과학교육 관련 전구의 전기ㆍ광학적 특성에 대한 연구 = A Study on ElectricalㆍOptical Characteristics of Electric Bulbs for Science Education
저자
신애경 ( Ae-kyung Shin ) ; 김석주 ( Seok-ju Kim ) ; 채동현 ( Dong-hyun Chae ) ; 현동걸 ( Dong-geul Hyun )
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2015
작성언어
Korean
자료형태
학술저널
수록면
184-184(1쪽)
제공처
초등학교나 중학교에서의 전기 관련 실험에서 전구의 사용은 저항으로서의 본질적인 기능과 더불어, 전류의 흐름을 확인하게 하는 검류계의 기능, 전류의 크기를 짐작하게 하는 전류계의 기능, 전기에너지를 빛에너지이나 열에너지를 변환시키는 에너지 변환자로서의 기능 등으로 분류할 수 있다. 초등학교 과학과 교육과정 전기 관련 실험수업에서 전구의 밝기가 같아야 하는 실험에서 밝기가 다르거나 한 쪽 전구에 불이 아예 들어오지 않는 것과 같은 예상과 다른 결과가 발생하는 문제들(강진필, 2004; 김양균, 2002; 박종욱과 김선자, 1996; 윤혜경, 2004; 이미경, 2007; 정수현, 2005)이나 전구에 대한 오개념들이 발생하고 있다(최은정 등, 2006; 김진숙과 권성기, 2000; 김은숙 등, 1999).
이 연구는 교사들에게 전구에 의하여 발생하는 여러 문제들과 오개념에 대한 윈인과 이유를 밝하는 것과 아룰어 전구에 대한 배경적인 과학지식을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 연구의 결과는 다음과 같다: 첫째, 같은 규격의 전구들일지라도 상온에서 저항, 전압 인가시 전구의 저항 다를 수 있다는 것이다. 전구 밝기를 결정하는 전력이 전구의 저항에 영향을 받기 때문에 저항이 다르면 또한 전구의 밝기도 달라질 수 있다. 둘째, 전구의 저항이 다름에 의하여 그 전류-전압 특성도 달라진다. 실온저항이 같다고 하더라도 전압에 따른 전류 그래프가 다양하게 나왔고 전구가 옴의 법칙을 따르지 않는 비선형 소자임을 실험을 통해 보임과 동시에 전압에 따른 저항들을 도해법(현동걸과 박상우, 2012)을 사용하여 측정하고 제시하였다. 셋째, 전구의 점등에는 어떤 임계전력이 존재하며, 임계전력 이하의 전류와 전압에서는 전구에 전류가 흐르거나 전압이 인가되더라도 점등되지 않는다는 것을 실험적으로 보였다. 다섯째, 전구들의 전기적, 광학적 특성은 같은 규격일지라도 다르다. 상온에서 저항이 일정하지 않았고, 점등되는 전압과 전류가 일정하지 않았다. 인가한 전압에 따른 전구에 흐르는 전류도 같은 규격 전구라 할지라도 조금씩 차이가 났다. 같은 규격에서 인가한 전압, 전구에 흐르는 전류에 따른 조도도 차이가 났다. 이러한 것이 원인이 되어 전구를 이용한 과학과 전기 관련 실험 수업에서 예상과 다른 문제들이 발생한다고 할 수 있겠다.
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