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전자기파를 막아라 - 자동차 속은 번개로부터 안전할까? 목록

조회 : 11284 | 2010-06-07


명덕고등학교 아우라
발표학생 : 최현준, 유종섭, 양준모, 임정수, 원후연, 허진웅
지도교사 : 이세연 선생님




[ 실험개요 ]
(탐구) 번개가 칠 때 자동차 내부에는 전기가 도달하지 않음을 안다.
(지식) 금속으로 이루어진 속이 빈 통 안으로는 전기가 도달하지 못함을 안다.
(태도) 우리가 생활 속에서 속이 빈 금속 안에 있을 때가 언제인지 생각해 본다.




[ 실험재료 ]
두꺼운 종이 (B4) 1장, 알루미늄호일, 고전압발생장치(multisparker), 가위, 풀, 색연필, 종이(B4) 1장, 면장갑




[ 실험과정 ]
1. B4 종이에 “속이 빈 자동차, 자동차속 사람, 나무, 나무옆 사람, 구름, 지면(땅)”의 도안을 그린다.
2. 도안 뒷면 전체에 알루미늄 호일을 붙인다.
3. 도안의 모양대로 알루미늄 호일을 오려내고 두꺼운 종이(B4) 위에 붙인다.
(이때 나무의 기둥은 알루미늄 호일대신 종이로 잘라 붙인다.)
4. 고전압발생장치(multisparker)를 이용해 구름에서 번개를 발생시킨 후 번개의 경로를 관찰한다. 








※ 실험시 유의사항!
고전압발생장치(multisparker)는 치명적이지는 않지만 2~3만V(볼트)의 고전압을 발생하므로, 장갑을 끼되 금속 부분(알루미늄호일)은 잡지 않도록 주의한다




[ 실험정리 ]
나무 위의 구름에 전자를 발생시키면 나무는 부도체이므로 사람을 통해 지면으로 전자가 이동한다.

자동차 위의 구름에 고전압발생장치로 전기를 발생시키면 자동차는 금속으로 둘러쌓여 있어서 전자는 자동차 안으로 도달하지 못하고 자동차의 바깥면을 따라 지면으로 이동한다.

속이 비어있는 금속에는 전자 또는 전자기파가 도달하지 못하기 때문에 자동차 안은 번개로부터 안전하다는 것을 알 수 있다.





[ 더 알아보기 ]
# 번개란?

번개는 대기 중의 방전현상이다. 공기는 절연체이므로 기본적으로 전기가 통하지 않는다. 그러나 양전하와 음전하를 띤 구름과 구름, 구름과 지면사이에 전압이 높아지면 극히 짧은 시간 동안에 전류가 흐르게 된다. 또 구름이 담고 있는 전하량의 한도가 넘게 되면 하늘에서 전하덩어리가 떨어진다. 이것이 구름과 땅 사이의 방전으로 ‘벼락’이라고 한다. 그러나 번개가 구름에서 지면으로만 치는 것은 아니다. 지면에서 구름으로 올라가는 번개도 있다.

번개가 칠 때의 전기량은 1회에 약 전압 10억V(볼트), 전류 수만A(암페어)에 달하기도 한다. 예를 들어 5천A(암페어)의 벼락은 1백W(와트)의 전구 7천개를 8시간 동안 켤 수 있는 에너지를 가지고 있는 셈이다.






# 번개를 유도하는 피뢰침

번개를 무서워하는 근본적인 이유는 바로 벼락 때문이다. 벼락은 전체 방전의 약 40%를 차지한다. 이때의 전하덩어리를 사람이 맞을 경우에는 생명이 위험할 수도 있다.

예전에 사람들은 번개나 벼락이 다른 곳에 치기만을 바랬다. 하지만 이제는 번개를 건물로 유도한다. 바로 피뢰침을 이용한 것이다. 피뢰침은 전하의 흐름인 번개를 뾰족한 금속 끝으로 오게 만들어 지면으로 접지시키는 역할을 해낸다. 피뢰침은 미국의 프랭클린이 발명한 것으로 발명 초기에는 번개를 끌어들인다고 인식돼 사람들로부터 외면을 당했다. 하지만 피뢰침으로 떨어진 번개가 안전하게 지면으로 유도되는 것을 보고 피뢰침은 건물의 안전장치로 인정받게 됐다.

일반적으로 피뢰침은 구리 재질의 막대로 돼 있고 굵은 전선으로 지면과 이어져 있다. 송전선의 철탑도 피뢰침의 역할을 하는데 철탑에는 접지선이 붙어있어 벼락이 떨어지더라도 송전선에는 번개로 인한 전류가 흐르지 않게 돼 있다. 특히 피뢰침 끝에서 60도 안쪽은 벼락을 피할 수 있다고 해 이 각도를 ‘보호각’이라고 한다. 그러나 번개가 치는 곳에는 가까이 있지 않는 것이 제일 안전하다.

번개가 칠 때 가장 안전한 곳은 피뢰침이 있는 건물 내부라고 할 수 있다. 하지만 건물 내부에서도 주의해야 할 일이 있으며, 더욱이 실외라면 어떻게 몸을 피해야 할지 알아둘 필요가 있다.





1. 평지나 산 위에서 번개를 만났을 때는 몸을 가능한 낮게 하고 우묵한 곳이나 동굴 속으로 피한다.
2. 나무 밑은 벼락이 떨어질 가능성이 크므로 피해야 한다.
3. 낚싯대나 골프채 같은 전기가 통하는 뾰족한 물건은 버리고 이로부터 멀리 피한다.
4. 자동차에 타고 있을 때는 차를 세우고 차 안에 그대로 있는 것이 안전하다. 차에 번개가 치면 전류는 도체인 차 표면을 따라 흘러 타이어를 통해 지면에 접지된다.
5. 일반적으로 높은 건물에 있을 때 번개가 치기 전에 머리카락이 곤두서고 피부가 찌릿찌릿할 때는 벼락이 떨어질 징조이므로 재빨리 바닥에 엎드리도록 한다.
6. 집에 번개가 치면 상수도관이나 전선을 따라 전류가 흐를 수 있으므로 주의한다.
7. 번개가 칠 때 전화 통화를 하고 있거나 샤워기로 목욕을 하면 번개를 유도할 수도 있다.
출처 : 과학동아(1998.7월호)/ 장경애




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