뿌리학습 · 고1 과학탐구 · 환경과 에너지

발전기는 어떻게 전기를 만드나요?

발전기는 자석과 코일 가운데 하나를 돌려 코일을 지나는 자기장을 계속 변하게 하고, 그 변화로 코일에 전류가 흐르게 해서 전기를 얻습니다. 이 현상을 전자기 유도라고 하며, 발전기는 전기를 새로 만드는 것이 아니라 회전하는 운동 에너지를 전기 에너지로 바꿉니다. 자석과 코일이 가만히 있으면 전류는 흐르지 않습니다.

발전 방식에 따라 발전기를 돌리는 힘
발전 방식	발전기를 돌리는 것	에너지 전환
화력	연료를 태워 만든 수증기	화학 → 열 → 운동 → 전기
원자력	핵분열 열로 만든 수증기	핵 → 열 → 운동 → 전기
수력	높은 곳에서 떨어지는 물	위치 → 운동 → 전기
풍력	바람	운동 → 전기
태양광	발전기를 쓰지 않음	빛 → 전기

전자기 유도는 어떻게 일어나나요?

코일을 지나는 자기장이 변하면 코일에 전류가 흐르는데, 이것이 전자기 유도이고 이때 흐르는 전류를 유도 전류라고 합니다. 코일 가까이에서 자석을 넣었다 뺐다 하거나, 자석 사이에서 코일을 돌리면 코일을 지나는 자기장이 계속 바뀝니다. 핵심은 변화입니다. 아무리 강한 자석이라도 코일 옆에 가만히 두기만 하면 전류가 흐르지 않습니다. 발전기는 코일이나 자석을 쉬지 않고 돌려 이 변화를 계속 만들어 내는 장치입니다.

발전소마다 원리가 다른가요?

태양광을 빼면 대부분의 발전소는 무언가로 터빈을 돌려 발전기를 회전시킨다는 점에서 같습니다. 화력 발전은 석탄·석유·천연가스를 태운 열로 물을 끓여 수증기로 터빈을 돌립니다. 원자력 발전도 물을 끓여 터빈을 돌린다는 점은 같고, 열을 얻는 방법이 핵분열이라는 점만 다릅니다. 수력은 떨어지는 물로, 풍력은 바람으로 날개를 돌립니다. 태양광 발전은 발전기를 돌리지 않고 빛을 직접 전기로 바꾼다는 점에서 다릅니다.

발전기와 전동기는 어떻게 다른가요?

발전기와 전동기는 둘 다 자석과 코일로 이루어져 있지만 에너지를 바꾸는 방향이 반대입니다. 발전기는 돌려서 운동 에너지를 전기 에너지로 바꾸고, 전동기는 전기를 넣어 전기 에너지를 운동 에너지로 바꿉니다. 선풍기와 세탁기를 돌리는 장치가 전동기입니다. 또 에너지는 새로 생기거나 사라지지 않으므로, 발전기가 내놓는 전기 에너지는 돌리는 데 들어간 에너지보다 많을 수 없습니다. 실제로는 일부가 열과 소리로 빠져나가 그보다 적습니다.

이 단원 시험에서 묻는 것

학교 시험은 교육과정 성취기준을 바탕으로 출제됩니다. 이 단원의 성취기준은 다음을 할 수 있는지 확인하도록 정하고 있습니다.

[10통과2-02-05]발전기에서 운동 에너지가 전기 에너지로 전환되는 과정을 이해하고, 열원으로서 화석 연료, 핵에너지를 이용하는 발전소가 인간 생활에 미치는 영향을 조사⋅발표할 수 있다.

자주 하는 착각

착각 · 발전기는 전기를 새로 만들어 낸다.

왜 헷갈릴까 · 발전이라는 말이 무언가를 만들어 내는 것으로 읽히기 때문입니다.

바른 설명 · 발전기는 회전하는 운동 에너지를 전기 에너지로 바꿀 뿐입니다. 에너지는 새로 생기거나 사라지지 않습니다.

착각 · 코일 옆에 강한 자석을 두기만 해도 전류가 흐른다.

왜 헷갈릴까 · 자석이 있으면 전기가 생긴다고 생각하기 때문입니다.

바른 설명 · 코일을 지나는 자기장이 변해야 전류가 흐릅니다. 자석이나 코일이 움직여 변화가 생겨야 합니다.

착각 · 화력 발전에서는 연료가 바로 전기로 바뀐다.

왜 헷갈릴까 · 연료로 전기를 만든다고만 배우기 때문입니다.

바른 설명 · 연료를 태워 물을 끓이고, 수증기가 터빈을 돌리고, 터빈이 발전기를 돌려 전기가 됩니다. 여러 단계를 거칩니다.

스스로 확인

코일 안에 자석을 넣은 채 둘 다 가만히 두면 전류가 흐를까요?정답 보기

흐르지 않습니다.

코일을 지나는 자기장이 변하지 않기 때문입니다. 자석이나 코일을 움직여야 유도 전류가 흐릅니다.

원자력 발전과 화력 발전에서 가장 크게 다른 점은 무엇일까요?정답 보기

물을 끓이는 열을 얻는 방법입니다.

원자력은 핵분열, 화력은 연료의 연소로 열을 얻습니다. 수증기로 터빈과 발전기를 돌리는 과정은 같습니다.

이 단원, 내가 꺼낼 수 있는지 확인해 볼까요?

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