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금속 탐지기 만들기 목록

조회 : 27361 | 2004-05-18

1. 실험 목적
공항에서 사용하는 금속탐지기에는 어떤 원리가 숨어 있을까? 금속 가까이에 가면 소리를 내는 원리를 알아보자









2. 실험준비물
수은전지 1개(3V), 건전지 소켓(수은전지용), 멜로디 트랜지스터, 에나멜선(두께 0.3mm, 길이 10m), 필름통 1개, 굵은 빨대 1개, 사포, 가위, 납땜기구, 양면테이프, 이어폰, 만능기판









3. 실험방법
①전송코일 만들기 – 필름통에 에나멜선을 60~70회 감아 지름 3~4cm의 코일 1개를 만든다. 이때 코일 양끝의 에나멜선을 5cm 정도 남겨둔다.

②에나멜 코일에서 필름통을 빼내고 코일이 풀리지 않도록 테이프로 감아서 고정한 다음 사포로 코일 양 끝의 에나멜을 1cm 정도 벗겨낸다. (반찬고나 종이테이프 같은 부드러운 테이프를 이용한다)

③검출코일 만들기 – 굵은 빨대에 양면테이프를 감은 뒤 그 위에 에나멜선을 폭 1cm 되도록 감고 양 끝의 에나멜선을 벗겨낸다.

④만능기판에 멜로디 트랜지스터, 건전지 소켓, 전송코일을 연결하고 납땜한다. 이때 전송코일과 검출코일이 서로 수직이 되도록 코일을 납땜한다. (반드시 수직 방향이 되어야 한다)

⑤검출코일의 양 끝에 이어폰 잭을 연결한다. 이어폰의 잭 부분을 칼로 자른 후 피복을 벗겨 내부의 전선을 두 갈래로 만들어야 한다.

⑥이어폰을 귀에 꽂고 금속탐지기를 금속 위에 올려놓으면 소리가 난다.











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4. 교육과정과의 관련성
- 3학년 : ‘자석놀이’에서는 자기력의 기본적인 성질을 이해하고
- 6학년 : ‘전자석’에서는 전류가 흐르는 도선과 자석 주위에 자기장이 생긴다는 것을 알아본다
- 7학년 : ‘여러 가지 힘’에서는 전기력과 자기력의 특성에 대해 알아보고
- 9학년 : ‘전류의 작용’에서는 전류가 흐르는 도선 주위에 생긴 자기장의 특성을 확인하고, 자기장 속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 전자기력에 대해 알아본다
- 10학년 : ‘전기에너지’에서는 전자기 유도현상에 대해 공부하며
- 물리I : ‘전자기 유도’에서는 패러데이 법칙과 렌츠의 법칙을
- 물리II : 자체유도와 상호유도 현상에 대해 알아본다




5. 퀴즈?퀴즈!
QUESTION> 금속탐지기의 전자기 유도 현상을 버스카드에서도 볼 수 있습니다. 버스카드에는 새끼손가락의 손톱보다도 작은 반도체 칩이 들어 있습니다. 이 반도체 칩을 동작시키고 정보를 전파를 통하여 주고받기 위해서는 전기를 사용해야 하지만, 버스카드에는 건전지가 없습니다. 그렇다면 버스카드는 어떻게 전기를 만들까요?

ANSWER> 버스카드에서 전기를 발생시키는 방법은 전자기 유도 원리를 이용한다. 버스에 설치된 단말기에는 제1코일이 있어서 계속 변화하는 자기장을 발생시킨다. 그리고 버스카드에는 카드내부에 제2코일이 있어서 단말기 가까이 다가가면 코일에 전기가 유도된다. 이때 발생하는 전기는 아주 미약하지만 버스카드에 있는 반도체 칩을 동작시키기에 충분하다. 이렇게 만들어진 전기는 반도체 칩에 동작시켜 칩에 저장된 금액정보를 변경시킨다.

TIP> 버스카드충전소에서는 전기를 충전시키는 것이 아니라 반도체 칩에 입력된 금액정보를 바꾸는 역할을 한다.




6. 실험 속 과학원리
금속탐지기는 두 개의 코일을 서로 수직으로 장치한 것이다. 전송코일에 (시간에 따라 변화하는) 전류가 흐르면 그 주위에 연속적으로 변화하는 자기장이 발생한다. 이때 금속 가까이에 가게 되면, 그 금속에 연속적으로 변화하는 자기장을 유도한다. 그렇게 되면 금속 내에서 연속적으로 변화하는 전류는 다시 연속적으로 변화하는 자기장을 만들고, 이것이 금속탐지기의 검출코일에 전류를 유도하여 금속이 검출되는 것이다. 이때 직접 유도되는 전류가 금속탐지기 내에 있다면 금속이 보내는 신호(즉 자기장)이 식별되지 않기 때문에 금속탐지기내에는 직접 유도되는 전류가 발생하지 못하도록 전송코일과 검출코일을 그 중심축이 서로 수직이 되도록 고정시키는 것이다.



















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