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전자물시계를 활용한 전기전도도 탐구학습. Water-powered clock. Electric Conductivity ( 전기 전도도란 ) ?. 전기 전도도 (Electric Conductivity). 용액이 전류를 운반할 수 있는 정도. 전기 저항 (ohm) 의 역수 mho 로 정의하고 기호 S(Siemens) 표기. 단위. 1S = 1/Ω ( 1 S 는 수은주 0 ℃ 에서 단면적 1 ㎜ 2 , 길이 1m 사이의 전기저항의 역수 값 ).

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Presentation Transcript


Water powered clock

전자물시계를 활용한

전기전도도 탐구학습

Water-powered clock


Electric conductivity

Electric Conductivity (전기 전도도란)?

전기 전도도

(Electric Conductivity)

용액이 전류를 운반할 수 있는 정도

전기 저항(ohm)의 역수 mho로 정의하고

기호 S(Siemens) 표기

단위

1S = 1/Ω

( 1S는 수은주 0℃에서 단면적 1㎜2, 길이 1m 사이의 전기저항의 역수 값 )

용액 중 이 물질의 정도를 간단하게 평가할 수 있는 기준

의미

전기 전도도는 용액의 온도에 따라 측정결과가 다르므로

용액의 전도도 값은 상온 25℃기준으로 평가하는 것이 일반적이다.


Water powered clock

오옴의 법칙과 전도도와 관계

전도도 측정 장치가 없을 경우, 우리는 멀티메터(Multi-Meter)를 활용하여 전압을

측정함으로 용액의 전도도와전압 발생의 상관관계를 확인할 수 있다.

오옴의 법칙(Ohm’s law)

I (Ampere) = V (Voltage) / R (Ohm)

단 위

프랑스의 물리학자 알드레 마리 앙페르(Andre Marie Ampere)가 자기장의

크기는 전류에 비례한다는 법칙을 발견 :전류의 표기는 I (Ampere)

전류(Ampere)

이태리 물리학자, 알렉산드라볼타(Alessandro Volta)가 소금물을 담은 2개의 그릇을 준비하고 한 그릇에 구리를 담그고 다른 그릇에 아연판을 담근 후 연결하여 세계 최초로 전기를 얻음: 전압의 단위를 V (Volt).

전압(Volt)

독일의 과학 교사 게오르그오옴(Georg Ohm)이 실험을 통해 전류와 전압이 비례 관계에 있다는 사실을 규명하여 유명한 오옴의 법칙을 완성 : 저항의 단위를 오옴(Ohm)

저항(Ohm)


Water powered clock

용액 별 전도도 값

4


Water powered clock

전자물시계의 과학적 원리

구리판(Cu)과 아연판(Zn)은 물속에서 아래와 같은 화학반응이 일어나 아연판에서

전자가 발생되어 매체(물, 음료수, 과일)을 따라 이동합니다.

Cu+2+ 2e-= Cu (환원반응) Zn = Zn+2+ 2e-(산화반응)

아연판과 구리판에서 산화, 환원반응으로 전위차가 생깁니다.

전위차는 각 물질의 깁스 에너지 (Gibbs Energy)을 이용하여

구리의 깁스 에너지 : -65490 J/mol

아연의 깁스 에너지 : -147060 J/mol

E(산화환원전위) = - G/(n X F),

여기서 F는 Fraday상수 : 96500 이며 n은 전자 개수입니다.

구리의 산화환원전위 = -(-65490)/(2 X 96500) = 0.340V, 아연의 산화환원전위 = (-147060)/(2 X 96500) = -0.762V

구리판의 양극과 아연판 음극의 이론적 전위차는 1.1V가 됩니다.

전자물시계에서는 구리판과 아연판이 2개씩

직렬로 연결 : 이론적으로 2.2V의 전압


Water powered clock

전자물시계의 특징

1

간단하고 쉬운 조립

2

납땜이 필요 없는 스프링 연결잭 채택

3

유용하고 실질적인 과학 실험 키트

4

내가 만든 책상용 시계로 지속적 사용 가능

- 볼타 전지 : 화학반응으로 전기 생성

- 직렬과 병렬 연결의 개념

- 각 액체나 용액에서의 전기 전도도 차이


Water powered clock

전자물시계의 조립

Note : 전자물시계에는 저항 연결 필요 없음

구리판과 아연판 직렬 연결 시 조심


Water powered clock

전자물시계의 조립

Note : 오렌지, 사과는 물론 오이 등으로 테스트하기


Water powered clock

멀티메터를 사용 전자물시계 전압 측정

* 직류전압 20V에 스위치를 맞춘다.

*검정 과 빨간 잭을 위 설명된 구멍에 끼운다.

* 구리판과 아연판에 리드봉을접촉한다.

* 전압 값을 읽고 기록한다.


Water powered clock

여러 용액에서의 전압 실험

전자 물시계에 사용되는 액체나 용액 종류에 따라 서로

다른 전도도의 영향으로 전압 값은 다르게 측정된다.


Water powered clock

전자 물시계 유지관리

전자 물시계는 물 속의 아연판의 화학적 반응에 의한 전기적 에너지로 작동된다. 시간이 경과하면 아연판이 물과 산화 반응하여 녹(스케일)이 생기고 이는 아연판 과 물의 지속적인 화학반응을 방해한다.

전자 물시계의 작동을 유지하기 위해 주기적으로 2-3주 간격으로 아연판 표면의 녹(스케일)은 사포나 천으로 닦아주고 물을 갈아주도록 한다.


Water powered clock

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