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필라멘트의 재료로 가장 좋은 것은 무엇인가요?

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분야 운동과 에너지
교과단원 초등 5학년 1학기 〈전기회로〉

목차

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  1. 필라멘트 재료
  2. 전구 끝에 있는 뾰족한 부분은 장식인가요?

가난한 사람들에게 어둠을 몰아내고 환한 빛을 주고 싶었던 에디슨은 700번의 전구 실험에 실패하고, 비로소 701번째 전구 실험에서 성공하였어요. 에디슨이 가장 고민했던 필라멘트는 전구에서 어떤 역할을 하는가요?

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필라멘트 재료

전구에서 가장 중요한 부품인 필라멘트는 전류의 흐름을 방해하는 저항꾼이에요. 백열전구에 전기를 흘리면 필라멘트의 저항 때문에 전기 에너지가 빛에너지와 열에너지로 바뀌어요. 즉 필라멘트가 뜨거워져서 밝은 빛을 내는 거예요.

과거에는 필라멘트의 재료로 탄소, 백금선, 무명실, 대나무 등을 사용하였는데 지금은 텅스텐을 사용해요. 텅스텐은 녹는점이 3400℃이며, 보통 천 시간 정도를 견딜 수 있어요. 백열전구가 밤을 밝히는 최고의 선물이었지만 사용하는 전력각주1) 의 95%가 열이 되어 날아가 버린다는 것이 문제예요. 그래서 불이 켜져 있는 동안에 백열전구를 만지면 화상을 입을 수 있어요.

백열전구의 구조
백열전구의 구조

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전구 끝에 있는 뾰족한 부분은 장식인가요?

에디슨이 만든 전구는 윗부분에 둥글지 않고, 뭔가 뾰족한 부분이 있어요. 장식용이냐구요? 아니에요. 전구 속의 필라멘트는 시간이 지나면 뜨거운 열에 타서 끊어져요. 그래서 전구 속이 진공 상태가 되면 더 밝고, 더 오랫동안 빛이 나요.

에디슨 시절에는 공기를 주사기로 뽑아내어 진공 상태로 만들었기 때문에 뾰족한 주삿바늘 흔적이 남아 있었어요. 그런데 진공 상태의 유리구가 잘 깨지기 때문에 지금은 아르곤각주2) 기체를 채워서 써요.

에디슨이 만든 백열전구
에디슨이 만든 백열전구

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전구는 어떻게 발전해 왔나요?
최초의 전기 램프는 1809년 영국의 화학자 데이비가 만든 목탄 전구였어요. 1820년에는 프랑스의 드라루(De la Rue)가 진공으로 된 유리구 안에 백금 필라멘트를 넣어 백열전구를 만들었어요. 이후 에디슨에 의해 실용화되고 발전하여 1913년에는 가스를 채워 넣은 전구가 발명되어 전구의 수명이 길어졌어요.

형광등은 1937년 뉴욕 세계 박람회에서 처음 소개되었고, 1960년에 할로겐 가스를 채운 전구, 1969년 태양빛에 가까운 HMI 램프, 1994년 백열전구의 12배 밝기인 황 램프가 만들어져요. 지금은 전기 소모를 최대한 줄인 고효율, 고출력의 발광다이오드(LED) 전구가 가장 큰 인기예요.

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글

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2011년까지 초등학교 교사로 근무하다가 현재는 서울특별시동작교육지원청 장학사로 근무하고 있으며, 여전히 초등 과학 및 영재교육 발전을 위해 꾸준한 연구와 다양한 연구회에 가입하여 활동 중이다...펼쳐보기

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1999년부터 한국과학발명놀이 연구회에서 활동하고 있으며 과학영재본부장을 지냈다. 서울특별시과학전시관 강사, 중부, 성북, 북부 교육지원청 강사, 북부영재교육원 강사, 수업개선 지원단 등으로 활..펼쳐보기

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101가지 초등과학 질문사전
101가지 초등과학 질문사전 | 저자김재성 외 | cp명북멘토 도서 소개

초등학교 학생들이 과학 수업시간에 실제로 질문한 것들과 호기심을 가질만한 것 101가지 질문과 답변을 모아 엮었다. 현직 초등학교 선생님이기도 한 저자는 학생들에게 직..펼쳐보기

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