npsm 새물리 New Physics : Sae Mulli

pISSN 0374-4914 eISSN 2289-0041
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Article

Research Paper

New Physics: Sae Mulli 2016; 66: 332-339

Published online March 31, 2016 https://doi.org/10.3938/NPSM.66.332

Copyright © New Physics: Sae Mulli.

Development of a Learning Speed Measurement Apparatus Using Electromagnetic Induction

전자기 유도를 이용한 학습용 속력 측정 장치 개발

Jong-Ho PARK*

Department of Science Education, Jinju National University of Education, Jinju 52673, Korea

Correspondence to:parkkdp@cue.ac.kr

Received: January 12, 2016; Revised: February 15, 2016; Accepted: February 19, 2016

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract

The purpose of this study is to develop a `learning speed measurement system’ for measuring the speed of a magnet cart down a slope for overcoming the limitations on qualitative experiments and on the abstract thinking of high school and university physics students. This system was composed of a variable slope, a magnet cart, and solenoids. When the magnet cart came down the slope, it passed through the solenoid, and the induced current and the speed were measured by using a microcomputer-based laboratory (MBL) device. From the experimental results, the speed of the magnet cart changed depending on the angle of the incline, and the current induced in the solenoid was proportional to the speed of the magnet cart. Therefore, this experimental method will improve student's integrated thinking about the relationships between different physical quantities, which is an important educational aspect of modern science, which requires an ability to integrate various disciplines.

Keywords: Physics Education, MBL, Electromagnetic Induction, Speed, Solenoid

고등학교 교과서와 대학의 일반물리학에 제시되는 전자기 유도에 대한 실험은 학생들의 이해의 한계성과 추상적 사고의 어려움이 있다. 본 연구에서는 비탈면에서 내려오는 자석수레가 솔레노이드를 통과할 때 발생하는 유도전류의 측정을 통해 물체의 운동에 대한 역학적 현상과 자석에 의한 솔레노이드의 전자기 유도현상을 함께 이해 할 수 있는 실험장치를 제작하였다. 컴퓨터 기반 실험 (microcomputer-based laboratory, MBL) 장치를 이용하여 경사진 비탈면을 내려오는 자석수레의 속력과 솔레노이드에 유도된 전류를 측정하였고, 이들 결과를 통해 자석수레가 솔레노이드를 통과할 때 유도전류의 세기와 속력은 서로 비례하고 있음을 알 수 있었다. 이 결과들은 전자기 유도 법칙과 속력 (자속)이라는 개념간의 관계를 알아볼 수 있으며, 이 실험기구를 학교 현장에 적용한다면 학습자들이 서로 다른 물리량의 관계를 비교함으로써 물리적 현상들에 대한 이해와 사고에 도움을 줄 수 있을 것이다.

Keywords: 물리교육, MBL실험, 전자기유도, 속력, 솔레노이드

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