중간고사 기출문제 마지막은 전기 에너지 발생과 전환, 그리고 에너지 보존입니다. 역학적 에너지 보존에 대한 문제는 4편에 있으니까 참고하세요^^ 궁금한 부분, 이해가 안 되는 부분 있으면 댓글이나 네이버 지식인에서 '과외하는 아빠'를 검색하셔서 일대일 질문을 해주시면 답변을 해드리겠습니다.
21번 문제
21번 문제는 실생활에서 에너지 전환이 어떻게 일어나는지에 대한 문제입니다.
문제풀이
우리 주변에는 다양한 전기제품이 있습니다. 특히 이런 전기 제품을 이용하려면 반드시 필요한 것이 전기 에너지 이죠. 전기 제품에 전류를 흘러주면 다양한 에너지로 전환이 되죠. 예를 들면 형광등에 전류가 흐르면 형광등에서 빛이 나오는 것처럼 전기 에너지가 빛 에너지로 전환이 되는 것을 말합니다.
선풍기는 전기 에너지가 운동 에너지(역학적 에너지)로 전환이 되고, 광합성은 빛 에너지가 화학 에너지로 전환이 되고, 모닥불에서는 화학 에너지가 빛과 열 에너지로, 풍력발전은 운동 에너지가 전기 에너지로 전환이 됩니다. 4
22번 문제
전기는 발전소에서 만들죠? 이때 발전기가 필요합니다. 발전과 발전기에 대한 문제입니다.
문제풀이
발전소는 전기를 생산하는 곳이죠? 발전소에는 수력 발전소, 화력 발전소, 원자력 발전소, 풍력 발전소등 다양하게 있습니다. 발전소에 있는 터빈(풍차같은 것 생각하면 쉬어요)을 돌려서 전기를 생산하는데, 터빈을 운전하는 방법에 따라서 수력 발전소, 화력 발전소, 풍력 발전소등이 되죠. 수력 발전소는 높은 곳에 있는 물이 댐에 있다가 댐의 수문을 열면 물이 떨어지면서 강바닥에 있는 터빈이 돌아가면서 전기가 생산이 됩니다. 이때 에너지 전환은 높은 곳에 있는 물은 위치 에너지를 가지고, 물이 가지는 위치 에너지가 강바닥에 있는 터빈을 돌리게 (역학적 에너지 또는 운동 에너지) 됩니다. 그리고 전기가 생산이 됩니다. 따라서 위치 에너지가 역학적 에너지(또는 운동 에너지), 그리고 전기 에너지 이렇게 전환이 되는 것이죠. 정답은 쉽게 보이네요^^ 3
23번 문제
전자기 유도 문제 입니다.
문제풀이
전자기 유도는 코일에 자석을 가까이 또는 멀리 하면서 생기는 자기장의 변화로 코일 주변에 전류가 생기는 현상을 말하고, 이때 전류를 유도 전류라고 합니다. 그림에서 자석을 코일에 가까이하면 코일은 자석의 자기장을 방해하는 방향으로 자기장이 형성되고, 자기장이 형성되면 전류가 생기게 되므로 그림처럼 자석을 가까이 하면 코일에 전류가 흐르게 되고, 발광다이오드에 불이 들어오게 됩니다. 코일에 전류가 생기는 경우는 자석이 움직이여야만 생기죠. 따라서 코일에 자석이 가만히 있으면 코일에는 전류가 흐르지 않아요. 발광 다이오드의 불빛의 세기를 밝게 하는 방법은 전류를 세게 하면 되죠? 전류를 세게 하는 방법은 자석의 운동을 더 빠르게 또는 코일에 감긴 전선의 횟수를 더 많이 하면 됩니다.
정답은 보이시죠? 4
24번 문제
전력과 전력량에 대한 문제입니다.
문제풀이
소비 전력은 1초 동안 전기기구가 사용하는 에너지입니다. 소비 전력은 전기 에너지 (J) / 시간(t) 이죠. 단위는 1Wh로 사용하고, 1Wh는 1시간 동안 사용한 전기기구의 총에너지이죠. 그럼 3600J이 됩니다. 보기 1번부터 3번까지는 정의이네요. 보기 4번엔 소비 전력이 5W인 전기 기구를 5시간 사용했다면 전력량은 소비 전력 X 시간(Hour) 이므로 25Wh가 되고요, 5번에서는 소비 전력이 2W인 전기기구가 1분 동안 사용한 전기 에너지는 120J이 되네요. 왜? 소비 전력은 전기 에너지 / 시간이므로 대입을 하면 되겠죠?
25번 문제
전기 에너지를 구하는 문제입니다.
문제풀이
전구가 20분 동안 방출하는 빛 에너지와 열 에너지를 더하면 4400J + 5200J 이므로 9600J이 됩니다. 전구에 전류를 흘러주면 전구는 빛과 열이 방출하기 때문에 전구에서 20분 동안 방출하는 전기에너지는 총 9600J이 됩니다. 그럼 소비 전력은 얼마일까요? 소비 전력은 전기 에너지 / 시간(초) 이죠. 전기 에너지는 9600J이고, 시간은 20분이므로 1200초가 됩니다. 소비 전력 공식에 대입하면 9600J / 1200s = 8W이네요. 이 전구를 4시간 사용했을 때 전기 에너지의 양은? 물어봤는데, 단위가 Wh로 전력량이네요. 그럼 전력량을 구하면 됩니다. 소비 전력이 8W이고, 4시간 사용했다면 전력량은 8W X 4시간 = 32Wh가 됩니다.
이상 3학년 2학기 중간고사 기출문제 풀이를 했습니다. 문제수로 보며 25문제인데, 각 단원별로 쪼개서 25문제이니 그렇게 많은 문항수는 아니네요. 문제수가 더 많았으면 하는 단원도 있네요.. 중간중간에 필요한 문제는 다시 올리도록 하겠습니다. 오늘도 수고 많았습니다.^^
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