학생용 [ 초등용 ] 학생용 STEAM 무선전력전송교실 [ 초등 ] 주최 / 주관 지원 / 후원
찌릿찌릿 STEAM 무선전력전송교실활동안내 학생여러분, 만약세상에 ' 전기 ' 가없어진다면어떻게될까요? 자동차나, 비행기에탈수없으므로걸어다니거나, 동물을이용한이동수단을사용하고추운겨울과더운여름을맨몸으로이겨내야겠죠? 또한전기레인지나가스레인지를쓸수없으니전통아궁이를이용해야할것입니다. 아! 가장큰어려움은어두운밤을불빛하나없이맞이해야한다는점이겠네요. 이런전기를개발해준과학자분들께감사하며전기를절약하여사용해야겠죠? 구분단계시간소주제주요내용 ( 상황제시 ) 여러분, 반갑습니다! 찌릿찌릿무선전력전송교실에오신것을환영합니다. 이제여러분은무선전력전송회로를완성하여한국전기연구원의꼬마박사가되고, 친구들과협력하여멋진미래형무선충전소를개발하여주시기바랍니다. 전선없이전기를보내면얼마나좋을까? 엉망진창으로꽂혀있는플러그정리한다고정리해도어느순간에다시엉망이되어버리고있어요더워서선풍기를틀려고해도전기코드가짧을때도있고플러그에꽂을곳이없어서난감하기도하죠 ~ 아! 이럴때면라디오전파처럼무선으로전기를받을수있다면전기코드가없어도될텐데라는생각을해보게됩니다. 전선없이는전기를받을수는없는걸까요? 1 부 상황제시 창의적설계 80 분 도입 한국전기연구원꼬마박사가되어봅시다. 전개 무선충전이해하기 - 전자석의원리알기 - 발전기의원리알기 - 무선전력전송자기유도방식알기 무선충전회로만들기 - 송신부만들기 - 수신부만들기 감성적체험정리 한국전기연구원꼬마박사명찰만들기 상황제시 도입 미래형충전소를만들어봅시다. 2 부 창의적설계 80 분 전개 계획서작성하기 - 모둠별로현재문제를해결하거나미래의생활을상상하여무선전력전송기술을활용한충전소계획하기 - 계획서를토대로무선충전회로와여러가지재료를활용하여미래형무선충전소만들기 감성적체험정리 나만의미래형무선충전소발표하기 총 2 단계 160 분 (2 시간 ) 02 03
일자 년 월 일 장소 학교명 / 학년 이름 MISSION 첫번째미션 : 무선전력전송회로를완성하여한국전기연구원의꼬마박사가되어봅시다. 전기가없다면어떻게될까요? 상상해봅시다. 전자석의원리를알아봅시다. 코일에전류가흐르면코일에자기장이발생해나침반바늘이움직입니다. 전지의극을바꾸면어떻게될까요? 1) 원래대로가만히있다. 2) 바늘의방향이반대로된다. 3) 계속회전한다. 전자석이란? 전자석은전류가흐르면자석의성질을나타내고, 전류가흐르지않으면자석의성질을나타내지않는자석을말합니다. 일반적으로간단한전자석은철심주위를여러겹감아만들수있습니다. 04 05
발전기의원리를알아봅시다. 무선전력전송의원리를알아봅시다. 코일에자석이지나면어떻게될까요? 실험으로알아봅시다. 전자석과발전기현상을합치면어떻게될까요? TIP 코일안으로자석을집어넣었다뺐다하면전류가흐릅니다. 코일속에자석을넣으면자기장이생기고이러한자기장의변화에의해전류를흐르게하는전압이유도됩니다. 자기장이없거나일정한크기의자기장이지속되는경우에는전류가유도되지않습니다. 전자석과발전기현상을합치면전선의연결없이도무선으로전기를보낼수있습니다. 앞으로기술이개발되면노트북, 휴대폰등의전기기기나전기자동차도무선으로충전할수있겠죠? 급전코일 1차공명체 2차공명체집전코일 RF 전력 부하 무선전력전송이란 무선전력전송은전원과전자기기사이에접점없이전력을전달하는방식으로자기유도방식, 자기공진방식, 전자기파복사방식등이있다. 무선전력전송동영상보기 발전기란? 발전기는기계적인에너지를전기에너지로바꾸는장치입니다. 일반적으로전자기유도현상을이용하는데, 전자기유도현상이란변화하는자기장이코일에전류를흐르게한다는것입니다. 한국전기연구원에서제공하는영상보기 https://www.youtube.com/watch?v=fyrjqc_fyyy&list =UU-gWrEGYpG2jYfl8A_KIGnQ 06 07
무선전력전송회로를완성해봅시다. 전기를보내는장치 ( 송신부 ) 는어떻게만드나요? 송신부준비물 : 9V 건전지, 건전지스냅 ( 연결잭 ), 브레드보드, 코일 ( 지름 6.5cm), 저항 100Ω( 갈검갈 ) 1개, 저항 10KΩ( 갈검오 ) 2개, 마일러콘덴서 100nF( 갈색 104J) 1개, 마일러콘덴서 150nF( 갈색 154J) 2개, 고무캡 2개, NPN트랜지스터 1개, 전선 6cm x 6개, 우드락 5T 판 준비물은무엇이필요하나요? 가위, 니퍼, 롱노우즈, 무선전력전송키트 무선전력전송키트에는어떤부품들이들어있나요? 조립순서 1 코일을지름6.5cm가되도록 100회감는다. 2 코일의양끝을책상위에놓고약 2cm 끝단에에나멜을사포로돌려가며문질러벗긴다. 그리고전선을양끝단에벗겨진코일에고무캡으로연결한다. 3 브레드보드에 NPN 트랜지스터를살짝눌러꽉끼운다.(g-10, 11, 12 2) 방향주의 4 저항 100Ω( 갈검갈 ) 을끼운다. (h-12,16) 08 09
5 마일러콘덴서 150nF( 갈색, 154J) 을끼운다. (i-12,16) (j-11,12) 6 전선을끼운다. (e-10, f-10) 11 코일에연결된전선을끼운다. (e-5, i-11) 12 건전지스냅 ( 연결잭 ) 을끼운다. ( 빨강 +, 검정 -) 7 저항 10kΩ( 갈검오 ) 2 개를끼운다. (d-6,10) (c-10,14) 8 마일러콘덴서 100nF( 갈색, 104J) 을끼운다. (b-10,14) 9 스위치를끼운다. (c-5, 6, 7) 10 전선을끼운다. (+, a-5)(-, a-14) (d-14, f-16) 13 코일과브레드보드판을우드락판위에양면테이프를이용하여고정시킨다. 14 건전지를끼우고브레드보드판위에양면테이프를이용하여고정시킨다. 010 011
전기를받는장치 ( 수신부 ) 는어떻게만드나요? 수신부준비물 : 코일 ( 지름 5cm), 2P커넥터 / 전선 ( 빨, 검 ) 1개, 고휘도 LED 1개, 마일리콘덴서 150nF( 갈색,154J) 2개, 7 양면테이프를이용하여원형우드락밑부분에수수깡다리를고정한다. 8 양면테이프를이용하여코일을고정한다. 고무캡 2 개, 비행선스티커 1 장, 비행선원형바닥판 1 개, 수수깡, 투명반구 1 개 조립순서 1 코일을지름 5cm 가되도록 100 회감은후양쪽끝을사포로벗긴다. 2 마일러콘덴서 150nF( 녹색, 154J) 을한쪽씩연결한다. 9 양면테이프를이용하여투명반구를고정한다. 10 송신부와수신부를이용하여 LED 의불을켜보도록한다. 3 콘덴서의양쪽에빨간색전선과검정색전선을각각연결한다. 4 콘덴서의양쪽에코일을각각연결하고고무캡을씌운다. 5 LED를커넥터에연결한다. (LED의긴다리 + : 빨간색, LED의짧은다리 - : 검정색 ) 6 원형우드락에스티커를붙인다. 012 013
송신부와수신부를가까이하면 LED 의불이켜집니다. 거리를멀게그리고가깝게변화를주면어떻게되나요? 실험으로알아봅시다. 한국전기연구원꼬마박사명찰을만들어봅시다. 무선전력전송회로를완성하면서어떤생각이나느낌이들었나요? 꼬마박사 무선전력전송연구본부 014 015
현재무선으로충전되는물건으로는어떤것들이있을까요? MISSION 두번째미션 : 나만의미래형무선충전소를만들어봅시다. 생각해봅시다. 우리생활에서무선충전이되지않아불편한점이있나요? 생각해봅시다, LG 넥서스 4 무선충전기오브 (orb) 무선충전전기버스 (OLEV) 미래에는어떤형태의무선충전소가필요할까요? 016 017
미래형무선충전소를만들기위한계획서를작성해봅시다. 나만의미래형무선충전소를만들어봅시다. 학교 모둠명 주제 미래형무선충전소제작계획서 모둠원이름 학반 준비물은무엇이필요하나요? 무선전력전송키트, 우드락, 칼, 가위, 글루건, 목공용풀, 아이클레이, 수수깡, 테이프, 네임펜, 스티커등 그림 설명 역할분담 018 019
어떻게만들수있을까요? 나만의미래형무선충전소를발표해봅시다. 다른사람의작품은어떤점이좋은가요? 1 우드락으로배경틀만들기 2 무선전력전송회로꾸미기 어떤점이긍금한가요? 질문해봅시다. 3 배경틀에무선충전소세우기 4 예쁘게꾸미기 020 021
MEMO 수업을돌아보며... 평가방법평가기준잘함보통노력요함 나는무선전력전송이무엇인지설명할수있나요? 스스로 평가해봅시다. 나는무선전력전송회로를완성할수있나요? 나는미래형무선충전소만들기에적극참여하였나요? 다른친구들은미래형무선충전소를잘만들었나요? 친구들은 어땠나요? 다른친구들은잘도와주었나요? 022 023