전구를 직렬 연결하면 밝아지나요? 어두워지나요?
2010.07.14 11:21
어제 초등학교 6학년 딸 아이의 질문에 답을 해주다가 막혀버렸습니다.
이런 이런, 아빠 체면이 말이 아니게 되었습니다.
직렬, 병별 이것에 대한 이해는 되었습니다.
전지가 직렬 연결되면 전구의 밝기가 밝아지지만, 병렬 연결되면 밝기는 그대로 이고 시간이 길어진다는 설명이 이어졌습니다.
그러면, 전구가 직렬 연결된 것과 병렬 연결된 것은 어떤 차이가 있으며 왜 그러냐고 물어보는데 저는 알겠는데 설명이 잘 안됩니다.
쉽게 설명을 어떻게 해주면 될까요?
코멘트 11
-
여기에 관하여 좀 오래된, 매우 정치적인 답이 생각나네요.
옛날 자게에서 본 기억이 있는데, 아직도 어딘가 있네요^^
http://todayhumor.co.kr/board/view.php?table=humorbest&no=31560&page=4&keyfield=&keyword=&sb
-
맑은샛별
07.14 22:00
링크 보았는데요.
정말 정치는 병렬이 아닌 직렬이 되어야 겠구나 싶네요. ^^
-
가영아빠님 논점에서 어긋나고 계신듯.
전구 한개에 전지(전원)두개를 직렬, 병렬 연결시의 차이는 이미 설명이 끝났는데
전지(전원) 한개에 전구 두개를 직렬, 병렬 연결하면 어떻게 되는지에 대한 설명을 난해해 하고 계시는것 같은데...
이럴때는 어설픈 비유보다는 V=IR 공식과 함께 전구가 저항으로 작용되는 이유를 설명해주시는게 어떨까...
어렵나;;;
-
아 그러네요 ^^;; 난독증 발동했습니다.
그나저나 V=IR까지는 몰라도 전구병렬 연결시 밝기 변화를 제대로 얘기하려면 키르히호프 선생님까지 끌어들여야 할텐데
초 6 어린이한테는 어려울거같은데요. 전구 병렬 쉬운 예가 뭐 있을까요?
-
저도 가영아빠님 따라 난독증이었군요.
옴의 법칙을 이해하기 어려운 상황이라면 이렇게 하면 될것 같은데요..
전압이라는 개념을 밝기에 대입하여 (저항이 일정하므로..)
전지를 직렬연결하면 밝아지는 이유는 각 전지가 낼 수 있는 밝기가 합쳐지기 때문이다.
(즉 직렬연결하면 밝기가 합쳐진다.)
전구를 직렬 연결해도 마찬가지로 밝기는 합쳐진다.
즉 전구1의 밝기와 전구2의 밝기를 합치면 전체밝기 (전구 1개일때의 밝기) 가 되어야 하는데,
그렇게 되려면 각 전구의 밝기는 어두워 져야 한다.....
병렬연결일때는 밝기가 합쳐지지 않기 때문에 각각의 전구 밝기는 1개일때와 같다..
그런데 실제로는 직렬 연결시 전구1의 밝기+전구2의 밝기 가 전구 1개일떄의 밝기와 완전히 같지는 않습니다.
필라멘트 저항값 자체가 온도의 함수이고, 또한,필라멘트 온도와 밝기의 관계가 완전히 정비례 하지도 않을 것이기
때문에요.. 그리고 병렬연결의 경우에는 전지 내부저항 때문에 각각의 밝기가 전구 1개일때의 밝기와 같지 않구요..
물론 초등학생 수준에서 이런것은 논외일테지만요.
-
왕초보
07.14 13:50
ㅎㅎ 케퍽의유령님 말씀대로 비선형 시스템이라 정확하게 말할 수는 없겠죠.. ㄷㄷㄷ 밝기라는 것이 그냥 내는 빛의 양도 아니고 그중 눈에 민감한 파장이 가지는 에너지 이기 때문에.. 더욱 문제는 복잡해 집니다. 따라서.. 많은 가정을 해야 분석이 가능한데요.. 일단.. 전구에서 발생하는 빛은 전구에서 소모하는 에너지에 정비례하며, 전구의 저항은 온도에 따라 변하지 않는다 라고 말도 안되는 단순화를 해봅시다.
주어진 전압에 대해 동등한 전구를 직렬연결하면 저항은 두배.. 전압은 동일하므로.. 전력소모는 반이 됩니다. 따라서 전구 두개에서 나오는 빛은 전구 한개만 쓸때의 반이 됩니다. ㄷㄷㄷ
주어진 전압에 대해 동등한 전구를 병렬연결하면.. 저항은 반.. 전력소모는 배가 되므로 전구 두개에서 나오는 빛은 전구 한개만 쓸때의 배가 됩니다.
--
실제로는 병렬로 연결할때 두 전구의 온도가 한개만 연결할때보다 현저히 낮으므로 밝기는 반도 나오지 않습니다. -_-;; 두개인데도 불구하고. 한개당 으로 치면 1/4 도 안나오는 것이죠.
--
그런데 애한테 어떻게 설명을 해야할지는 모르겠고. 실험을 해보이는 건 어떨까요 ?
-
기둥
07.14 14:04
역시 이공계 질문이 나오니 전문가 분들께서 답변을 금새 많이 달아주셨네요.
음. 답글을 찬찬히 읽어보았으나 별 뾰족하지가 않습니다.
실험을 해서 보여주는 것은 할 수 있으나, "왜? "라는 질문에 답하기에는 어렵네요.
쉽게 설명하는 것이 가장 어려운 것 같습니다.
사실 간단하거나 쉽지 않은 문제일 때 더욱 그렇지요.
많은 힌트가 되었습니다. 감사합니다.
-
왕초보
07.14 14:10
사실은 전구도 전지의 직병렬과 같은 개념으로 설명하면 간단하기는 합니다만 옴의 법칙에 대한 이해 없이 정량적인 정답을 얻을 수는 없습니다. 물론 그 정답이란 것도 수많은 가정이 있어야 맞는 것이고요.
예를 들어.. 전압이 줄어들면 ? 전구는 어두워진다. 전구를 직렬로 연결하면 ? 전압을 똑같이 나눠가지므로.. 전압이 반으로 준다. 따라서 전구는 어두워진다. (얼마나 어두워지는지는 얘기하기 힘듭니다) 이건 실은 배터리 사용시간이 두배가 됩니다만.. 설명하긴 쉽지 않겠죠.
전구를 병렬로 연결하면.. 전압은 변하지 않으므로 전구 하나의 밝기는 변하지 않는다. 따라서 두개를 병렬로 연결하면 전체 밝기는 두배가 된다. (이것도 엄밀하게는 정답이 아닙니다만) 단 두배나 전기를 많이 먹으므로 배터리 사용시간이 반이 된다..
-
hakdh
07.14 14:47
저도 예전에 이런 전류의실체때문에 오랫동안 (아직까지) 많은 고민을 했습니다...
알면 알수록 아리송한 전력...
-
초등학생에게 건전지에서 왜 빛이 나는지 설명하는게 더 어려울듯 ;;;;
폭포에 비유해주세요.
직렬연결. 폭포의 높이가 2배. 따라서 떨어지는 힘이 세다. 고로 전구가 더 밝다.
병렬연결. 폭포의 너비만 2배. 따라서 떨어지는 힘은 같다. 고로 전구 밝기는 변화없다.
다만, 폭포 아래의 배수구의 크기는 동일하므로 직렬시보다 병렬시 더 오래 쓸 수 있다.
이거 어떨까요?