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가루자석의 힘
준비물
훼라이트 자석 5개 정도(문방구에서 파는 검고 둥근 바둑알처럼 생긴 것), 망치, 비닐종이, 강한 자석 1개(네오디늄 자석), 침핀, 시험관 또는 필름통, 컷터 칼날
실험방법
<실험 1> 칼날을 자석으로
1.네오디늄 자석의 한 극으로 칼날의 한 쪽 끝에서부터 시작하여 다른 한 쪽 끝까지 문지른다. 이때 항상 같은 방향으로 문질러야 하며, 한 번 문지른 후 다음 번에 문지를 위치로 자석을 옮길 때에는 칼날에서 멀리 떨어지게 한 후 움직여야 한다.
2.실핀을 칼날에 갖다 대어 자석의 성질을 가졌는지 알아본다.
3. 컷터 칼날을 부러뜨려 여러 조각으로 만들고, 각각 자석의 성질을 갖고 있는지 칼의 조각을 서로 붙여 본다.
<실험 2> 가루자석 만들기
1.훼라이트 자석을 비닐봉지에 넣고 망치로 두들겨 잘게 부순다. 이때 가능하면 아주 작게 만들고 덩어리가 없도록 잘게 부순다.
2. 가루로 만든 자석을 시험관이나 필름통에 넣어 가볍게 몇 번 흔든다.
3.이 시험관에 작은 핀을 붙여 본다.
4. 이번에는 조금 강한 자석을 필름통에 대고 몇 번 문지른 후, 다시 핀을 붙여 본다.
5. 3번과 4번의 방법대로 몇 번 반복해 본다.
6.3번의 경우는 침핀이 붙지 않고, 4번의 경우는 침핀이 붙는 현상을 볼 수 있다.
왜 그럴까?
칼날에 자석을 대고 문지르면 칼날 자체가 하나의 자석이 되어 침핀을 끌어당기는데, 이러한 현상을 ??자기 유도??라고 합니다. 이러한 자석의 성질을 가진 칼날을 자르면 각각의 칼날 조각이 N극과 S극을 가진 작은 자석이 됩니다.
조각난 칼날의 양끝이 서로 다른 극끼리는 끌어당기고, 같은 극끼리는 밀어내는 성질을 보여줍니다. 이것으로 미루어 보아 조각난 칼날은 자화되었기 때문에 자석의 힘을 가진 칼날을 조각내어도 하나의 자석, 즉 N극과 S극을 가진 자석이 되었다는 것을 알 수 있습니다.
자석을 두 개로 자르면 어떻게 될까요? 자화된 칼날을 잘랐을 때와 마찬…(생략)
가지로 N극과 S극을 각각 가진 두 개의 자석이 됩니다. 그렇다면 잘라진 각각의 자석을 또 자르면 어떻게 될까요? 자른 자석을 계속해서 또 자른다면 어떻게 될까요? 가루처럼 아주 작은 자석이 되겠지요. 이렇게 가루처럼 아주 작은 자석은 자석의 성질을 가질 수 있을까요? 가루처럼 아주 작게 잘라진 자석이라도 각각 자석의 성질을 가지고 있답니다.
시험관이나 필름통에 넣은 가루자석을 몇 번 흔든 다음 핀을 갖다 대면 핀이 붙지 않습니다. 그러나 이 시험관이나 필름통을 강한 자석으로 몇 번 문질러 주게 되면 핀이 붙을 수 있답니다. 아주 작은 가루자석들은 자석의 극이 무질서하게 배열되어 있어 자석의 성질을 갖지 못하게 되어 핀이 붙지 않습니다. 그러나 여기에 강한 자석을 갖다 대어 가루자석들의 극을 일정한 방향으로 배열시키면 다시 자석의 성질을 갖게 되어 핀이 붙게 됩니다. 또다시 시험관을 흔들어 자석의 극이 흩어지면 핀은 붙지 않게 됩니다.
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