / 도서출판 바른사


제 4 장   한 가지만 응용해도 

 


▶  번쩍 번쩍 랄랄라
!

  전기는 형광등과 같은 빛과 소리, 세탁기나 선풍기를 돌리는 힘 등으로 우리 생활에 많은 편리함을 줍니다. 정전이 되었을 때 겪은 불편함을 생각해 보면 우리 생활에서 잠시라도 없어서는 안 되는 귀중한 에너지입니다.

  건전지에 전구와 부저를 연결하여 빛과 소리로 변하는 전기 에너지를 알아보며, 이러한 원리를 이용하여 우리 생활에 필요한 경보 장치나 그밖에 다른 쓸모 있는 물건을 만들어 봅시다.

(1) 회로도 꾸미기

필요한 것은

셀로판 테이프, 칼, 송곳, 볼펜, 집게 전선 4개, 페트병 2개, 건전지(9v), 꼬마 전구, 전선, 벨(DC 9V용. 전파사 등에서 판매하고 있지만 크리스마스 카드 속의 멜로디 아이씨 카드를 사용하거나 장난감 전자총에서 떼어낸 벨과 꼬마 전구를 연결하면 요란한 벨이 울리고 불이 번쩍거려 더욱 효과적인 경보 장치가 된다), 여러 가지 물체(연필, 알루미늄 호일, 못 비커 5개, 고무줄, 휴지 등), 여러 가지 액체 (묽은 식초, 음료수, 소금물, 수돗물, 우유, 식용유 등)

어떻게 할까요

1. 건전지에 집게 전선과 꼬마 전구를 연결한다.

2. 두개의 집게 전선을 맞대어 본다(꼬마 전구에 불이 켜짐을 확인한다).

3. 꼬마 전구를 떼어내고 벨을 연결하여 보자.

4. 두개의 집게 전선을 맞대어 보자(벨이 울림을 확인한다).

5. 꼬마 전구와 벨을 함께 연결해 집게 전선을 맞대어 보자(꼬마 전구에 불이 켜지고 벨이 울림을 확인한다).

6. 꼬마 전구와 벨이 연결된 두 가닥의 집게 전선을 여러가지 물체(연필, 알루미늄 호일, 못, 묽은 식초, 음료수, 소금물, 수돗물, 우유, 식용유, 고무줄, 휴지 등)의 끝에 두 개의 전선을 갖다 대보자. 여러 가지 물체들을 갖다 대었을 때 꼬마 전구에 불이 켜지고 벨이 울리는 물체는 어떤 것일까 알아보자. 도체와 부도체란 무슨 뜻일까?

 

(2) 경보 장치 만들기

  [수위 조절 장치]

필요한 것은

회로도, 종이컵, 셀로판 테이프, 전선,

어떻게 할까요

1. 종이컵 안의 밑바닥에 전선을 셀로판 테이프로 고정시킨다.

2. 다른 한 전선은 종이컵의 윗부분에 셀로판 테이프로 고정시킨다.

3. 종이컵에 물을 부어 보자.

4. 부저와 꼬마 전구는 어떻게 되는가?



 

★ 잠깐 생각해 볼까요?

꼬마 전구와 벨을 연결한 두 전선을 종이컵에 위치를 다르게 장치하여 물을 부으면 물이 차올라오면서 두 전선을 이어 주는 역할을 하면서 벨이 울리면서 꼬마 전구에 불이 들어온다. 즉, 종이컵에 물을 붓는 즉시 꼬마 전구에 불에 켜지면서 벨이 울리지는 않고, 물이 충분이 들어가 두 전선을 닿게 했을 때에만 불이 켜지고 벨이 울린다.

위와 같은 장치는 우리 생활 주변에 어떻게 이용되고 있을까?

지하에서 사용한 물은 하수구를 통해 일정한 큰 통에 모여진다. 이 통의 밑부분과 윗부분에는 두 전선의 위치가 다르게 고정되어 있다. 큰 통에 물이 가득 모이면, 이 가득 모인 물이 두 전선의 접점을 연결(스위치 역할)하는 역할을 하면서 배수펌프를 가동시키게 되어 물을 집 밖의 하수구로 퍼내게 되는 것이다.

 

  [아기가 쉬를 했군요]

필요한 것은

회로도, 휴지, 약간의 물

어떻게 할까요

1. 휴지 위에 두 가닥의 전선이 서로 붙지 않게 셀로판 테이프로 고정시킨다.

2. 휴지를 2∼3겹 감고 물을 부어 보자.

★ 잠깐 생각해 볼까요?

어린 아기들은 기저귀에 '쉬'를 하고서도 생긋이 웃기만 한다. 아직 말을 할 줄 모르기 때문이다. 하지만, 이렇게 '쉬'를 한 채로 오랫동안 계속 있는다면 아기의 엉덩이는 어떻게 될까?

아기가 '쉬'를 한 사실을 빨리 알 수 있는 기저귀 경보 장치를 연구해 보자.

물론 경보 장치도 작아져야겠지만 기저귀에 장치하는 접점도 부드럽게 연결해야 할 것이다.

 

   [이크, 비 온다, 빨래 걷어야지]

오랫동안 엄마께서 힘들게 빨래를 하여 바깥에 널어 놓았어요. 그런데 아무도 모르게 갑자기 내린 비가 빨래를 다 젖게 해서는 안되겠지요?

필요한 것은

회로도, 셀로판 테이프, 스티로폼 접시, 긴 전선

어떻게 할까요

1. 건전지에 전구와 벨을 함께 연결한다(회로도).

2. 두 전선이 맞닿지 않게 셀로판 테이프로 스티로폼 접시의 밑바닥에 고정시키자.

3. 작은 병에 물을 조금 넣어 스티로폼 접시의 밑바닥에 조금 부어 보자. 어떻게 장치하면 비가 오는 것을 알 수 있는 경보 장치를 만들 수 있을까?

4. 자 이만하면 느낌이 오겠지요? 전선을 길게 연결하여 전구와 벨은 방에, 스티로폼 접시는 빨래를 널어 놓은 밖에……..

★ 잠깐 생각해 볼까요?

전선을 더욱 길게 연결하여 스티로폼 접시를 집밖에 내어놓고 벨과 전구는 방에 연결한다. 비가 오면 접시에 빗물이 들어가서 전류가 흐르게 되어 방 안에서도 비가 오는 것을 경보로 알려 줄 수 있다.

힘들게 빨아놓은 빨래를 아무도 몰래 살짝 내린 비에 맞지 않게 걷어들일 수 있는 훌륭한 비 경보 장치가 될 것이다.

[노래하는 회오리]

페트병 2개에 물을 넣어 서로 맞붙여 토네이도라는 회오리 물결을 만드는 놀이가 있습니다. 시원한 회오리 물결이 빙글빙글 돌면서 천천히 내려오는 모습은 보기에도 시원스러워 보입니다. 이 회오리 물병에 번쩍이는 전구와 소리를 내는 장치를 덧붙인다면 훨씬 더 재미있지 않을까요?

필요한 것은

1.5ℓ 페트병 2개, 페트병 뚜껑 2개, 절연 테이프, 칼, 가위, 송곳, 셀로판 테이프(넓적한 것), 본드, 건전지, 에나멜선 50cm, 소금물, 전지 끼우개

어떻게 할까요

1. 페트병 뚜껑의 한가운데에 그림과 같이 송곳으로 구멍을 내 가위의 앞부분을 송곳 구멍에 끼우고 가위를 힘주어 돌려 주면 구멍이 점점 넓어지게 된다(구멍의 지름이 7∼8mm 정도가 되면 적당한데, 위와 같은 방법으로 뚜껑 2개를 만든다).

2. 에나멜선을 20cm 길이로 2개 잘라내어 끝을 칼로 벗겨낸 후 병뚜껑 안으로 밀어 넣어 접착시킨다. 반드시 두 에나멜선이 떨어져 있어야 하며 그 위에 나머지 병뚜껑을 붙이고 절연 테이프로 잘 감싼다.

3. 에나멜선을 꼬마 전구와 벨에 연결한다.

4. 연결한 전지와 벨, 전구, 에나멜선을 페트병에 테이프로 붙인다.

5. 나머지 페트병 한 개에 물을 약 2/3 정도 되게 넣는다.

6. 두 페트병을 구멍 뚫린 뚜껑으로 닫고 에나멜선이 붙여져 있는 페트병을 위로 올려 그림과 같이 두 페트병이 주둥이를 마주대고 있도록 한다.

7. 연결 부위를 절연 테이프로 꼭꼭 감싼다. 이때 꽉 감싸 주지 않으면 물이 새기 때문에 조심해서 완전히 감싸도록 한다.

8. 페트병을 거꾸로 들고 손으로 회전시키며 벨과 전구의 변화를 관찰해 본다.

생각해 볼까요?

페트병을 손으로 회전시키다 놓으면 물이 페트병을 돌며 구멍으로 빠져 나오면서 마치 회오리 같은 물이 만들어집니다.

물이 페트병 주둥이의 에나멜선을 지나가며 전류가 흐르게 되어 벨에서 소리를 내며 꼬마 전구에 불이 들어옵니다.

접점 부분인 에나멜선의 양끝 선에 물이 지나가지 않을 때는 전류가 흐르지 않지만 물이 이곳을 지나게 되면 스위치 역할을 해주어서 전류가 통하게 되는 것입니다.