겨울방학이 일주일 앞으로 다가온 시점인 우리 중딩이는 먼저 방학을 한 동생을 보면서
아침마다 투덜거리지만 그래도 짬짬히 책을 읽는 모습은 동생보다 낫다며 한껏 칭찬을 해주고 있다.
우울할 때는 재미난 책을 읽는 것도 도움이 많이 된단다 아들!
중학생이 되고 나니 확실히 시간적 여유가 줄어들어 책읽는 것도 예전만큼은 아니라 아쉽다.
그래서 한 번 읽을때 유익하고 도움이 많이 되는 책을 읽으려고 본인 스스로도 노력 중이다.
중학교 가서 과학에 부쩍 재미를 붙인 녀석에게
아주 시기적절하게 만난 <과학자가 들려주는 과학 이야기> 시리즈가 요즘 우리집 대박템.
이번 주엔 전기와 자기를 통일하여 네 개의 방정식으로 완전하게 정리한 물리학자
맥스웰이 들려주는 전기 자기 이야기를 읽으며 전기 자기 이론에 대해 생각해 보는 시간을 가졌다.
1. 전기는 왜 생길까요?
2. 클롱의 법칙
3. 번개는 왜 생길까요?
4. 전류란 무엇일까요?
5. 음의 법칙
6. 자석 이야기
7. 전류가 자석을 만들어요
8. 모터는 어떤 원리에 의해 돌까요?
9. 발전기의 원리
이제는 책을 읽기에 앞서 우리 중딩이가 더 관심을 보이며 살펴보는 교과연계.
챕터마다 첫 장 하단에 교과연계 표가 있다.
이번 책도 초등을 넘어 중등 과학은 물론 고등 과학, 물리까지 연계가 되어 있으니
앞으로 내다본다면 꼭 읽어둬야 할 필독서임이 확실하다.
우리가 생활하면서 없어서는 안되는 전기.
이 전기가 왜 생길까 하는 의문에서부터 시작된다.
건조한 이 계절에 엄마를 만지면 정전기가 너무 자주 난다고 투덜대는 우리 중딩이.
서로 다른 두 물체가 마찰을 일으키면서 전기를 만들며 생기는 게 정전기이다.
정전기는 마찰에 의해 모인 전기가 움직이지 않고 한곳에 정지해 있기 때문에 생긴다.
물질을 이루고 있는 원자가 원자핵과 (-) 전기를 띤 전자로 이루어 있다는 사실은 이미 알고 있지만
좀 더 어려울 수 있는 전자의 이동에 대해선
맥스웰이 간단한 가위바위보 게임 형식으로 보다 쉽게 설명해 주었다.
전기를 띤 물체들 사이에서 작용한 힘이 있는데 전기를 띤 두 물체 사이의 힘을 전기력이라고 한다.
같은 부호의 전기끼리는 서로 밀어내고 다른 부호의 전기끼리는 서로 당겨서 생기는 게 전기력이다.
전기를 띤 두 물체는 어느 거리만큼 떨어져있을 때
두 물체 사이의 전기력이 두 물체의 전하량의 곱에 비례하고 떨어진 거리의 제곱에 반비례 한다는 것.
이것이 바로 전기력의 크기를 발견한 클롱의 법칙이다.
앞으로 클롱의 법칙에 대해선 맥스웰이 들려주는 전기 자기 이야기를 떠올리면
쉽게 설명 할 수 있겠다는 우리 중딩이는 이렇게 또 하나 배우는구나.
궂은 날씨에 발생하는 번개도 전기적인 현상 중에 하나이다.
구름 속에 물방울과 작은 얼음 조각의 마찰로 가벼운 얼음은 구름 위로 (+)전기를 띄고
무거운 물망울은 구름 아래로 (-)전기를 띄면서
땅의 (+)전기를 만나 서로 끌어당기는 힘에 의해 번개가 생기는 거 였다.
낙뢰를 막기 위해 미국의 과학자 플랭클린이 발견한 피뢰침에 대해서
<과학자의 비밀노트>에 요약정리 해 놓았으니 꼼꼼히 읽어보는 것 또한 필수다.
앞서 정전기는 마찰에 의해 만들어지는 제자리에 정지해 있는 전기라고 배웠는데
이 전기가 도체를 통해 이동해 가는 것을 전류라고 한다.
전류의 단위 암페어, 전류를 흐르게 하는 능력 전압, 전압의 단위 볼트.
중고등시절 과학시간에 나의 머리를 아프게 했던 용어들인데 우리 중딩이는
맥스웰이 들려주는 전기 자기 이야기 덕에 자연스럽게 이해하고 머리에 쏙쏙 들어가겠네.
전압과 저항에 대해 좀 더 쉽게 이해하기 위해 맥스웰이 장난감 도로로 재미난 실험을 하는데
이 그림은 예전에 과학관에서 본 실험기구를 떠올리게 했다.
전압은 전류에 비례하는데 전류의 흐름을 방해하는 작용을 전기 저항이라고 한다.
전압과 저항을 배우면서 꼭 기억해야 할 공식이 바로 옴의 법칙이다.
우리 중딩이도 들어본 적 있다는 옴의 법칙.
식으로 나타내면 (전압) = (전류) × (저항) 인데 앞으로는 옴의 법칙을 식으로도 잘 기억해 두자.
초등학교 과학시간때 꼬마전구를 병렬 연결과 직렬 연결의 차이점을 떠올리며 설명해주는데
전압이 일정할 때 전류는 저항과 반비례함을 좀 더 명확히 이해하는 듯 보였다.
자석은 N극과 S극으로 이루어져 있으며
같은 극끼리는 서로 밀고 다른 극끼리는 서로 잡아당기는 힘 있다.
그렇다면 서로 다른 극끼리 달라붙는 이유는 뭘까?
그것은 자석과 자석 사이에도 자기력이라는 힘이 작용하기 때문이다.
자석, 쇠못, 나침반 등 주변에서 쉽게 볼 수 있는 도구를 가지고 간단한 실험을 통해
전기와 자기에 대한 성질을 알려주고 있다.
이번 책에서 우리 중딩이가 가장 재미있게 읽은 건 쇠못을 전자석을 만드는 실험을
나는 나침반을 방향을 바꾸는 가기장의 방향을 바꾸는 실험을 꼽았다.
녀석과 같은 책을 읽으며 서로 느꼈던 점을 이야기 나누는데
<과학자가 들려주는 과학 이야기> 시리즈 덕에 그 재미를 톡톡히 느끼고 있다.
휴대용 선풍기를 움직이려면 건전지 말고도 모터가 필요한데 이 모터가 움직이는 원리 또한
전류가 자기장 속에서 받는 힘 때문이다.
자기장 속에서 전류가 받는 힘이 있는데 이것을 전자기력이라고 한다.
자기장의 방향과 전류의 방향을 나타낼 때 손으로 표시할 수 있다는 것은 예나 지금이나 같구나.
왼손 법칙에 의해 엄지가 힘의 방향, 검지가 자기장의 방향, 중지가 전류의 방향을 가리키는 것을
직접 해보면 더 잘 이해가 된다.
맥스웰의 수업은 발전기의 원리에 관한 내용으로 끝났다.
전기를 만든 것을 발전이라는 것은 아는데 발전기의 원리를 알려면 자속의 변화에 대해 꼭 알아야만 한다.
살짝 생소했던 자속의 변화는 본문에서 읽었던 내용을 <만화로 본문 읽기>로 한번 더 읽고 나니
이해가 쉽게 되는 것 같다.
<과학자가 들려주는 과학 이야기>시리즈엔 책 뒷편에 부록으로 창작 동화가 있는데
이번엔 집에 숨어든 도둑을 전기 자기를 이용해 물리친다는 내용으로
영화 '나 홀로 집에'를 패러디 해서 재미나게 읽어갔다.
이러니 정말 무엇하나 버릴게 없는 알찬 과학도서라 다들 강력 추천을 하는 거 겠지.
그동안 전기와 자기를 어려워 했던 건
어쩌면 맥스웰이라는 물리학자를 잘 몰라서 였을지도 모른다.
맥스웰이 들려주는 전기 자기 이야기는 우리에겐 생소했던 맥스웰을 이번 기회에 잘 알게 해 주었고
또 어렵다 느껴졌던 전기와 자기에 대해서도
이전과는 다르게 어쩌면 알면 재미있는 분야가 아닌가 느낄 수 있었다.
중딩이 되어 만난 <과학자가 들려주는 과학 이야기> 시리즈
아무리 생각해도 진짜 잘 만난 듯 하다.
이렇듯 책이 주는 재미와 유익함에 푹 빠진 우리 청소년을 보니 흐뭇하네.
