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[전도성펜] 전기회로의 기초 이해하기

참고자료

아두이노, 오렌지보드 등의 오픈소스하드웨어를 사용하는데 필요한 것들을 알아봅니다.

[전도성펜] 전기회로의 기초 이해하기

2016-07-07 16:44:32

 

회로공부는 아이들에게 지루할 수 있는 개념이죠.

그래서 전기가 통하는 '전도성펜'은 아이들에게 호기심과 재미를 느낄 수 있게 해 주는 좋은 교구 중 하나입니다.

 

전도성펜으로 아이들과 회로공부를 할 땐, 기초개념부터 알려줘야 합니다.

전기의 기본적인 개념을 알고, 회로의 기초를 쌓아야 전도성펜으로 자유자재로 회로를 그려 볼 수 있으니까요!!

그런 의미에서, 이번 포스팅에서는 다소 딱딱할 수 있는 전기회로의 기본 개념을 설명해 드리겠습니다.

 

 

 

1. 전기야, 넌 누구니?

 

우리의 일상생활에 있는 전기!

그러나 눈에 보이지도 않고 냄새도 나지 않는 전기를 우리 아이들에게 어떻게 설명해 줄 수 있을까요?

가장 자주 볼 수 있고 재미있어 하는 개념이 바로 '정전기(마찰전기)'입니다.

 

 

 

바로 아래와 같은 그림이죠!!!

(이미지 출처 : 네이버 이미지)

 

 

'Electricity'(전기)라는 영어단어의 기원이 바로 그리스어로 호박인 '일렉트론(electron)'입니다.

약 2,600년 전에 호박보석에 자꾸 먼지가 달라붙는 것을 신기하게 여긴 그리스 철학자 탈레스가 이를 글로 남겼고,

이 때, 정전기의 개념이 역사 속에서 처음 등장했다고 합니다.

 

 

전기가 흐르는 원리는 (+),(-) 성격을 갖고 있는 전하들이 서로 당기고 밀어내면서 발생을 하는데,

전하의 (+),(-) 성격은 전하 안에 있는 수많은 전자들에 의해 결정됩니다.

전하 안에 (-)전자들이 많으면, 전하도 (-)성격을 띄게 되고요, (+)전자들이 많으면 (+)전하가 되는 거죠.

이런 전하의 성격이 결정되는 데에는 (+)보다 가벼운 (-)전자들의 움직임 때문입니다!!

 

 

 

정전기는 '머물러 있는 전기'로 마찰이 일어났을 때 일어나는 '마찰전기'이죠.

이와 반대로 '흐르는 전기'를 우리는 같이 배워볼 예정이고, 이렇게 전기를 흐르게 하기 위한 조건으로 바로 '전기회로'가 필요합니다.

 

전기회로의 등장 두둥!!

 

 

 

 

2. 전기회로를 알아봅시다.

 

전기회로는 전기가 흐르는 길이에요. 마치 수도관에 물이 흐르는 것과 동일하죠!

 

아래 그림과 같이 전기가 흐르기 위해서는 

1) 전기가 흐를 수 있는 힘을 주는 '전원장치' = 배터리

2) 전기가 흐를 수 있는 길이 되어 주는 '연결장치' = 전선(전도성펜), 스위치

3) 전기가 흐르는 것을 결과로 보여주는 '출력장치' = 전구, 모터, 부저 등등

이 기본적으로 필요합니다.

 

(이미지 출처 : 네이버 백과사전)

 

 

그리고, 전기가 흐르는 길을 만드는 방식은 다양해요.

전기가 항상 흐르면 전원(배터리)가 금방 닳을 수 있기 때문에, 필요하지 않을 때는 전기가 흐르지 않는 것도 절약이 되겠죠?

그런 의미에서 우리가 일상생활에서 많이 하는 것이 방의 불을 켜고 끄고, 컴퓨터와 같은 제품의 전원을 켜고 끄는 행동입니다.

 

이처럼 전기가 흐르고 있는 상태를 '닫힌 회로'라고 하고요.

전기가 흐르는 길이 끊어져, 전기가 흐르고 있지 않는 회로의 상태를 '열린 회로'라고 합니다. 

 

또한, 전기가 흐르는 길을 하나 또는 두개 이상으로 만들 수도 있어요.

이렇게 하는 이유는 연결 방식에 따라 전기회로가 갖는 성격이 달라지기 때문입니다.

대표적으로 전기가 흐르는 길이 하나인 '직렬회로'가 있고, 전기가 흐르는 길이 두 개 이상인 '병렬회로'가 있습니다.

 

 

그리고 두 회로는 아래와 같이 성격이 다릅니다.

(이미지 출처 : 네이버 백과사전)

 

 

여기서,  돌발퀴즈!!! (맞추면 뭘 드리고 싶은데, 여건이 안되니 제 마음을 받아주세요^^)

우리가 생활하는 집이나 건물도 크게 보면 모두 회로로 연결이 되어 있는데요.

그렇다면 건물에 들어가는 회로는 직렬일까요 병렬일까요?

 

 

 

 

 

직렬?

 

 

 

 

 

병렬?

 

 

 

모르겠다?

 

 

 

 

 

정답은.

 

 

 

 

 

 

 

 

... (그냥 스크롤 내리지 마시고 생각하세요!)...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

병렬회로입니다.

그 이유는 직렬로 전기기구나 공간을 연결하면 한 부분에서 누선이 발생해서 회로가 끊겼을 때

전체 회로가 작동되지 않는 치명적인 단점 때문이에요. 그래서 아파트도 정전이 되면 한 층만 되는 경우 보셨죠?

직렬로 연결을 하는 것은 이런 사태를 미리 방지하기 위함입니다.

또 직렬로 회로를 연결하면 저항값이 커져서 회로의 전류가 작아진다는 단점도 있답니다. 

회로는 어렵지만 우리 생활과 밀접해서 이렇게 생활 속의 상황과 접목해서 이야기를 해주면

아이들도 재밌어 한답니다.

 

 

 

3. 부품의 극성 구분하기

 

회로를 연결할 때는 부품의 극성인 (+)와 (-)를 구분하는 것이 가장 중요합니다.

전지와 LED전구의 경우에 극성이 있으니, 이를 항상 확인하고 회로를 연결해 줘야 해요.

전지는 부품에 극성이 표시가 되어 있으니까 직접 보면 한 눈에 알 수가 있는데, LED 전자부품은 그렇지 않습니다.

그래서 LED는 발의 길이 또는 전구 머리 안의 모양으로 (+)와 (-)를 구분할 수 있습니다

 

 

 

 

 

그리고, 또 한 가지 중요한 사실은

회로를 연결할 때는 아래 그림과 같이 (+)극은 (+)극에 연결해줘야 전기가 통하죠!

 

 

 

 

(+)와 (-) 극성의 개념까지 모두 이해했다면

아이들이 회로를 그릴 수 있는 모든 준비는 되었습니다.

 

이제 아이들이 회로의 개념을 잡았다면, 직접 회로를 그려보는 단계입니다.

회로를 배울 때는 어렵지 않게, 직렬회로부터 접근하는 것이 좋고, 저희 코코아팹에 올린 종이전구와 같은 회로를 응용하면

가장 최소의 부품인 전구 1, 전지 1개로 회로를 구성할 수 있습니다.

 

>> 전도성펜으로 종이전구 만들기 포스팅 보러가기 Click

 

 

 

전도성펜으로 전선을 그릴 때에는 중간에 단선되는 부분이 없도록 꼼꼼하게 그려주시는 게 필요하고

선의 두께는 최소 0.2cm이상으로 그리도록 가이드 해주시는 게 좋습니다. (어린 연령대일수록 더 두껍게 가이드 주세요)

 

 

 

그럼, 전도성펜으로 즐거운 회로공부 시작해 보세요!!!  유후!!!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kocoafabeditor

항상 진취적이고, 새로운 것을 추구하는 코코아팹 에디터입니다!

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