전기와 자기

006~009P

1 정전기

전기와 자기

Ⅰ.

004~005P

1

서로 다른 두 물체를 마찰시키면 두 물체 사이에서 전자의 이 동으로 마찰 전기가 발생한다. 이때 전자를 잃은 물체는 (+) 전하, 전자를 얻은 물체는 (-)전하를 띤다. 털가죽과 빨대를 마찰시키면 털가죽에서 빨대로 전자가 이동한다. 따라서 털 가죽은 (+)전하의 양이 (-)전하의 양보다 많아져 (+)전 하를 띠며, 빨대는 (-)전하의 양이 (+)전하의 양보다 많아 져 (-)전하를 띤다. 원자핵은 이동하지 않는다.

1

^-1 마찰 전기는 서로 다른 두 물체를 마찰시킬 때 두 물체 사이 에서 전자의 이동으로 발생한다. 이때 전자를 잃은 물체는 (+)전하, 전자를 얻은 물체는 (-)전하를 띤다. 같은 종류 의 물체는 마찰시켜도 마찰 전기가 발생하지 않는다.

2

털가죽으로 문지른 고무풍선은 전자를 얻어서 (-)전하를 띤 다. 따라서 같은 종류의 전하를 띤 두 고무풍선 사이에는 서 로 밀어내는 전기력이 작용한다. 두 고무풍선 사이에 작용하 는 전기력은 고무풍선 사이가 가까울수록, 전하의 양이 많을 수록 커진다.

2

-1 털가죽과 빨대를 마찰시키면 털가죽은 (+)전하, 빨대는 (-) 전하를 띠므로, 두 빨대는 서로 밀어내는 힘이 작용한다.

3

금속 막대에 대전체를 가까이 하면 금속 막대 내에서 전자가 이동하므로 정전기가 유도된다. 따라서 금속 막대의 A 부분 에 (-)대전체를 가까이 하면 대전체의 전기력에 의해 금속 막대 내의 전자가 A에서 B로 이동하므로 A 부분은 (+)전 하, B 부분은 (-)전하를 띤다.

3

^-1 (+)대전체에 의해 금속 막대 내에서는 전자가 B에서 A로 이동한다. 따라서 A 부분은 (-)전하, B 부분은 (+)전하를 띤다.

4

(-)대전체를 금속판에 가까이 하면 금속판의 전자가 금속박 으로 이동하므로 금속판은 (+)전하, 금속박은 (-)전하를 띠게 되어 금속박이 벌어진다.

4

^-1 (+)대전체를 검전기의 금속판에 가까이 하면 정전기 유도에 의해 금속박의 전자가 금속판으로 이동하므로 금속박은 (+) 전하를 띠게 되어 벌어진다.

5

(-)전하로 대전된 검전기의 금속판에 (-)대전체를 가까이 하면 금속판의 전자가 금속박으로 이동하여 금속박의 (-)전 하의 양이 증가하므로 금속박이 더 벌어지고, (+)대전체를 가까이 하면 금속박의 전자가 금속판으로 이동하여 금속박의 (-)전하의 양이 감소하므로 금속박이 오므라든다.

5

^-1 (-)전하로 대전된 검전기의 금속판에 (+)대전체를 가까이 하면 금속박의 전자가 금속판으로 이동하여 금속박에 있는 (-)전하의 양이 감소하므로 금속박이 오므라든다.

1

^⑤

2

^③

3

^③

4

^{해설 참조}

5

^④

6

^⑤

7

^B–

A–C–E–D

8

^{②, ④}

9

^④

10

^C

11

^⑤

12

^③

13

^④

14

^⑤

15

^④

16

^④

17

^③

18

^③

19

^③

20

^②

21

^②

22

~

24

^{해설 참조}

100점 따라잡기

1

원자의 구조에서 A는 원자핵, B는 전자이다. 원자는 원자핵 의 (+)전하의 양과 전자의 (-)전하의 양이 같으므로 전기 적으로 중성이다. 따라서 원자가 전자 B를 얻으면 (-)전하 를 띠며, 전자 B를 잃으면 (+)전하를 띤다. 마찰 전기가 발 생할 때 이동하는 것은 전자인 B이다.

2

서로 다른 두 물체를 마찰시키면 두 물체 사이에 전자가 이동 한다. 이때 전자를 얻은 물체는 (-)전하를 띠고, 전자를 잃 은 물체는 (+)전하를 띤다.

3

전기 회로에 연결된 꼬마전구에 불이 켜지는 것은 전하의 흐 름, 즉 전류가 흐르기 때문에 나타나는 현상이다.

4

한 물체에서 다른 물체로 전자가 이동하기 때문이다.

해설 서로 다른 두 물체를 마찰시키면 한 물체에서 다른 물 체로 전자가 이동하여 서로 다른 종류의 전하를 띤다.

5

고무풍선과 털가죽을 마찰시키면 털가죽에서 고무풍선으로 전자가 이동하므로 마찰 전기가 발생하며, 물체가 가지고 있 는 원자핵은 이동하지 않는다. 마찰 전에는 털가죽과 고무풍 선에서 (+)전하의 양과 (-)전하의 양이 같으므로 두 물체 는 모두 전하를 띠지 않는다.

6

대전열에서 왼쪽에 있는 물체가 전자를 잃기 쉬우므로, 명주 헝겊으로 유리 막대를 문지르면 유리 막대에서 명주 헝겊으 로 전자가 이동하므로 유리 막대는 전자를 잃게 된다. ①~④ 의 밑줄 친 물체는 모두 (-)전하를 띠므로, 전자를 얻는 경 우이다.

7

표에서 두 물체를 마찰시킬 때 (+)전하를 띠는 물체가 전자 를 더 잘 잃는 물체이다. 따라서 표의 결과를 이용하여 대전 열을 만들면 (+) B-A-C-E-D (-) 순이다.

1^{(+), (-)} 2^전자 3^{(+), (-)} 4^끌어

당기는, 밀어내는 5^{정전기 유도} 6^{(-), (+)} 7^(+),

(-),벌어지게 8^(-)

1

^④

1

-1 ③

2

^③

2

-1 ①

3

^②

3

-1 ④

4

^②

4

-1 ①

5

^②

5

-1 ②

개념check

8

① A와 마찰시킨 B는 (+)전하, A와 마찰시킨 C는 (-)전 하를 띤다.

② B와 마찰시킨 D와 E는 모두 (-)전하를 띤다.

③ C와 마찰시킨 A는 (+)전하, C와 마찰시킨 D는 (-)전 하를 띤다.

④ D와 마찰시킨 A와 C는 모두 (+)전하를 띤다.

⑤ E와 마찰시킨 C는 (+)전하, E와 마찰시킨 D는 (-)전 하를 띤다.

따라서 ②, ④에서 척력이 작용한다.

9

같은 종류의 전하를 띠는 대전체 사이에는 척력이, 다른 종류 의 전하를 띤 대전체 사이에는 인력이 작용한다. 털가죽으로 마찰시킨 두 고무풍선 A와 B는 모두 (-)전하를 띠므로, 두 고무풍선 사이에는 밀어내는 힘이 작용한다.

10

같은 종류의 전하를 띤 대전체 사이에는 척력이, 다른 종류의 전하를 띤 대전체 사이에는 인력이 작용한다. A와 B 사이에는 척력이 작용하므로 같은 종류의 전하를 띤다. 또 B와 C 사이에 는 인력이 작용하므로 B와 C가 띠는 전하의 종류는 다르다.

11

금속판에 대전체를 가까이 하면 금속판 내부의 전자가 이동 하므로 정전기가 유도된다. 이때 (-)대전체를 가까이 하면 전자는 대전체에서 먼 쪽으로 이동하며, (+)대전체를 가까 이 하면 전자는 대전체 쪽으로 이동한다. (+)대전체와 금속 판, (-)대전체와 금속판 사이에는 모두 인력이 작용한다.

12

명주 헝겊으로 마찰한 유리 막대는 (+)전하를 띤다. 따라서 (+)전하로 대전된 유리 막대를 금속 막대의 A 부분에 가까 이 하면 정전기 유도에 의해 금속 막대 내에서 전자가 B에서 A로 이동한다. 따라서 A는 전자가 많아 (-)전하를 띠며, B 는 상대적으로 전자가 적어 (+)전하를 띤다.

13

알루미늄 캔에 플라스틱 자나 털가죽을 가까이 하면 알루미 늄 캔 내부에서 전자의 이동이 일어나므로 어느 경우에나 모 두 정전기가 유도된다. 따라서 알루미늄 캔은 플라스틱 자와 털가죽에 모두 끌려온다.

14

정전기 유도 현상에 의해 전자가 금속박 → 금속판으로 이동한 다. 따라서 금속박이 (+)전하를 띠므로 척력에 의해 벌어진다.

15

(+)대전체를 검전기의 금속판에 가까이 한 상태에서 금속판 에 손가락을 대면 손가락을 통해 전자가 금속박으로 이동하 므로 검전기 내부에는 전자가 많아진다. 따라서 손가락과 대 전체를 동시에 멀리하면 검전기 전체는 (-)전하로 대전되므 로 금속박이 벌어지게 된다.

16

(-)전하로 대전된 검전기에 (-)대전체를 가까이 하면 금 속판의 전자가 금속박으로 이동하여 금속박의 (-)전하의 양 이 증가하므로 금속박이 더 벌어지고, (+)대전체를 가까이 하면 금속박의 전자가 금속판으로 이동하여 금속박의 (-)전 하의 양이 감소하므로 금속박이 오므라든다. 따라서 (-)전 하로 대전된 검전기의 금속판에 대전체 A를 가까이 하였을 때 금속박이 더 벌어졌다면 검전기와 대전체는 같은 종류의 전하를 띤 것이다.

17

검전기를 이용하면 물체의 대전 여부, 대전체가 띠는 전하의 종류, 대전체에 대전된 전하의 양 등을 알 수 있다. 대전열에서 물체가 대전되는 순서는 서로 다른 두 물체를 마찰했을 때 각 각의 물체가 띠는 전하를 조사하여 나열해 보아야 알 수 있다.

18

(+)전하로 대전된 검전기의 금속판에 물체 A를 가까이 하 였을 때 검전기의 금속박이 오므라들었다면 물체 A는 (-) 전하를 띤 것이다. 같은 종류의 전하를 띤 대전체 사이에는 척력이, 다른 종류의 전하를 띤 대전체 사이에는 인력이 작용 한다. 따라서 (+)전하를 띤 고무풍선에 가까이 하면 고무풍 선과 물체 A 사이에는 끌어당기는 힘이 작용하므로, 고무풍 선은 물체 A에 끌려온다.

19

같은 종류의 전하를 띤 대전체 사이에는 척력이, 다른 종류의 전하를 띤 대전체 사이에는 인력이 작용한다. A와 B가 띠는 전하는 같고, B와 C가 띠는 전하는 다르다. 따라서 B가 (+) 전하를 띤다면 C는 (-)전하를 띤다. B가 전하를 띨 때 C는 전하를 띠지 않아도 정전기 유도에 의해 C가 B에 끌려오게 된다. 즉 B가 (-)전하를 띤다면 C에 정전기가 유도되어 B 에 끌려오며, B가 (+)전하를 띠어도 C에 정전기가 유도되 어 B에 끌려온다.

20

그림 (가)의 경우 정전기 유도에 의해 금속 막대 내부의 A에 서 B로 전자가 이동하므로 A 부분은 (+)전하, B 부분은 (-)전하를 띤다. 그림 (나)의 경우 (-)대전체를 금속 막대 에 접촉시키면 대전체의 전자가 금속 막대로 이동하므로 금 속 막대는 전체적으로 (-)전하를 띤다. 따라서 금속 막대의 C와 D 부분은 모두 (-)전하를 띤다.

21

(-)전하를 띤 대전체에 의한 정전기 유도에 의해 금속 막대 내에는 전자가 A에서 B로 이동하므로 금속 막대의 B 부분에 는 (-)전하가 유도된다. 따라서 (-)전하로 대전된 검전기 에서는 금속판의 전자가 금속박으로 이동하여 금속박의 (-) 전하의 양이 더 많아지므로, 검전기의 금속박은 처음보다 더 벌어진다.

22

대전된 전하의 양이 많을수록 전기력이 크게 작용 한다.

해설 대전된 고무풍선을 물줄기에 가까이 하면 물줄기에 정전기가 유도되므로 물줄기는 고무풍선에 끌려온다. 고무풍 선에 대전된 전하의 양이 많을수록 고무풍선에 의해 물줄기 가 휘는 정도가 커지는 것으로 보아 대전체에 대전된 전하의 양이 많을수록 전기력이 크게 작용함을 알 수 있다.

23

플라스틱 막대에 의해 알루미늄 캔에는 정전기가 유 도되므로 플라스틱 막대 쪽으로 움직인다.

해설 (-)전하를 띤 플라스틱 막대에 의해 알루미늄 캔의 내부에서 전자가 플라스틱 막대의 반대쪽으로 이동하므로 알 루미늄 캔에는 정전기가 유도된다. 따라서 알루미늄 캔의 플라 스틱 막대와 가까운 쪽은 (+)전하, 먼 쪽은 (-)전하를 띠므 로 전기력에 의해 알루미늄 캔이 플라스틱 막대에 끌려온다.

100점 따라잡기

전류, 전압, 전기 저항

2

013~014P

1 ⁽⁺⁾극 → (-)극, (-)극 → (+)극 2^직렬,

(+), (-) 3 ^전하량 4 ^{전하량 보존 법칙} 5 ^전압,

V(볼트) 6^{직렬, 병렬} 7^{비례, 반비례} 8^{비례, 반비례}

1

^①

1

-1 ⑤

2

^⑤

2

-1 ③

3

^④

3

-1 ③

4

^③

4

-1 ①

5

^③

5

-1 ②

개념check

1

전자는 전지의 (-)극에서 나와 도선을 따라 (+)극으로 이 동한다. 그림에서 A 부분은 전지의 (-)극, B 부분은 (+) 극에 연결되어 있으므로 전류는 B에서 A로 흐른다. 스위치 를 열면 전자는 불규칙하게 운동한다.

1

^-1 전류는 전지의 (+)극에서 (-)극 쪽으로 흐르고, 전자는 전 지의 (-)극에서 (+)극 쪽으로 이동한다. 따라서 전류의 방 향과 전자의 이동 방향은 서로 반대이다.

2

전류계는 회로에 직렬로 연결하며, 전류계의 (+)단자는 전 지의 (+)극, (-)단자는 전지의 (-)극 쪽에 연결한다. 이 때 전류계의 (-)단자는 최대 전류값이 큰 단자부터 차례대 로 연결하고, 눈금을 확인하며 작은 단자로 이동한다. 전류계 내부의 저항은 아주 작으므로 다른 저항의 연결 없이 전류계 만 직접 전지에 연결하지 않도록 한다.

2

^-1 전류계의 내부 저항은 작으므로 전류계를 전지에 직접 연결하 면 안 된다. 전류계는 반드시 저항이나 전구와 함께 직렬로 연 결해야 하며, 전기 회로에 연결된 장치의 ≤A는 전류계를 의미 한다.

3

전하량이 보존되므로 그림에서 (가)와 (라)에 흐르는 전류의 세기는 같고, 이 전류의 세기는 (나)와 (다)에 흐르는 전류의 세기의 합과 같다. 전구의 저항을 알 수 없으므로 (나)와 (다) 에 흐르는 전류의 세기가 같은지는 알 수 없다.

3

-1 전하량은 보존되므로 전류계 C에서 측정한 전류의 세기는 전 류계 A와 B에서 측정한 전류의 세기의 합과 같다.

4

표에서 연결하는 전지의 수에 비례하여 전압이 증가하므로 전지의 직렬 연결이다. 전지를 직렬 연결하면 높은 전압을 얻 을 수 있지만, 사용 시간은 전지 1개일 때와 같다. 전지를 병 렬 연결하면 전지의 전압은 전지 1개일 때와 같지만, 전지의 사용 시간은 늘어난다.

4

^-1 전지의 직렬 연결은 한 전지의 (+)극과 다른 전지의 (-)극 을 차례대로 연결하는 방법이다. 1.5 V 전지 4개를 직렬로 연 결하면 전체 전압은 6 V가 된다.

5

그래프에서 직선의 기울기는 저항의 역수를 의미한다. (가)의 저항은 2 X이고, (나)의 저항은 4 X이므로 (가)의 저항이 (나) 보다 작다. (가)와 (나)의 길이가 같으면 저항의 크기가 작은 (가)의 단면적이 (나)보다 크며, (가)와 (나)의 단면적이 같으면 길이는 (가)보다 (나)가 길다.

5

-1 저항 (가)의 크기는 =1 X이고, 저항 (나)의 크기는

=2 X이다.

3 V 1.5 A

3 V 3 A

24

⁽¹⁾ 금속박의 전자가 손가락을 통해 빠져나가므로

금속박이 오므라든다.

(2) 검전기 전체가 (+)전하를 띠므로 금속박이 벌 어진다.

해설 그림 (가)에서 금속판에 손가락을 대면 금속박의 전자 가 손가락을 통해 빠져나간다. 따라서 금속박은 (-)전하를 잃게 되어 오므라든다. 이때 그림 (나)와 같이 손가락과 대전 체를 동시에 멀리하면 검전기 전체가 (+)전하로 대전되므 로, 금속박은 (+)전하에 의해 다시 벌어진다.

015~019P

1

^④

2

^③

3

^③

4

^{0.2 A}

5

^④

6

^④

7

^⑤

8

^②

9

^③

10

^④

11

^④

12

^⑤

13

^③

14

^①

15

^{해설 참조}

16

^①

17

^③

18

^③

19

^①

20

^③

21

^④

22

^①

23

^①

24

^A-B-D-C

25

^④

26

^②

27

^②

28

^③

29

^③

30

~

32

^{해설 참조}

100점 따라잡기

1

전류가 흐를 때 도선 내의 전자는 한 방향으로 이동한다. 이 때 도선 내에서 전류의 방향은 전자의 이동 방향과 반대이므 로, 그림에서 전류의 방향은 B → A이다. 이때 도선의 A 부 분은 전지의 (-)극, B 부분은 전지의 (+)극에 연결되어 있다.

2

1초 동안 6.25_10⁄ ° 개의 전자가 이동할 때 전류의 세기를 1 A라고 한다. 문제에서 10초 동안 2.5_10⁄ · 개의 전자가 이 동하고 있다면 1초 동안 2.5_10⁄ ° 개의 전자가 이동하므로, 비례식을 이용하여 전류의 세기를 구하면 다음과 같다.

1 A : 6.25_10⁄ ° =x : 2.5_10⁄ ° ∴ x=0.4 A

3

전류계는 회로에 직렬로 연결하며, (-)단자는 최댓값이 큰

단자부터 먼저 연결한 후 점점 최댓값이 작은 단자로 옮기면서 측정한다.

4

(-)단자로 500 mA 단자를 선택하였으므로, 눈금판의 최댓 값이 500 mA인 곳의 눈금을 읽으면 전류의 세기는 0.2 A (200 mA)이다.

5

회로에서 전류계 바늘이 0에서 오른쪽으로 조금 움직였다면 (-)단자의 최댓값이 너무 큰 단자를 선택한 것이다. 따라서 정확한 측정을 위해서는 (-)단자를 최댓값이 작은 단자로 바꾸어 연결해야 한다. 만약 전류계를 전지에 직접 연결하면 너무 큰 전류가 흘러 전류계 바늘은 오른쪽 끝까지 돌아가며, 전류계를 전구와 병렬로 연결해도 전류계 바늘은 오른쪽 끝 까지 돌아간다. 전류계의 (+)단자와 (-)단자를 바꾸어 연 결하면 전류계 바늘은 왼쪽으로 돌아간다.

6

전기 회로에서 전지는 , 전구는 , 저항은 , 스위치는 , 전류계는 , 전압계는 의 기호로 표시한다.

7

전하량은 전구를 지나더라도 새로 생겨나거나 없어지지 않으 므로, 전자가 전구를 지나더라도 전자의 수가 줄어들지 않는 다. 따라서 도선에서 전류가 흐를 때 도선의 어느 점에서나 전류의 세기는 일정하므로, 두 전구의 종류가 같다면 전구의 밝기도 같다.

8

전류가 두 갈래로 나누어져 흐르더라도 전하량은 보존된다.

따라서 전류계 (다)에 측정되는 전류의 세기가 5 A라면 전류 계 (가)와 (나)에 흐르는 전류의 세기의 합은 5 A가 되어야 한다.

9

전구를 통과하기 전과 후의 전하량은 보존되므로, 전류계 (나)에서 측정한 전류의 세기가 200 mA라면 전류계 (가)에서 측정한 전류의 세기도 200 mA가 되어야 한다. 200 mA는 0.2 A와 같다.

10

전하량=전류의 세기_시간이므로, 10초 동안 전구를 통과 하는 전하량은 0.2 A_10초=2 C이다.

11

그림에서 왼쪽 두 저항에 흐르는 전류의 세기의 합이 0.3 A +0.5 A=0.8 A이므로, 오른쪽의 저항과 전구에 흐르는 전 류의 세기의 합도 0.8 A가 되어야 한다. 따라서 오른쪽 저항 에 흐르는 전류의 세기가 0.2 A라면, 전구에 흐르는 전류의 세기는 0.6 A이다.

12

전기 회로를 물의 흐름에 비유할 때 ① 스위치는 밸브, ② 전 지는 펌프, ③ 전구는 물레방아, ④ 전류는 물의 흐름에 비유 할 수 있다.

13

전류계는 전구에 직렬로 연결하고, 전압계는 전구에 병렬로 연결한다. 이때 전류계와 전압계 모두 (+)단자는 전지의 (+)극 쪽에 연결하고, (-)단자는 전지의 (-)극 쪽에 연결 해야 한다.

V

A

14

15 V 단자에 연결하였다면 전체 전압은 6 V이다. 따라서 전 지 한 개의 전압이 x라면 전지의 연결 그림에서 전체 전압은 x+x+2x=6 V이므로, 전지 1개의 전압은 1.5 V이다.

15

전지를 오랫동안 사용할 수 있다.

해설 그림은 전지의 병렬 연결을 나타낸 것이다. 전지를 병 렬로 연결하면 연결하는 전지의 수에 관계없이 전체 전압은 전지 1개의 전압과 같으므로 전압의 변화는 없지만, 전지를 오랫동안 사용할 수 있는 장점이 있다.

16

(가)는 전지의 직렬 연결, (나)는 전지의 병렬 연결에 비유할 수 있다.

17

전체 전압이 가장 큰 것은 전지를 모두 직렬로 연결한 (가)이 며, 전지를 가장 오랫동안 사용할 수 있는 것은 전지를 모두 병렬로 연결한 (마)이다. (가)의 경우 전체 전압은 9 V이며, (마)의 경우 전체 전압은 3 V이다. (나)의 전압은 4.5 V로 (마)의 사용 시간과 같지 않다. (다)와 (라)의 전체 전압은 6 V 로 같고, (가)의 전구가 가장 밝다.

18

니크롬선의 저항이 3 X이고 전압이 12 V이면 회로에 흐르는 전류= =4 A이다.

19

전기 회로에서 저항이 일정할 때 저항에 흐르는 전류의 세기 는 저항에 걸리는 전압에 비례한다. 따라서 전압과 전류의 관 계 그래프는 원점을 지나는 기울어진 직선 모양이 된다.

20

저항이 일정할 때 니크롬선에 흐르는 전류의 세기는 전압에 비례한다. 그래프에서 0.2 A : 3 V=0.5 A : x(V)이므로 x 는 7.5 V이다. 즉 니크롬선에 0.5 A의 전류가 흐르도록 하려 면 7.5 V의 전압을 걸어주어야 한다.

21

전압계를 15 V 단자에 연결하였다면 회로에 걸리는 전압은 10 V, 전류계를 500 mA 단자에 연결하였다면 회로에 흐 르는 전류는 100 mA이다. 따라서 저항은 =100 X 이다.

22

그래프에서 직선의 기울기의 역수는 저항이다. A의 저항은

=10 X이며, B의 저항은 =20 X이다. 따라 서 B의 저항은 A의 2배이며, 전압이 일정할 때 A와 B에 흐 르는 전류의 비는 2 : 1, 같은 세기의 전류가 흐를 때 A와 B 에 걸리는 전압의 비는 1 : 2이다.

23

구슬이 굴러 내려오면서 못과 충돌하여 저항이 생기듯이 도선 에서는 전자가 이동하면서 원자와 충돌하여 저항이 생긴다.

따라서 구슬은 전자, 못은 원자에 비유할 수 있다.

24

물질의 종류가 같다면 도선의 전기 저항은 도선의 길이에 비 례하고 단면적에 반비례한다. 따라서 표에서 도선의 길이와 단면적을 비교하면 저항의 크기는 A>B>D>C이다.

4 V 0.2 A 4 V

0.4 A

10 V 0.1 A 12 V

3 X

25

그래프에서 니크롬선 A의 저항은 =5 X, B의 저항

은 =10 X, C의 저항은 =20 X이므로 니크 롬선 A, B, C의 저항의 비는 5 X : 10 X : 20 X=1 : 2 : 4 이다. 니크롬선의 길이가 같으므로 저항은 도선의 단면적에 반비례한다. 따라서 단면적의 비는 : : =4 : 2 : 1 이다.

26

(나)의 길이는 (가)의 2배, 단면적은 배이므로 (가)의 저항 이 2 X이라면 (나)의 저항은 (가)의 4배인 8 X이 된다. 따라서 전압이 일정할 때 (가)에 흐르는 전류는 (나)에 흐르는 전류의 4배이며, 같은 전류가 흐를 때 (나)에 걸리는 전압은 (가)에 걸 리는 전압의 4배가 된다.

27

전하량이 보존되므로 전류계 (가)에 5 A, 전류계 (나)에 3 A 의 전류가 흐른다면 전류계 (다)에는 2 A의 전류가 흐른다.

이때 전류계 (라)에는 5 A의 전류가 흐르므로, 1분 동안 전류 계 (라)를 통과하는 전하량은 5 A×60초=300 C이다.

28

그래프에서 A의 저항은 0.5 X, B의 저항은 1 X, C의 저항은 2 X이다. 따라서 (나)에서 측정된 전류의 값이 4 A라면 니크 롬선 A를 연결한 것이다.

29

저항 (나)의 길이는 (가)의 10배이며 단면적은 4배이므로 저 항은 2.5배가 된다. 따라서 같은 회로에 (가) 대신 (나)를 연결 하면 전류는 배로 감소하여 4 A가 된다.

30

전류가흐르지않을때전자들은 불규칙하게운동하며, 전류가 흐를 때 전자들은 전지의 (-)극에서 (+)극 쪽으로 도선을 따라 이동한다.

해설 그림 (가)에서 전류가 흐르지 않을 때 도선 내의 전자 들은 여러 방향으로 불규칙하게 운동하고, 그림 (나)와 같이 전류가 흐를 때 도선 내의 전자들은 전지의 (-)극에서 나와 도선을 따라 (+)극으로 이동한다.

31

•소모되어 사라진다. → 사라지지 않는다.

•A점보다 B점이 세다. → A점과 B점이 같다.

해설 전자는 회로를 따라 흐르면서 전구에 불을 켜는 등의 일을 해도 사라지지나 새로 생겨나지 않는다. 따라서 A점과 B점에 흐르는 전류의 세기는 같다.

32

^{회로의 전기 저항이} 일정할 때 전압과 전류는 비례 한다.

해설 전기 회로에서 저항을 일정하게 유지하고 전압을 2 V, 4 V, 6 V, y로 증가시키면 전

류는 20 mA, 40 mA, 60 mA, y로 증가한다.

전압(V) 전

류( ) mA

20 40 60 80 100

0 2 4 6 8 10 1

2.5

1 2

1 4 1 2 1 1 6 V 0.3 A 6 V

0.6 A

6 V

1.2 A

3 저항의 연결과 전기 에너지

022~023P

1

2 X과 4 X의 두 저항을 직렬로 연결하면 전체 저항은 6 X이므 로 전체 전류는 2 A이다. 따라서 2 X과 4 X에 흐르는 전류도 각각 2 A로 같다. 또한 2 X에 걸리는 전압은 2 A_2 X=4 V, 4 X에 걸리는 전압은 2 A_4 X=8 V이다.

1

^-1 회로에 걸리는 전체 저항은 =15 X이므로, 합성 저항 R+10 X=15 X에서 R는 5 X이다.

2

^{= +} 에서 R는 12 X이 된다. 회로에서 20 X 과 30 X에 걸리는 전압은 6 V로 같고, 20 X에 흐르는 전류 는 =0.3 A, 30 X에 흐르는 전류는 =0.2 A이 다. 따라서 20 X과 30 X에 흐르는 전류의 비는 3 : 2이다.

2

-1 전지의 전압이 20 V이고 전체 전류가 3 A일 때 10 X에 걸리 는 전압은 20 V이므로 흐르는 전류는 =2 A이다. 병 렬 연결이므로 저항 R에 걸리는 전압은 20 V이다.

3

두 전구의 저항이 같으므로 (가)의 전체 저항은 (나)의 전체 저 항의 4배이고, 흐르는 전류는 배이다. 따라서 소비되는 전 기 에너지의 비 (가) : (나)=1 : 4이다.

3

-1 20초 동안 니크롬선에서 소비되는 전기 에너지는 다음과 같다.

10 V_0.2 A_20초=40 J

4

전기 에너지는 다양한 에너지로 전환된다. 전등에서는 전기 에너지 → 빛에너지, 전기다리미에서는 전기 에너지 → 열에 너지, 오디오에서는 전기 에너지 → 소리 에너지, 선풍기에서 는 전기 에너지 → 운동 에너지로 전환된다. 세탁기의 경우 전기 에너지 → 운동 에너지로 전환된다.

4

-1 백열등, 형광등에서는 전기 에너지 → 빛에너지, 선풍기, 세 탁기, 전동기에서는 전기 에너지 → 운동 에너지, 라디오, 오 디오에서는 전기 에너지 → 소리 에너지, 전기밥솥, 전기난 로, 전기다리미, 전기주전자, 토스터기에서는 전기 에너지

→ 열에너지로 전환된다.

5

선풍기를 220 V 전원에 연결하면 매 초 11 J의 전기 에너지를 소비한다. 이때 선풍기에는 11 W=0.05 A의 전류가 흐른다.

220 V 1 4

20 V 10 X

6 V 30 X 6 V

20 X

1 30 X 1

20 X 1

R

3 V 0.2 A

1^{같고, 합} 2^합 3^{같고, 합} 4 ^{역수의 합} 5^{전압, 전류} 6^{열, 운동} 7^전력 8^{전압_전류, W}

1

^④

1

-1 ①

2

^②

2

-1 ④

3

^③

3

-1 ②

4

^②

4

-1 ⑤

5

^①

5

-1 ④

개념check

100점 따라잡기

024~027P

1

^③

2

^③

3

^④

4

^⑤

5

^②

6

^②

7

^③

8

^④

9

^⑤

10

^③

11

^③

12

^{5 X}

13

^④

14

^⑤

15

^{해설 참조}

16

^③

17

^③

18

^①

19

^④

20

(마)–(나)–(다)–(라)–(가)

21

^③

22

^④

23

^⑤

24

^⑤

25

~

27

^{해설 참조}

100점 따라잡기

1

저항을 직렬로 연결하면 전체 저항은 두 저항의 합과 같다, 따 라서 회로의 전체 저항은 2 X+4 X=6 X이므로, 회로에 흐 르는 전류는 =2 A이다.

2

저항의 직렬 연결에서 저항에 걸리는 전압은 저항에 비례한 다. 따라서 2 X의 저항에 걸리는 전압이 4 V라면 3 X의 저항 에 걸리는 전압은 6 V이며, 전체 전압은 4 V+6 V=10 V 이다. 또한 2 X의 저항에 흐르는 전류는 =2 A이므로, 3 X의 저항에 흐르는 전류도 2 A이다.

3

그래프에서 A의 저항은 =0.5 X이며, B의 저항은

=1 X이다. (나)의 경우 두 저항을 직렬로 연결한 것이 므로, 합성 저항은 0.5 X+1 X=1.5 X이며, 이때 회로에 흐 르는 전류는 =8 A이다. 회로에서 A에 걸리는 전압은 8 A_0.5 X=4 V이며, B에 걸리는 전압은 8 A_1 X=8 V 이다.

4

회로에서 전류계와 전압계의 바늘이 각각 1 A와 30 V를 가리 켰다면 회로의 전체 저항은 =30 X이다. 저항을 직렬로 연결하면 전체 저항은 각 저항의 합과 같으므로, 직렬 연결한 합성 저항이 30 X이라면 10 X+R=30 X에서 R의 전기 저 항은 20 X이다. 이때 R에 걸리는 전압은 1 A_20 X=20 V 이다. 또한 직렬 연결된 10 X과 R에 흐르는 전류는 같으므로 R와 10 X에 흐르는 전류의 비는 1 : 1이다.

5

직렬 연결된 회로에서 각 저항에 걸리는 전압의 비는 저항의 크기에 비례한다.

30 V 1 A 12 V

1.5 X 2 V

2 A

2 V 4 A

4 V 2 X 12 V

6 X

5

^-1 헤어드라이어에 흐르는 전류는 =5 A이고, 진공 청소기에 흐르는 전류는 2,200 W=10 A이다.

220 V

1,100 W

220 V

6

2 X, 4 X인 두 저항이 병렬로 연결된 회로에서 2 X에 흐르는 전류가 4 A라면 2 X에 걸리는 전압은 4 A_2 X=8 V이다.

저항을 병렬 연결하면 두 저항에 걸리는 전압은 전체 전압과 같다. 따라서 4 X에 걸리는 전압과 전체 전압은 모두 8 V가 된다.

7

저항을 병렬로 연결하면 두 저항에 걸리는 전압은 같다. 따라 서 6 X에 흐르는 전류가 1 A일 때 전압은 1 A_6 X=6 V 이므로 저항 R에 걸리는 전압도 6 V이다. 이때 저항 R에 흐 르는 전류는 3 A-1 A=2 A이므로, 저항 R는 =3 X 이 된다.

8

저항을 병렬로 연결하면 각 저항에 걸리는 전압은 전체 전압 과 같다. 따라서 6 X에 걸리는 전압이 6 V라면 저항 R에 걸 리는 전압과 회로의 전체 전압은 6 V가 된다. 이때 저항 R에 흐르는 전류는 2 A이므로 6 X의 저항에 흐르는 전류의 2배가 된다.

9

저항의 병렬 연결에서 각 저항에 흐르는 전류의 비는 저항에 반 비례하고, 걸리는 전압은 모두 같다. 따라서 각 저항에 흐르는 전류의 비는 : : =6 : 3 : 2이고, 각 저항에 걸리 는 전압의 비는 1 : 1 : 1이다.

10

^{(가) = + = ∴ R=2.5 X} (나) 5 X+5 X=10 X

따라서 (가)와 (나)의 합성 저항의 비는 2.5 X : 10 X=1 : 4 이다.

11

두 전구가 병렬로 연결된 부분의 합성 저항은 1 X이므로, 전 구 3개의 합성 저항은 1 X+2 X=3 X이다. 또한 1.5 V 전 지 2개를 직렬로 연결했으므로 전체 전압은 3 V이다. 병렬로 연결된 두 전구에 흐르는 전류는 각각 0.5 A이므로, 전구 (가)에 흐르는 전류의 세기는 1 A이고, 걸리는 전압은 2 V이 며, 세 전구에 걸리는 전압은 같지 않다.

12

전체 저항은 B와 C의 합성 저항을 먼저 구한 후 A와의 합 성 저항을 구하면 된다. B와 C의 합성 저항의 역수 =

+ = 에서 R=2 X이다. 따라서 저항 A와의 합성 저항을 구하면 3 X+2 X=5 X이 된다.

13

회로에 흐르는 전체 전류는 =6 A이므로 A에 흐르는 전류는 6 A이며, 걸리는 전압은 6 A_3 X=18 V이다. 따 라서 B와 C에 걸리는 전압은 12 V이므로, B에 흐르는 전류 는 =4 A, C에 흐르는 전류는 =2 A이다.

14

전기 에너지의 크기는 전압과 전류, 전류가 흐른 시간의 곱으 로 구한다.

12 V 6 X 12 V

3 X

30 V 5 X 3

6 1 6 1 3

1 R 2

5 1 5 1 5 1 R

1 30 1 20 1 10

6 V 2 A

전류에 의한 자기장

4

030~031P

1

직선 도선에 전류가 흐르면 도선을 중심으로 동심원 모양의 자기장이 생긴다. 이때 A에서 나침반 자침의 N극은 동쪽을 가리키며, 전류의 방향이 바뀌면 자기장의 방향도 바뀐다.

1

-1 직선 도선의 아래쪽에서 위쪽으로 전류가 흐르면 시계 반대 방 향으로 자기장이 생기므로 ㉣의 자침이 가장 크게 회전한다.

2

원형 도선에 전류가 흐를 때 생기는 자기장의 방향은 오른손 엄지손가락을 전류의 방향으로 일치시킬 때 다른 네 손가락 을 감아쥐는 방향이다. 또한 전류가 흐르는 직선 도선을 구부 려 놓은 것과 같은 모양의 자기장이 생긴다. 원형 도선에 전 류가 흐를 때 생기는 자기장의 모양은 원의 중심에서는 직선 모양이며, 원의 바깥쪽은 동심원 모양으로 생긴다.

1^{자기장, 자기력선} 2^{전류, 자기장} 3^{전류, 자}

기장 4^전자석 5^{자기장, 전류} 6^{전류, 자기장} 7^전

동기 8^{전기, 역학적}

1

^⑤

1

-1 ④

2

^②

2

-1 ②

3

^②

3

-1 ①

4

^{③, ④}

4

-1 ④

5

^②

5

-1 ④

개념check

15

굵은 니크롬선에 더 센 전류가 흐르기 때문이다.

해설 굵은 니크롬선과 가는 니크롬선을 병렬로 연결한 회로 의 경우 두 니크롬선에 걸리는 전압은 같지만 굵은 니크롬선 의 저항이 더 작아서 더 센 전류가 흐른다. 따라서 많은 전기 에너지를 소비하는 굵은 니크롬선에 더 많은 열이 발생한다.

16

회로에서 전구에 걸리는 전압은 6 V이고 흐르는 전류는

=1 A이므로, 1분 동안 전구에 공급된 전기 에너지는 6 V_1 A_60초=360 J이다.

17

두 저항에 흐르는 전류의 세기가 같으므로 전기 에너지의 비는 전압의 비와 같다. 또한 전압은 저항에 비례하므로 전압의 비는 저항의 비와 같다.

18

정격 전압이 220 V, 정격 소비 전력이 44 W인 전기주전자를 220 V 전원에 연결하면 전류= = =0.2 A이다.

19

전기 에너지=전압×전류×시간

=220 V_0.2 A_10초=440 J

20

정격 전압에 연결했을 때 단위 시간당 사용한 전기 에너지가 많은 것은 소비 전력이 큰 것이다. 따라서 전자레인지–헤어 드라이어–전기다리미–냉장고–백열등 순으로 전기 에너지 를 많이 소비한다.

21

전력량=소비 전력×시간(h)이므로 소비 전력이 600 W인 전기다리미를 매일 30분(0.5시간)씩 한 달(30일) 동안 사용하 였다면 총 전력량은 다음과 같다.

600 W_0.5 h_30=9,000 Wh=9 kWh

22

회로에 연결된 저항은 =15 X이다. 따라서 이 저항 2개 를 직렬로 연결하면 합성 저항은 15 X+15 X=30 X이 되고, 병렬로 연결하면 합성 저항의 역수의 합= + =

이므로, 합성 저항은 X=7.5 X이 된다.

23

그림에서 회로의 스위치를 닫으면 두 저항이 병렬로 연결되 므로 회로의 합성 저항은 작아진다. 따라서 회로에 흐르는 전 류는 증가한다. 그러나 전압계에 측정되는 전압의 크기는 변 화가 없다.

24

전기난로의 정격 전압이 110 V, 정격 소비 전력이 2,200 W 이면 전류는 =20 A, 저항은 =5.5 X이다.

따라서 이 전기난로를 220 V 전원에 연결하면 전류는

=40 A이므로, 1초 동안 소비되는 전기 에너지는 220 V_40 A=8,800 J이다. 하지만 정격 전압보다 2배 높은 전압을 걸어주면 기계가 고장날 수 있으므로 주의해야 한다.

220 V 5.5 X

110 V 20 A 2,200 W

110 V 15

2

2 15 1 15 1 15 3 V

0.2 A

44 W 220 V 전력

전압 6 V

6 X

25

^{(1) 2 A}

(2) 저항을 직렬 연결하면 각 저항에 흐르는 전류는 같다.

해설 회로에서 합성 저항은 9 X이고 회로의 전체 전압이 18 V이므로, 회로에 흐르는 전체 전류는 =2 A이다.

따라서 직렬로 연결된 3 X과 6 X에 흐르는 전류는 모두 2 A 이다. 즉 저항을 직렬로 연결하면 각 저항에 흐르는 전류는 같고, 이는 전체 전류와 같다.

26

^{(1) 4 X}

(2) 전류= = =1 A

해설 ⑴ = + = ∴ R=4 X

27

^{(1) 176 W}

(2) 전기 에너지=220 V_0.8 A_60초=10,560 J 해설 (1) 전기주전자를 220 V 전원에 연결했을 때 전기주 전자에 흐르는 전류가 0.8 A라면, 전기주전자의 소비 전력은 220 V_0.8 A=176 W이다.

(2) 이 전기주전자를 1분 동안 사용하였다면 전기주전자에서 소비하는 전기 에너지는 220 V_0.8 A_60초=10,560 J 이다.

5 20 1 20 1 5 1 R

4 V 4 X 전체 전압 전체 저항

18 V 9 X

100점 따라잡기

032~035P

1

^④

2

^②

3

^①

4

^{해설 참조}

5

^④

6

^③

7

^④

8

^②

9

A–(라), B–(라)

10

^②

11

^②

12

^{②, ④}

13

^①

14

^{①, ②}

15

^⑤

16

^A: 위쪽, B : 힘을 받지 않 음, C : 아래쪽

17

^①

18

^④

19

^②

20

^④

21

^①

22

~

24

^{해설 참조}

100점 따라잡기

1

자기력선은 자석의 N극에서 나와 S극으로 들어간다. 이때 자기력선은 서로 교차하지 않으며, 중간에 분리되거나 끊어 지지도 않는다. 자기력선이 촘촘할수록 자기장의 세기가 센 곳이다.

2

막대자석 주위의 자기력선은 N극에서 나와서 S극으로 들어 간다. 이때 자기력선의 방향은 그 위치에 나침반을 놓았을 때 자침의 N극이 가리키는 방향이다. 따라서 A 지점에서 자침 의 N극은 왼쪽을 향하며, B 지점에서 자침의 N극은 오른쪽 을 향한다.

3

나침반 자침의 모양으로 보아 도선 주위에 시계 반대 방향으 로 자기장이 생기므로 도선에는 전류가 A 방향으로 흐른다.

4

전류의 세기를 변화시키면서 나침반 자침의 회전 정도 를 관찰한다.

해설 도선에 전류가 흐를 때 전류의 세기에 따라 생기는 자 기장의 세기를 알기 위해서는 도선에 흐르는 전류의 세기를 변화시키면서 자침의 N극이 회전하는 정도를 관찰하면 된다.

5

직선 도선에 전류가 흐르면 도선을 중심으로 동심원 모양의 자기장이 생긴다. 이때 자기장의 방향은 오른손 엄지손가락 을 전류의 방향으로 할 때 나머지 네 손가락이 감아쥐는 방향 이므로 그림 (가)와 같이 도선 위에 나침반이 있을 경우 자침 의 N극은 ㉣ 방향으로 향하며, 그림 (나)와 같이 도선 아래에 나침반이 있는 경우 자침의 N극은 ㉡ 방향으로 향한다.

6

전류를 A에서 B로 흐르게 하면 자기장은 시계 방향으로 생 기므로 나침반 ㉢의 자침은 거의 움직이지 않는다.

7

원형 도선에 전류가 흐를 때 생기는 자기장의 방향은 오른손 엄지손가락을 전류의 방향으로 일치시킬 때 다른 네 손가락 이 감아쥐는 방향이고, 원의 중심에서는 직선 모양이며 원의 바깥쪽은 동심원 모양으로 생긴다. 원형 도선에 흐르는 전류 의 방향이 반대로 바뀌면 발생하는 자기장의 방향도 반대가 된다. 자기장의 세기는 전류의 세기에 따라서 달라진다.

8

코일에 전류를 흐르게 하고 (나) 지점에 나침반을 놓았더니 자침의 N극이 서쪽을 가리켰으므로 코일의 A 방향으로 전류 가 흐른다. 따라서 (가) 지점에 나침반을 놓으면 자침의 N극 은 서쪽을 가리킨다.

9

그림의 코일에 전류가 흐르면 왼쪽에서 오른쪽으로 자기장이 생긴다. 따라서 A와 B에서 자침의 N극은 모두 오른쪽을 가 리킨다.

10

(가)의 경우 코일의 오른쪽이 N극이므로 막대자석의 N극과 밀어내는 힘이 작용하며, (다)의 경우 코일의 오른쪽이 S극이 므로 막대자석과 코일 사이에 밀어내는 힘이 작용한다. (나) 의 경우 코일의 오른쪽이 S극, (라)의 경우에도 코일의 오른 쪽이 S극이므로 (나)와 (라)는 코일과 막대자석 사이에 끌어 당기는 인력이 작용한다.

11

전자석의 경우 코일에서 전류의 방향으로 오른손 네 손가락 을 감아쥘 때 엄지손가락의 방향이 N극의 방향이다. 따라서 전자석의 N극은 오른쪽이며, 전류의 방향을 바꾸면 자석의 극이 바뀐다.

12

자기장 내에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘의 방향이 반대 가 되는 경우는 도선에 흐르는 전류의 방향이 반대가 될 때나 자기장의 방향이 반대가 될 때이다. 전류의 세기나 자기장의 세기가 세질 때는 힘의 크기가 커진다.

13

자석 사이에 알루미늄박을 넣고 오른쪽에서 왼쪽으로 전류를 흐르게 하면 알루미늄박은 힘을 받아 움직인다. 이때 힘의 방 향은 오른손 엄지손가락을 전류의 방향, 네 손가락을 자기장 의 방향으로 할 때 손바닥이 향하는 방향이므로, 알루미늄박 은 위쪽으로 힘을 받아 움직인다.

2

-1 그림과 같이 원형 도선에 전류가 흐르면 ㉠과 ㉢에서 자기장 의 방향은 같고, ㉡에서는 반대 방향의 자기장이 생긴다.

3

오른손 네 손가락을 전류의 방향으로 감아쥘 때 엄지손가락 이 가리키는 방향은 B쪽이다. 따라서 A는 S극, B는 N극이 므로, A쪽에 자석의 N극을 가까이 하면 인력이 작용한다.

3

^-1 코일 내부에 나침반을 놓으면 자침의 N극은 동쪽을 가리킨 다. 전류가 흐르는 코일 주위에 생기는 자기장의 모양은 막대 자석 주위에 생기는 자기장과 비슷하다.

4

전원 장치의 (+)극과 (-)극을 바꾸어 연결하거나, 자석의 N극과 S극을 바꾸어 놓으면 알루미늄박이 받는 힘의 방향도 달라진다. ⑤의 경우 알루미늄박이 움직이는 방향은 처음과 같다.

4

-1 (가)에서 도선은 C 방향으로 힘을 받는다. 도선에 흐르는 전 류의 방향이 반대로 되면 힘의 방향도 반대가 된다.

5

오른손의 엄지손가락을 전류의 방향, 네 손가락을 자기장의 방향으로 하면 손바닥이 향하는 방향이 힘의 방향이다. 따라 서 그림의 왼쪽 부분은 아래쪽으로, 오른쪽 부분은 위쪽으로 힘을 받는다.

5

-1 전류의 방향이나 자기장의 방향이 바뀌면 도선이 받는 힘의 방 향이 달라져 도선이 회전하는 방향이 바뀌게 된다.

14

자석 사이에 알루미늄박을 놓고 전류를 흐르게 하면 알루미 늄박은 힘을 받아 움직인다. 이때 힘의 크기는 알루미늄박에 흐르는 전류와 자기장의 세기가 셀수록 커진다. 따라서 전지 의 전압을 더 큰 것으로 교체하거나 말굽자석을 자기력이 더 센 것으로 교체하면 알루미늄박의 움직임이 처음보다 더 커 진다.

15

자기장 내에서 전류가 흐르는 도선은 힘을 받는데, 자기장과 전류가 이루는 각에 따라 받는 힘의 크기가 달라진다. (가)의 경우 (나)보다 도선은 더 작은 힘을 받는다. (다)와 같이 자기 장과 도선이 이루는 각이 0˘ 또는 180˘일 경우 도선은 힘을 받지 않으며, (라)와 같이 자기장과 도선이 이루는 각이 90˘일 때 도선은 가장 큰 힘을 받는다.

16

자기장 속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘의 방향은 오른 손을 이용하여 알아볼 수 있다. 오른손 엄지손가락을 전류의 방향, 네 손가락을 자기장의 방향으로 할 때 손바닥이 향하는 방향이 힘의 방향이므로, 도선의 A는 위쪽, C는 아래쪽으로 힘을 받는다. 도선의 B 부분은 자기장과 전류가 평행하므로 힘을 받지 않는다.

17

그림 (나)에서 코일의 AB 부분은 위쪽, CD 부분은 아래쪽으 로 힘을 받으므로, 코일은 계속 시계 반대 방향으로 회전한다.

18

전동기는 자기장 속에서 전류가 흐르는 코일이 회전하는 원 리를 이용하는 경우이다. 선풍기 속에는 전동기가 있어 날개 를 회전시키며, 세탁기의 전동기는 세탁조를 회전시킨다. 또 한 기중기는 전동기를 이용하여 줄을 끌어올리며, 엘리베이 터도 전동기를 이용하여 엘리베이터에 연결된 줄을 끌어 엘 리베이터를 이동시킨다. 전기난로는 전류의 열작용을 이용하 는 예이다.

19

A가 B보다 도선에서 멀리 떨어져 있으므로 A에서 자기장의 세기는 B보다 작다. 도선을 중심으로 시계 방향의 자기장이 생기므로 자침의 N극은 A에서는 북쪽, B에서는 남쪽을 가 리킨다. 전류의 세기를 증가시키면 A와 B에 작용하는 자기 장의 세기는 세지지만 자기장의 방향은 바뀌지 않는다.

20

A 방향으로 전류가 흐르면 나침반 ㉠은 남쪽, ㉡은 북쪽, ㉢ 은 남쪽 방향으로 자침의 N극이 위치한다. 전류의 방향이 반 대이면 자침의 방향도 반대로 바뀐다.

21

도선 A에 화살표 방향으로 전류가 흐르면 도선 B에서 자기 장은 지면에 수직으로 들어가는 방향이다. 따라서 도선 B는 오른손 네 손가락을 지면에 수직으로 들어가는 방향으로 향 하고 엄지손가락을 전류의 방향인 남쪽을 향하게 하면 손바 닥이 동쪽을 가리키므로, 도선 B는 동쪽으로 힘을 받는다.

22

⁽¹⁾ 회전 정도가 점점 작아진다.

(2) 전류가 흐르는 도선에서 멀어질수록 자기장의 세 기는 약해진다.

해설 전류가 흐르는 직선 도선 주위에는 자기장이 생기는 데 도선에서 멀어질수록 자기장의 세기가 약해진다. 이는 도 선 주위에 나침반을 놓고 도선에서 점점 멀리하면서 자침의 회전 정도를 관찰하면 알 수 있다.

23

^A: 오른쪽, B : 오른쪽, 오른손 네 손가락을 전류의 방향으로 일치시킬 때 엄지손가락이 향하는 방향이 자기장의 방향이 된다.

해설 코일에 전류가 흐르면 코일 주위에는 막대자석 주위 와 비슷한 모양의 자기장이 생긴다. 코일의 A와 B에 나침반 을 놓으면 A에서 자침의 N극은 오른쪽을 가리키며, B에서 도 자침의 N극은 오른쪽을 가리킨다.

24

⁽¹⁾ •알루미늄 막대에 흐르는 전류의 방향을 반대로 한다.

(1)•말굽자석의 N극과 S극을 반대로 한다. 중 1가지 (2) •알루미늄 막대에 흐르는 전류의 세기를 더 세

게 한다.

(2)•자기력이 더 센 말굽자석을 사용한다. 중 1가지 해설 자기장 속에서 전류가 흐르는 도선은 힘을 받는다. 따 라서 말굽자석 사이에 놓인 전류가 흐르는 알루미늄 막대는 힘을 받아 움직인다. 이때 막대가 받는 힘의 방향은 전류의 방향이나 자기장의 방향에 따라 달라지며, 힘의 크기는 전류 의 세기나 자기력의 세기에 따라 달라진다.

전자기 유도

5

037P

1

자석을 코일에 가까이 하면 전자기 유도에 의해 코일에 유도 전류가 발생하므로 발광 다이오드에 불이 켜진다. 이때 자석 의 극이 달라도 발광 다이오드에 불이 켜지며, 자석을 빠르게 움직이면 발광 다이오드가 더 밝아진다. 하지만 자석을 코일 속에 넣고 가만히 있으면 유도 전류가 흐르지 않으므로, 발광 다이오드에 불이 켜지지 않는다.

1

^-1 자석을 코일에 가까이 하거나 멀리하면 자기장의 변화가 생 겨 코일에 유도 전류가 흐른다. 자석을 코일 속에 가만히 두 면 자기장의 변화가 생기지 않으므로 유도 전류가 흐르지 않 아 발광 다이오드에 불이 켜지지 않는다.

2

발전기는 전자기 유도 현상을 이용하여 전기를 만드는 장치 로, 역학적 에너지가 전기 에너지로 전환된다.

1자기장, 전자기 유도 2^{유도 전류} 3^자기장,

흐르지 않는다 4^{전자기 유도} 5^발전기 6^{자기장, 발전기}

1

^④

1

-1 ⑤

2

^②

2

-1 ④

개념check

100점 따라잡기

2

-1 발전기와 인덕션 레인지는 전자기 유도 현상을 이용하는 장 치이다. 인덕션 레인지에는 끊임없이 변화하는 자기장을 발 생시키는 장치가 들어 있는데, 여기에 금속 냄비를 가까이 하 면 전류가 유도되어 열이 발생한다. 전동기와 전압계는 자기 장에서 전류가 받는 힘을 이용하는 장치이다.

038~039P

1

^{㉠ N극, ㉡ A}

2

^①

3

^③

4

^①

5

^①

6

^{④, ⑤}

7

^④

8

^②

9

^⑤

10

^④

11~12

^{해설 참조}

100점 따라잡기

1

유도 전류는 자석의 움직임을 방해하는 방향으로 흐른다.

2

자석을 도선에서 멀리하면 자기장의 변화를 방해하는 방향으 로 전류가 흐른다. 즉 원형 도선의 위쪽이 S극이 되도록 도선 에는 시계 방향으로 전류가 흐른다. 자석을 도선에 가까이 하 거나, 도선을 자석에 가까이 하면 원형 도선에는 시계 반대 방향으로 전류가 흐른다.

3

코일의 오른쪽은 (가) N극, (나) S극, (다) S극, (라) N극이 생 기도록 유도 전류가 흐른다. 따라서 검류계에 흐르는 전류의 방향이 같은 것은 (가)와 (라), (나)와 (다)이다.

4

코일 속에 매우 강한 자석을 넣어 두는 것과 같이 자기장의 변화가 일어나지 않는 경우에는 전자기 유도 현상이 일어나 지 않는다.

5

코일에 막대자석의 N극을 가까이 하였다가 멀리하기를 반복 하면 코일에는 유도 전류가 흐른다. 이때 막대자석을 가까이 할 때와 멀리할 때 모두 검류계 바늘이 움직이며, 막대자석을 가까이 할 때와 멀리할 때 검류계 바늘의 움직임은 반대가 된 다. 막대자석의 S극을 이용하여 같은 실험을 하면 유도 전류 가 발생하지만, 검류계 바늘이 움직이는 방향은 N극을 이용 할 때와는 반대가 된다.

6

세기가 더 강한 자석을 가까이 하거나, 자석을 더 빠르게 코 일에 가까이 하면 더 센 유도 전류가 생긴다.

7

그림 (가)에서 자석의 N극을 금속 고리에 가까이 하면 금속 고리에는 왼쪽이 N극이 되는 방향으로 전류가 흐르므로 금 속 고리와 자석 사이에는 밀어내는 힘이 작용한다. 따라서 (가)의 금속 고리에는 오른쪽에서 왼쪽으로 자기장이 만들어 지도록 A 방향으로 유도 전류가 흐른다. 그림 (나)의 경우에 는 (가)와 반대이므로, (나)의 금속 고리에는 D 방향으로 유도 전류가 흐른다.

8

마이크, 교통 카드, 하이패스, 도난 경보 장치는 전자기 유도 현상에 의해 유도되는 전류를 이용하는 예이며, 스피커의 경 우 자기장에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘을 이용하는 예 이다.

9

전동기인 (가)는 도선에 흐르는 전기 에너지에 의해 도선이 회 전하므로 전기 에너지가 역학적 에너지로 전환되는 경우이 며, 발전기인 (나)는 날개를 돌려 회전시키는 역학적 에너지를 이용하여 유도 전류를 발생시키므로 역학적 에너지가 전기 에너지로 전환되는 경우이다.

10

코일에 화살표 방향으로 막대자석의 N극을 가까이 하면 코 일에는 자기장의 변화를 방해하는 방향인 A 방향으로 전류 가 흐른다. 따라서 코일의 오른쪽은 S극이 되므로, 나침반 자 침의 N극은 ㉠ 방향으로 회전한다.

11

B, 자기장의 변화를 방해하는 방향으로 전류가 흐 르기 때문이다.

해설 자석의 N극을 코일에서 멀리하면 코일에는 자기장의 변화를 방해하는 방향으로 전류가 흐른다. 따라서 코일에는 B 방향으로 전류가 흐른다.

12

⁽¹⁾ •자석의 S극을 코일에서 멀리한다.

•자석의 N극을 코일에 가까이 한다. 중 1가지 (2) •자석을 더 빠르게 움직인다.

•더 강한 자석을 사용한다.

•코일을 더 많이 감는다. 중 1가지

해설 (1) 자석의 S극을 코일에 가까이 하였더니 검류계 바 늘이 한가운데에서 오른쪽으로 움직였다면, S극을 멀리하거 나 N극을 가까이 하면 검류계 바늘은 한가운데에서 왼쪽으 로 움직인다.

(2) 자석의 움직임을 빠르게 하거나, 더 강한 자석을 사용하거 나, 코일의 감은 수를 많이 하면 더 센 전류가 발생한다.

100점 따라잡기

040~041P

❶⁽⁺⁾ ❷^(-) ❸인력 ❹척력 ❺정전기 유도

❻대전 ❼전류 ❽전자 ❾전하량 ❿직렬

병렬 전압 저항 직렬 병렬 전력

전류 전류 전류 자기장 수직

평행 유도 전류 전기 역학적 역학적

전기 대단원

046~049P

1

^{③, ④}

2

^②

3

^⑤

4

^④

5

^③

6

^①

7

^⑤

8

^④

9

^{③, ④}

10

^{해설 참조}

11

^②

12

^④

13

^⑤

14

^②

15

^③

16

^산소

17

^①

18

(가) 수소, (나) 산소

19

^③

20

^④

21

^③

22

^②

23

^③

24

~

26

^{해설 참조}

100점 따라잡기

1

③ 서리가 생기는 것은 상태 변화 중 승화, ④ 암석이 쪼개지 는 것은 모양 변화로, 물질의 성질이 변하지 않는 물리 변화 이다. ① 가을에 단풍이 드는 것, ② 과일이 익는 것, ⑤ 석회 동굴에서 종유석이 생성되는 것은 물질의 성질이 변하는 화 학 변화이다.

2

화학 변화가 일어날 때 나타날 수 있는 현상으로는 앙금 생 성, 빛과 열 발생, 기체 발생, 물질의 색깔이나 냄새 변화 등 이 있다. 물질의 상태가 변하는 것은 물리 변화에서도 일어날 수 있다.

3

(가)는 화학 변화를 나타낸 모형이다. ①은 확산, ②는 모양 변 화, ③은 혼합, ④는 용해도 감소 현상으로 모두 물리 변화이 고, ⑤는 과산화 수소가 분해되는 화학 변화이다.

4

화학 변화가 일어나면 원자의 배열이 변하여 새로운 분자가 생성되므로 물질의 성질이 변한다. 그러나 화학 변화가 일어 나도 원자의 종류와 개수는 변하지 않는다.

5

(가)는 화학 변화의 예이고, (나)는 물리 변화의 예이다. 화학 변화가 일어나면 원자의 배열이 변하고, 물리 변화가 일어나 면 분자의 배열만 변한다. 그러나 화학 변화와 물리 변화 모 두 원자의 수는 변하지 않는다.

6

원자의 배열은 변하지 않고 분자의 배열만 변하는 물질의 변 화는 물리 변화이다. ㄱ과 ㄷ은 혼합물이 생성되는 물리 변화 이고, ㄴ은 화합물이 분해되는 화학 변화, ㄹ은 화합물이 생 성되는 화학 변화이다.

7

양초에 불을 붙이면 촛농이 흘러내리는데 이는 고체 양초가 녹아 액체로 변한 것으로, 물리 변화에 해당한다. 반면 양초 의 연소는 화학 변화이므로, 양초를 연소시키면 성질이 전혀 다른 새로운 물질이 생성된다.

8

(가)는 철가루와 황 가루를 섞어 혼합물을 만드는 물리 변화 이다. (나)에서는 혼합물을 가열하여 황화 철이 생성되는 화 학 변화가 일어나는데 이 반응은 화합 반응에 해당한다. A에 서는 철가루가 달라붙고, B에서는 무색 무취의 수소 기체가 발생한다. 반면 C에서는 달라붙는 물질이 없으며, D에서는 달걀 썩는 냄새의 황화 수소 기체가 발생한다.

9

강철 솜을 가열하면 산소와 결합하여 산화 철(Ⅱ)이 생성된 다. 이 반응은 화학 변화로, 화합 반응이다. 산화 철(Ⅱ)은 강 철 솜과는 다른 성질을 가지므로 강철 솜을 가열한 부분에 자 석을 대면 붙지 않고, 묽은 염산을 떨어뜨리면 수소 기체가 발생하지 않는다.

물리 변화와 화학 변화

1

화학 반응의 규칙성

Ⅱ.

044~045P

1

물리 변화는 물질의 성질이 변하지 않는 현상이고, 화학 변화 는 물질의 성질이 다른 새로운 물질로 변하는 현상이다. ①은 모양 변화, ②는 상태 변화(기화), ③은 확산, ④는 상태 변화 (승화)로 물리 변화에 속하고, ⑤는 화학 변화에 속한다.

1

^-1 ③은 용해, ④는 확산, ⑤는 상태 변화 중 액화이므로 물리 변 화에 해당한다.

2

(가)는 물리 변화, (나)는 화학 변화를 나타낸 모형이다. (가)에 서는 원자의 배열이 변하지 않고 분자의 배열만 변하며, (나) 에서는 분자의 종류가 변하므로 물질의 성질이 변한다. 앙금 생성과 기체 발생은 화학 변화, 확산, 용해, 상태 변화는 물리 변화에 의한 현상이다.

2

^-1 화학 변화가 일어나면 원자의 배열이 변하여 새로운 분자가 생성된다. 그러나 원자의 종류와 개수가 변하지 않으므로 물 질의 전체 질량은 변하지 않는다.

3

주어진 모형은 화합을 나타낸 것으로, ③은 철과 황이 화합하 여 황화 철이 생성되는 반응이다. ①은 화학 반응이 아니라 물리 변화이고, ②, ④, ⑤는 분해 반응이다.

3

^-1 주어진 식은 화합 반응을 나타낸 것이다. ④는 암모니아와 물 이 혼합되어 암모니아수가 되는 물리 변화이다.

4

탄산수소 나트륨이 열에 의해 분해되면 탄산 나트륨, 물, 이 산화 탄소가 생성된다. 물은 파란색 염화 코발트 종이를 붉게 변화시키고, 이산화 탄소는 석회수를 뿌옇게 흐려지게 한다.

반응 후 시험관 속에 남는 흰색 고체는 탄산 나트륨으로, 탄 산수소 나트륨과는 다른 성질을 갖는다.

4

^-1 탄산수소 나트륨이 열에 의해 분해되면 탄산 나트륨, 물, 이 산화 탄소가 생성된다. 이때 생성된 이산화 탄소가 석회수 와 반응하면 뿌옇게 흐려진다. 즉, 석회수의 변화로 이산화 탄소가 생성되었음을 확인할 수 있다.

5

과산화 수소에 이산화 망가니즈를 넣으면 물과 산소로 빠르게 분해된다. 이산화 망가니즈는 촉매로, 이 물질이 없으면 과산 화 수소의 분해는 매우 느리게 일어난다. 탄산수소 나트륨이 분해되면 이산화 탄소 기체가 발생한다.

5

^-1 산화 은, 산화 수은, 탄산 칼슘, 탄산수소 나트륨은 모두 열에 의해 분해되고, 과산화 수소는 촉매에 의해 분해된다.

1물리 변화, 화학 변화 2 ^{분자, 원자} 3^원자 4^화합 5^분해 6^{물, 이산화 탄소} 7^{촉매, 산소}

1

^⑤

1

-1 ①, ②

2

^③

2

-1 ①

3

^③

3

-1 ④

4

④, ⑤

4

-1 ③

5

^②

5

-1 ②

개념check

10

원자가 재배열되어 분자의 종류가 변하기 때문이다.

11

철가루와 황 가루를 섞어 가열하면 황화 철이 생성되는데, 이 는 화합 반응이다. ①, ③, ④는 분해, ⑤는 치환 반응이다.

12

① 탄소를 연소시키면 이산화 탄소가 생성되고, ② 강철 솜을 가열하면 산화 철(Ⅱ)이 생성된다. ③ 철과 황을 섞어 가열하 면 황화 철이 생성되고, ⑤ 나트륨과 염소 기체를 반응시키면 염화 나트륨이 생성되는데, 이는 모두 화합 반응이다. ④ 탄 산수소 나트륨을 가열하면 탄산 나트륨, 물, 이산화 탄소가 생성되는데, 이는 분해 반응이다.

13

탄산수소 나트륨은 열에 의해 분해되어 탄산 나트륨, 물, 이 산화 탄소로 나누어진다. (가)에서는 파란색 염화 코발트 종 이가 붉게 변하고, (나)에서는 석회수가 뿌옇게 흐려지며, 시 험관 안에는 탄산 나트륨이 남는데, 탄산 나트륨의 질량은 탄 산수소 나트륨의 질량보다 작다.

14

탄산 칼슘을 가열하면 산화 칼슘과 이산화 탄소로 분해되고, 염소산 나트륨을 가열하면 염화 나트륨과 산소로 분해된다.

15

주어진 모형은 분해 반응을 나타낸 것이다. 과산화 수소에 이 산화 망가니즈를 넣으면 과산화 수소가 물과 산소로 나누어 지는데, 이는 분해 반응에 속한다.

16

과산화 수소에 이산화 망가니즈를 넣으면 물과 산소로 분해 되고, 산화 은을 가열하면 산소와 은으로 분해된다.

17

산소는 다른 물질이 타는 것을 도와주는 조연성이 있으므로 꺼져가는 향불을 대면 향불이 다시 타오른다.

18

물을 전기 분해하면 (-)극에 연결된 (가)에는 수소 기체가, (+)극에 연결된 (나)에는 산소 기체가 모인다.

19

주어진 실험은 물을 전기에 의해 분해하는 실험이므로 AB 2⁄ A+B로 나타낼 수 있다. 과산화 수소를 분해할 때는 전 기가 아닌 촉매를 이용한다. 물을 전기 분해할 때 (+)극에 서 발생하는 산소 기체는 다른 물질이 타는 것을 돕는 성질이 있고, (-)극에서 발생하는 수소 기체는 스스로 잘 타는 성 질이 있다.

20

질산 은 수용액에 구리선을 넣으면 구리가 구리 이온으로 녹 아 들어가 용액은 파란색으로 변하고, 구리선 표면에 금속 은 이 달라붙는다. 이 반응은 치환 반응이다.

21

^(가)+(나) 2⁄ (다)는 물리 변화로, 분자의 종류가 변하지 않 는다. (라)는 (가)와 (나)의 성질을 가지지 않으며, (라) 2⁄

(가)+(나)는 물의 분해이므로 전기를 흘려 주어야 일어난다.

22

^{A는‘노란 회색’, B는‘흑갈색’}이며, C는‘철이 끌려옴’, D 는‘끌려오지 않음’이고, E는‘수소 발생’, F는‘황화 수소 기체 발생’이다. (가)는 물리 변화, (나)는 화학 변화이므로 (가)에서는 물질의 성질이 변하지 않고, (나)에서는 물질의 성 질이 변한다.

23

(가)에서 이산화 망가니즈는 촉매로, 반응에 참여하지 않는다.

(가)에서 발생하는 산소 기체는 물에 잘 녹지 않으며, (나)의 (+)극에서도 산소 기체가 발생한다. (나)의 (+)극과 (-)극 에서 발생하는 기체의 부피비는 1 : 2이다. 과산화 수소는 촉 매에 의해 분해되고, 물은 전기에 의해 분해된다.

24

⁽¹⁾ (가) 화학 변화, (나) 물리 변화

(2) (가)는 원자의 배열이 변하지만, (나)는 원자의 배 열이 변하지 않고 분자의 배열만 변하기 때문이다.

해설 (가)에서는 분자를 이루는 원자의 배열이 달라져 새로 운 분자가 생성되므로 화학 변화이고, (나)에서는 분자의 종 류는 변하지 않고 배열만 변하므로 물리 변화이다.

25

⁽¹⁾ 탄산 나트륨, 물, 이산화 탄소

(2) 석회수, 석회수가 이산화 탄소와 반응하여 뿌옇 게 흐려진다.

해설 탄산수소 나트륨은 열에 의해 탄산 나트륨, 물, 이산 화 탄소로 분해된다. 이때 이산화 탄소는 석회수가 뿌옇게 흐 려지는 것으로 확인할 수 있으며, 시험관 안에 남아 있는 고 체는 탄산 나트륨이다.

26

촉매, 자신은 변하지 않고 다른 물질의 화학 반응을 도와주는 역할을 한다.

해설 과산화 수소는 촉매가 없어도 분해되지만 매우 느리 게 진행된다.

화학 반응과 질량 관계

2

052~053P

1

탄산 칼슘과 묽은 염산이 반응하면 이산화 탄소 기체가 발생 한다. 이때 페트병의 마개를 열지 않으면 생성된 기체가 빠져 나가지 않으므로 질량 변화가 없고, 페트병의 마개를 열면 기 체가 빠져나가므로 질량이 감소한다. 질량 보존 법칙에 의해 질량 관계는 (탄산 칼슘+묽은 염산)의 질량=(염화 칼슘+

물+이산화 탄소)의 질량이고, 이는 밀폐 용기인 (가)와 (나) 를 통해 확인할 수 있다.

1

-1 묽은 염산과 아연이 반응하면 수소 기체가 발생하므로 (나)에 서 풍선이 부풀어 오른다. 이때 생성된 수소 기체가 풍선으로 인해 빠져나가지 못하므로 질량은 변하지 않는다. 그러나 풍 선을 빼면 수소 기체가 공기 중으로 빠져나가므로 질량이 감 소한다. 이 실험은 밀폐 용기에서 일어나는 기체 발생 반응 실험으로, 질량 보존 법칙을 설명할 수 있다.

1^같다 2^감소 3 ^{감소, 증가} 4 ^{질량 보존} 5^{3 : 2} 6^질량비 7질량비, 일정 성분비 8^{화합물, 혼}

합물

1

^②

1

-1 ④

2

^④

2

-1 ⑤

3

^②

3

-1 ③

4

^⑤

4

-1 ②, ④

5

^①

5

-1 ⑤

개념check

100점 따라잡기