Ⅰ. 전기와 자기

금성 교과서

출판사별 교과서 밀착 문제

개념 확인 문제

서로 다른 두 물체를 마찰할 때 물체가 전하를 띠는 이유는 무엇이 이동하기 때문인가?

빗으로 머리를 빗을 때, 머리카락에 있던 전자가 플라스틱 빗으로 이동하였다. 머리카락이 띠는 전하의 종류는?

유리 막대를 털가죽으로 마찰하면, 유리 막대는 (－)전하로 대전된다. 이때 털가죽은 무슨 전하로 대전되는가?

그림과 같이 대전된 두 물체 사이에 작용하는 힘의 방향을 화살표로 나타내시오.

(가)	(나)	(다)

같은 전하로 대전된 두 고무풍선은 가까이 하면 벌어졌다가 시간이 지나면서 두 풍선 사이의 간격이 점점 좁아진다. 이와 같은 현상이 나타나는 이유를 전자의 이동으로 설명해 보자.

(      ) 안에 알맞은 말을 써 보자.

(－)전하로 대전된 대전체를 금속 막대의 한쪽 끝에 가까이 하면 대전체와 가까운 곳은 (㉠   ) 전하를 띠고, 먼 곳은 (㉡   ) 전하를 띤다.

플라스틱 막대를 털가죽으로 마찰하였더니 전자가 털가죽에서 플라스틱 막대로 이동하였다. 플라스틱 막대와 털가죽은 각각 어떤 전하를 띠는가?

(＋)전하로 대전된 두 고무풍선을 가까이 하면 고무풍선은 어떻게 되는가?

자동차에 페인트를 칠할 때, 잉크 방울들이 서로 달라붙지 않고 고르게 퍼지는 이유는 무엇인가?

(＋)전하로 대전된 대전체를 검전기의 금속판에 가까이 할 때, 금속판과 금속박은 각각 어떤 전하를 띠는가?

그림은 전기 회로도이다. (     ) 안에서 알맞은 말을 고르시오.

(1) ( 원자, 전자 )가 이동하면서 전하를 운반하기 때문에 전류가 흐른다.

(2) 전류의 방향은 ㉠( (가), (나) )이고, 전자의 이동 방향은 ㉡( (가), (나) )이다.

그림과 같은 전기 회로에서 전구 (가)에 2A, 전구 (다)에 7A의 전류가 흘렀다. 전구 (나)에 흐르는 전류의 세기는 몇 A인지 구하시오.

전압, 전류, 저항 관계 그래프를 그리시오.

도선의 굵기와 길이에 따라 도선의 전기 저항이 어떻게 달라지는지 서술하시오.

그림과 같은 전기 회로에서 회로 전체에 흐르는 전류의 세기는 몇 [eqn: RMA]인지 구하시오.

그림과 같이 저항값이 6Ω인 저항 두 개가 병렬연결되어 있는 경우 합성 저항은 몇 [eqn: Ω]인지 구하시오.

전기다리미와 전기난로는 전기 에너지를 어떤 에너지로 전환시켜 사용하는지 쓰시오.

전기 자동차와 전동차에 장착된 전동기는 전기 에너지를 어떤 에너지로 전환하는 장치인지 쓰시오.

어느 가정에서 [eqn: 80`RMW] 선풍기 1대를 1시간, [eqn: 20`RMW] 형광등 2개를 5시간 동안 사용하였다. 이때 소비 전력량은 몇 [eqn: RMWh]인지 구하시오.

어떤 전기 회로에 전류가 흐를 때, 전자의 이동 방향을 쓰고, 전류의 방향과 전자의 이동 방향의 관계를 쓰시오.

[eqn: 0.1`rmA]의 전류가 흐르는 도선의 한 지점을 20초 동안 지나는 전하량은 몇 [eqn: RMC]인지 구하시오.

어떤 저항에 [eqn: RM6`V]의 전원을 연결하였더니 [eqn: 0.2`RMA]의 전류가 흘렀다. 이때 저항값은 몇 [eqn: Ω]인지 구하시오.

[eqn: 2`Ω], [eqn: 3`Ω]의 저항을 직렬로 연결하는 경우와 병렬로 연결하는 경우의 합성 저항값은 각각 몇 [eqn: Ω]인지 구하시오.

정화가 컴퓨터를 사용하기 위해 필요한 전압은 [eqn: 220`RMV]이고, 이때 소비 전력은 [eqn: 440`RMW]이다. 이 컴퓨터를 [eqn: 220`RMV] 전원에 연결하여 사용할 때 컴퓨터에 흐르는 전류의 세기는 몇 [eqn: RMA]인지 구하시오.

자기장에 대한 설명으로 옳은 것에는 ○표, 옳지 않은 것에는 ×표 하시오.

(1) 자석 주위의 자기력선은 S극에서 나와 N극으로 들어가는 방향이며, 중간에 끊어지거나 분리되지 않는다.

(       )

(2) 전류가 흐르면 도선 주위에는 자기장이 발생하여 나침반 자침의 N극 방향이 바뀐다.	(       )

(3) 전류가 흐르는 직선 도선 주위에 생기는 자기장의 모양은 도선을 중심으로 한 동심원 모양이다.	(       )

오른손의 엄지손가락을 도선에 흐르는 전류의 방향으로 향할 때 네 손가락이 감아쥐는 방향은 무엇을 나타내는지 쓰시오.

도선 주위에 생기는 자기장에 대한 설명으로 옳은 것에는 ○표, 옳지 않은 것에는 ×표 하시오.

(1) 코일 주위에 생기는 자기장의 세기는 전류의 세기가 셀수록 커지며, 코일의 감은 수가 많을수록 커진다.

(      )

(2) 코일 하나하나의 도선 주위에 생기는 자기장의 모양은 원형 도선 주위에 생기는 자기장의 모양과 같다.

(      )

그림과 같이 자석 사이에 놓인 도선에 전류가 흐를 때, 도선이 받는 힘의 방향은 어느 쪽인지 쓰시오.

(     ) 안에 알맞은 용어를 쓰시오.

(1) 도선 주위의 자기장이 변할 때 도선에 전류가 발생하는데, 이와 같은 현상을 (     )(이)라고 하며, 이때 도선에 흐르는 전류를 유도 전류라고 한다.

(2) 자석을 코일 속에 넣고 움직이면 전류가 흐르고, 자석이 정지해 있고, (       )이 움직여도 전류가 흐른다.

코일 속에서 자석을 움직일 때 발생하는 유도 전류의 세기가 세지는 방법을 서술하시오.

전류가 흐르는 직선 도선 주위에 여러 개의 나침반을 놓고 나침반 자침의 N극이 가리키는 방향을 선으로 연결하면 어떤 모양이 되는가?

전자석의 극을 바꾸는 방법을 서술하시오.

자기장 속에 놓인 전류가 흐르는 도선이 받는 힘의 크기와 방향을 설명하시오.

코일과 검류계를 연결한 전기 회로에서 자석을 코일 속에 가만히 넣어둘 때, 전류는 어떻게 되는가?

대단원 마무리

정전기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 전자가 이동하기 때문에 발생한다.

② (＋)전기와 (－)전기 두 종류가 있다.

③ 서로 다른 두 물체를 마찰할 때 발생한다.

④ 서로 다른 두 물체를 마찰하면 두 물체는 서로 다른 종류의 전기를 띠게 된다.

⑤ 한 물체는 어떤 물체와 마찰하더라도 항상 같은 전기를 띠게 된다.

서로 다른 두 물체를 마찰한 후 각 물체가 전기를 띠는 이유는 무엇이 이동하기 때문인지 쓰시오.

그림 (가)는 (-)대전체를 금속 막대에 가까이 하는 모습을, 그림 (나)는 (-)대전체를 금속 막대에 접촉하는 모습을 나타낸 것이다. A, B, C, D는 각각 어떤 전하를 띠는지 쓰시오.

(가)	(나)

그림은 도선 속에서 전자의 운동 모습을 나타낸 것이다.

전류가 흐르는 방향과 A, B가 연결된 전지의 극을 옳게 짝지은 것은?

전류의 방향       A        B

①    A → B        (－)극    (＋)극

②    A → B        (＋)극    (－)극

③    B → A        (－)극    (＋)극

④    B → A        (＋)극    (－)극

⑤ 전류가 흐르지 않는다.

전류계와 전압계의 사용법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 전류계는 회로에 직렬연결한다.

② 전류계에서 예상 전류에 맞는 단자에 연결한다.

③ 전류계와 전압계는 최대값을 넘지 않는 범위에서 사용한다.

④ 전류계의 (＋)단자는 전지의 (＋)극, (－)단자는 전지의 (－)극 쪽에 연결한다.

⑤ 전압계의 (＋)단자는 전지의 (－)극, (－)단자는 전지의 (＋)극 쪽에 병렬연결한다.

그림과 같은 회로를 만들고, 전지의 개수를 변화시키면서 전압과 전류를 측정하여 그래프로 나타내었다.

회로에 연결된 니크롬선의 저항은?

① [eqn: 2`Ω]          ② [eqn: 3`Ω]        ③  [eqn: 6`Ω]

④ [eqn: 12`Ω]         ⑤ [eqn: 20Ω]

그림과 같이 전구 3개를 직렬연결하고 각 지점에서의 전압과 전류를 측정하였다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① (다) 전구에 흐르는 전류의 세기는 [eqn: 4RMA]이다.

② (나) 전구에 걸리는 전압의 크기는 [eqn: 4`RMV]이다.

③ 모든 전구에 흐르는 전류의 세기는 같다.

④ 전체 전압은 각 전구에 걸리는 전압의 합과 같다.

⑤ 전구에 걸리는 전압의 비는 (가) : (나) : (다) = 1 : 2 : 3이다.

그림과 같은 전기 회로의 전류계 (가), (나)의 측정값이 각각 [eqn: 1`RMA], [eqn: 3`RMA]이었다. 이때 저항 [eqn: R]는 몇 [eqn: Ω]일까?

① [eqn: 1`Ω]         ② [eqn: 2Ω`]      ③ [eqn: 3`Ω]

④ [eqn: 5`Ω]         ⑤ [eqn: 6`Ω]

그림과 같이 직선 도선에 전류가 흐를 때, 이 도선 주변에 생기는 자기장에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 모두 고르시오.

	<보 기>
㉠ 자기력선은 도선에 가까울수록 더 촘촘하다. ㉡ A점에서 나침반 자침의 N극은 동쪽을 가리킨다. ㉢ 도선을 중심으로 하는 동심원 모양의 자기장이 생긴다.

그림과 같이 자석 사이에 설치한 도선에 전류가 흐를 때 도선의 (가)와 (나) 부분이 움직이는 방향은?

(가)	(나)	(가)	(나)

①   ㉠	㉠        ②	㉠	㉢

③   ㉡	㉣	④	㉢	㉠

⑤   ㉢	㉡

그림과 같이 검류계가 연결된 코일 속으로 막대자석을 넣었다 뺐다 하는 실험을 하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 자석을 깊게 넣을수록 센 전류가 흐른다.

② 자석의 움직임이 느릴수록 센 전류가 흐른다.

③ 자석의 극을 반대로 하면 전류가 흐르지 않는다.

④ 코일의 감은 수가 많을수록 코일에 센 전류가 흐른다.

⑤ 자석 두 개를 묶어서 실험하면 전류의 세기가 약해진다.

전자기 유도 현상이 일어나지 않는 경우는?

① 막대자석을 코일에 가까이 하거나 멀리 한다.

② 두 코일을 서로 마주 보게 놓고 한쪽 코일에 전원을 연결하여 스위치를 닫았다 열었다 한다.

③ 두 자석 사이에서 자기장에 수직인 방향으로 사각 코일을 빠른 속도로 움직인다.

④ 코일 속에 매우 강한 자석을 가만히 넣어 둔다.

⑤ 자석의 N극과 S극 사이에 사각 코일을 빠르게 회전시킨다.

그림과 같이 저항 [eqn: R _{1}], [eqn: R _{2}], [eqn: R _{3}]을 병렬연결하였다. 각 저항에 흐르는 전류의 비와 전압의 비를 각각 구하시오.

다음은 여러 전기 제품의 정격 전압과 소비 전력을 나타낸 것이다. 정격 전압에 연결했을 때 단위 시간당 사용한 전기 에너지가 큰 것부터 순서대로 나열하시오.

․백열등 : [eqn: 220`RMV-60`W]

․형광등 : [eqn: 220`RMV-40`W]

․냉장고 : [eqn: 200`RMV-100`W]

․전기다리미 : [eqn: 110`RMV-600`W]

․전자레인지 : [eqn: 220`RMV-1300`W]

․헤어드라이어 : [eqn: 110`RMV-1000`W]

그림은 전동기의 구조와 회전 원리를 나타낸 것이다. 이때 자기장 속에서 회전자가 회전하는 방향을 어떻게 알 수 있을까? 또 전류가 흐르지 않을 때에도 계속 회전할 수 있는 원리를 서술해 보자.

정답과 해설

Ⅰ. 전기와 자기

1. 전자   2. (+)전하   3. (+)전하

4.

5. 해설 참조   6. ㉠ (+), ㉡ (-)   7. 플라스틱 막대 : (-)전하, 털가죽 : (+)전하   8. 밀어낸다.   9. 해설 참조   10. 금속판 : (-)전하, 금속박 : (+)전하   11. (1) 전자 (2) ㉠ (가), ㉡ (나)   12. 5A

13.

14. 해설 참조   15. 2A   16. 3Ω   17. 열에너지   18. 운동(역학적) 에너지   19. 280Wh   20. 전자의 이동 방향 : 전지의 (-)극 → (+)극, 전류의 방향은 전자의 이동 방향과 반대 방향이다.   21. 2C   22. 30Ω   23. 직렬연결 : 5Ω, 병렬연결 : 1.2Ω   24. 2A   25. (1) X (2) O (3) O   26. 직선 전류에 의한 자기장 방향   27. (1) O (2) O   28. ㉣   29. (1) 전자기 유도 (2) 코일   30. 해설 참조   31. 도선을 중심으로 한 동심원 모양   32. 전류의 방향을 반대로 한다.  33. 해설 참조   34. 흐르지 않는다.   35. ⑤   36. 전자   37. (가) A : (+)전하, B : (-)전하, (나) C : (-)전하, D : (-)전하   38. ➂   39. ➄    40. ➄   41. ➀  42. ➂   43. ㉠, ㉡, ㉢   44. ➁   45. ➃   46. ➃   47. 전류의 비 : 15:5:3, 전압의 비 :1:1:1   48.  전자레인지-헤어드라이어-전기다리미-냉장고-형광등-백열등  49. 해설 참조

5. [모범 답안] 두 고무풍선의 전하량이 점점 감소하기 때문이다.

9. [모범 답안] 잉크 방울이 같은 전하로 대전되어 있어서 서로 밀어내어 균일하게 분포하기 때문이다.

14. [모범 답안] 굵기가 가늘수록, 길이가 길수록 전기 저항이 커진다.

30. [모범 답안] 자석을 빨리 움직일 때, 자석의 세기가 셀 때, 코일의 감은 수가 많을 때

33. [모범 답안] 도선이 받는 힘의 크기는 자기장이 셀수록, 전류가 셀수록 크고, 도선이 자기장과 수직일 때 가장 크다. 힘의 방향은 오른손 엄지손가락을 전류의 방향, 네 손가락을 자기장의 방향으로 할 때 손바닥이 향하는 방향이다.

36. 두 물체 사이에서 전자가 이동하면 전류가 흐른다.

37. (가)는 전자기 유도에 의해 A 부분은 대전체와 다른 종류의 전하로, B 부분은 대전체와 같은 종류의 전하로 대전된다.

(나)는 (-)전하가 금속 막대로 이동하여 C와 D 부분 모두 (-)전하로 대전된다.

48. 단위 시간당 사용한 전기 에너지는 소비 전력에 비례한다.

49. [모범 답안] 오른손을 이용하여 엄지손가락은 전류, 네 손가락을 자기장의 방향을 향했을 때 손바닥이 향하는 방향으로 힘을 받아서 회전한다. 전류가 흐르지 않아도 회전하던 방향으로 관성이 작용하여 계속 돌아간다.