밝기와 건전지 개수

교육과정: KS2 (Year 6)

전체 버전 열기 ↗

목표

전구의 밝기가 전압, 즉 직렬로 연결한 건전지의 개수에 따라 어떻게 달라지는지 알아봅니다.

실험 장치

똑같은 4.5 V / 1 W 전구를 단 회로가 세 개 있습니다. 맨 위 회로에는 AA 1.5 V 건전지가 한 개, 그 아래 회로에는 두 개, 맨 아래 회로에는 세 개 있습니다. 각 건전지의 (+)극은 다음 건전지의 (−)극에 연결되어 있습니다.

실험 방법

1. 세 전구의 밝기를 비교하세요.
2. 맨 아래 회로의 건전지 하나를 골라 매개변수 카드에서 종류를 AAA로, 그다음 “9 V 사각 전지”로 바꾸세요. 밝기는 어떻게 달라집니까?
3. 종류를 다시 AA로 되돌리고 단선된 전구를 교체하세요. 전구의 매개변수 카드에서 “단선” 체크박스를 해제하세요.

예상 결과

건전지가 한 개일 때는 필라멘트가 겨우 빛나고, 두 개일 때는 전구가 절반 밝기로, 세 개일 때는 최대 밝기로 빛납니다. 3 × 1.5 = 4.5 V가 바로 이 전구의 정격 전압입니다. 건전지가 많을수록 전압이 높아지고 전구가 밝아집니다. AA 대신 AAA를 써도 전압이 같으므로 밝기는 거의 변하지 않습니다. 9 V 사각 전지를 넣으면 회로의 전압은 12 V로, 전구 정격 전압의 거의 세 배가 됩니다. 전구가 밝게 번쩍인 뒤 100분의 몇 초 만에 필라멘트가 끊어지고 회로가 열리면서 전구가 단선됩니다. 계속하려면 종류를 다시 AA로 되돌리고 전구를 교체하세요. 전구의 매개변수 카드에서 “단선” 체크박스를 해제하세요.

질문

1. 전구가 최대 밝기로 빛나려면 1.5 V 건전지가 몇 개 필요합니까?
2. 실제 4.5 V 전구를 9 V에 연결하면 안 되는 이유는 무엇입니까?

답

1. 건전지 세 개입니다. 3 × 1.5 = 4.5 V가 이 전구에 맞게 정해진 전압입니다.
2. 9 V는 전구에 맞게 정해진 전압의 두 배입니다. 가는 필라멘트에 더 큰 전류가 흘러 필라멘트가 견딜 수 있는 것보다 훨씬 뜨거워지므로, 필라멘트가 곧 끊어지고 전구가 단선됩니다.