중3 과학 「에너지 전환과 보존」 단원은 전자기 유도, 전기 에너지 전환, 소비 전력과 전력량을 하나의 흐름으로 다룹니다. 자석과 코일에서 전류가 생기는 조건을 보고, 전기가 빛이나 열 같은 다른 에너지로 바뀌는 과정을 계산으로 따라갑니다. 아래 시험지 20문항으로는 개념을 식에 넣어 풀 수 있는지, 실험 결과를 읽어 낼 수 있는지 확인합니다.
📝 에너지 전환과 보존 시험지 — 20문항, 정답·해설은 뒤쪽 별지
이름
날짜
점수/100
배점 · 20문항 · 한 문항 5점 · 100점 만점 · 권장 풀이 시간 30분 · 기본·보통·심화가 섞여 나옵니다(정답·해설은 별지).
‘PDF 만들기’를 누르면 화면과 같은 문제로 A4 PDF 파일이 내려받아지고, 폰에서도 됩니다. 같은 학년·같은 과목 문제는 하루에 한 번 만들어지고, 그날은 같은 문제가 다시 나옵니다. 인쇄물 맨 위에 이름·날짜·점수 칸이 함께 찍힙니다.
원장 한마디
20문항이면 한 번 앉아서 끝낼 수 있는 양입니다. 저는 숙제를 많이 내는 쪽이 아니라서, 이 한 장을 제대로 푸는 편이 여러 장을 넘기는 것보다 낫다고 봅니다.
풀기 전에 해설부터 펼치지 마십시오. 막히면 막힌 채로 두고 다음 번호로 넘어가게 하세요. 그래야 어디가 비었는지 보입니다.
계산이 나오는 문항은 식을 시험지 여백에 직접 적게 하십시오. 답만 맞고 식이 비어 있으면 그 번호는 맞은 게 아닙니다. 다 푼 뒤에 해설을 펴서 식을 맞춰 보면 됩니다.
— 수학의 신호 원장
에너지 전환과 보존에서 배우는 것
전자기 유도는 코일 속 자기장이 변할 때 유도 전류가 흐르는 현상입니다. 자석을 더 빠르게 움직이거나 센 자석을 쓰거나 코일의 감은 수를 늘리면 전류가 세집니다. 자석의 극이나 움직이는 방향 중 하나만 바꾸면 전류의 방향이 반대가 됩니다.
전기 에너지는 빛, 열, 소리, 위치 에너지 등으로 바뀝니다. 쓰인 전기의 양은 소비 전력에 사용 시간을 곱한 전력량으로 나타내고, 공급한 에너지 중 유용하게 쓰인 비율이 에너지 효율입니다. 전환 과정에서 에너지 총량은 보존됩니다.
에너지 전환과 보존에서 헷갈리는 곳
단위를 먼저 맞추기 소비 전력이 W로 주어지면 kW로 바꾼 뒤 시간과 곱해야 합니다. 200 W는 0.2 kW이므로, 환산을 빼먹으면 kWh 값이 크게 어긋납니다.
비교할 조건 고르기 어떤 요인의 영향을 보려면 그 요인만 다르게 하고 나머지는 같게 둡니다. 표에서도 감은 수만 다른 결과, 속도만 다른 결과처럼 짝을 먼저 골라야 합니다.
사라진 에너지라는 착각 효율은 공급한 에너지 중 유용하게 쓰인 비율입니다. 500 J 중 300 J이 쓰이면 60 %이고, 나머지 200 J은 없어진 것이 아니라 열과 소리로 전환된 것입니다.
시험지에서 뽑아 본 문제
자전거 바퀴에 붙은 소형 발전기가 돌아가면서 전조등이 켜질 때, 에너지 전환 과정으로 옳은 것은? ① 빛에너지 → 전기 에너지 → 운동 에너지 ② 전기 에너지 → 운동 에너지 → 빛에너지 ③ 운동 에너지 → 전기 에너지 → 빛에너지 ④ 화학 에너지 → 운동 에너지 → 전기 에너지정답 · ③ 운동 에너지 → 전기 에너지 → 빛에너지 — 바퀴가 돌며 발전기 속 자석이나 코일이 움직이면 전자기 유도로 전기 에너지가 만들어진다. 이 전기 에너지가 전조등에서 빛에너지로 전환된다.
다음은 어느 가정의 전기 기구 네 가지의 소비 전력과 하루 사용 시간이다. 기구 가: 600 W, 4시간 / 기구 나: 100 W, 10시간 / 기구 다: 1500 W, 1시간 / 기구 라: 40 W, 24시간. 하루 동안 사용한 전력량이 가장 큰 기구는? ① 기구 가 ② 기구 나 ③ 기구 다 ④ 기구 라정답 · ① 기구 가 — 전력량 = 소비 전력×시간으로 구하면 가는 2.4 kWh, 나는 1.0 kWh, 다는 1.5 kWh, 라는 0.96 kWh이다. 따라서 하루 전력량이 가장 큰 것은 기구 가이다.
위 실험 결과에서 알 수 있는 사실로 옳은 것은? 코일에 막대자석을 일정한 거리만큼 넣을 때 흐르는 유도 전류의 세기를 측정했다. 같은 자석을 사용했고, 결과는 다음과 같다. (가) 코일 100회, 자석을 느리게 넣음: 2 mA, (나) 코일 100회, 자석을 빠르게 넣음: 4 mA, (다) 코일 200회, 자석을 느리게 넣음: 4 mA, (라) 코일 200회, 자석을 ① 코일의 감은 수가 같을 때 자석을 빠르게 움직일수록 유도 전류가 세다. ② 자석의 움직이는 속도가 같을 때 코일의 감은 수가 많을수록 유도 전류가 약하다. ③ 코일의 감은 수와 자석의 속도는 유도 전류의 세기와 관계가 없다. ④ (가)와 (다)를 비교하면 자석의 속도가 유도 전류 세기에 미치는 영향을 알 수 있다.정답 · ① 코일의 감은 수가 같을 때 자석을 빠르게 움직일수록 유도 전류가 세다. — (가)와 (나)는 감은 수가 같고 속도만 다른데, 빠를 때 유도 전류가 2 mA에서 4 mA로 세졌다. (가)와 (다)는 감은 수만 다르므로 감은 수의 영향을 알 수 있고, 감은 수가 많을수록 유도 전류가 세다.
아래 실험에서 검류계 바늘의 움직임에 대한 설명으로 옳은 것은? 코일에 검류계를 연결하고, 막대자석의 N극을 아래로 향하게 하여 코일의 위쪽에서 코일 속으로 넣었다가 그대로 아래쪽으로 빼냈다. 자석이 코일에 들어갈 때 검류계 바늘은 오른쪽으로 움직였다. ① 자석이 코일에서 빠져나갈 때는 바늘이 왼쪽으로 움직인다. ② 자석이 코일에서 빠져나갈 때도 바늘이 오른쪽으로 움직인다. ③ 자석이 코일 속에 있는 동안에는 바늘이 항상 크게 움직인다. ④ 자석이 코일에 들어갈 때만 유도 전류가 생기고 빠져나갈 때는 생기지 않는다.정답 · ① 자석이 코일에서 빠져나갈 때는 바늘이 왼쪽으로 움직인다. — 자석이 코일에 들어갈 때는 코일 속 자기장이 점점 세지고, 빠져나갈 때는 점점 약해진다. 자기장의 변화가 반대이므로 유도 전류의 방향도 반대가 된다. 따라서 들어갈 때 바늘이 오른쪽으로 움직였다면 빠져나갈 때는 왼쪽
시험지는 같은 단원의 기본·보통·심화 문항을 섞어 20개로 냅니다. 위 문제는 그 가운데 몇 개를 옮겨 놓은 것입니다.
에너지 전환과 보존 시험지에 나오는 문항 모양
선다
단답
4지선다
에너지 전환과 보존, 집에서 이렇게
먼저 전자기 유도의 조건과 전류 방향의 규칙을 그림으로 정리한 뒤, 소비 전력과 전력량 계산으로 넘어가시기를 권합니다. 하루에 짧게 나누어 몇 문항씩만 풀고, 풀이 식을 직접 써 보게 하십시오.
틀린 문항은 답보다 어느 단계에서 어긋났는지를 확인하게 합니다. 단위 환산인지, 비교할 결과를 잘못 고른 것인지, 효율 식인지 구분해 적어 두면 같은 실수가 줄어듭니다. 마지막에 시험지 20문항을 다시 풀어 보십시오.