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영상으로 보는 과학실험입니다.

전기가 흐르는 회로

1. 실험 목적
우리 인체는 전류가 잘 흐르는 것을 알아볼 수 있다.
마르고 건조한 손과 젖은 손이 전류가 흐르는 차이가 있다는 것을 확인해 본다




2. 실험준비물
커넥터, 발광다이오드, 트랜지스터, 전지끼우개, 콘덴서, 수은전지, 팬치, 플라스틱구



3. 실험방법
① 트랜지스터 2 개를 그림과 같이 3-구멍 커넥터에 맞춰 끼운다. 이때 정면에서 볼 때 왼쪽 발이 빨강색 전선에 대응하도록 끼운다.
② 2구멍 커넥터에 전해 콘덴서의 (+)극이 빨강 전선에 대응하도록 끼운다.
③ 발광다이오드는 긴 다리가 (+)극으로 2구멍 커넥터의 빨강 전선에 끼워야 하는데 나중에 끼우기 위해 커넥터만 연결시키도록 한다.
④ 모든 전선의 길이를 4cm정도 남도록 자르고, 끝부분의 피복을 벗긴다.
⑤ 아래 회로를 보고 전선철사를 서로 꼬아서 손으로 연결시킨다. 이때 이웃한 전선끼리 닿지 않도록 절연테이프로 감아준다.
⑥ 둥근 플라스틱구 윗부분에 송곳으로 돌려 발광다이오드를 1개~2개 정도 끼울 수 있게 구멍을 뚫고, 양 옆으로 클립 손잡이 전선이 나올 수 있게 홈을 판다.
⑦ 회로 전체를 플라스틱 구에 넣은 후 위쪽에 발광다이오드를 꽂아 발광 커넥터에 연결시키고 양 전선이 팔처럼 밖으로 나오도록 아래 뚜껑을 닫는다.
⑧ 양손으로 전선을 잡아본다. 

 



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4. 실험 속 과학원리
- 당신의 체지방은 몸 속 전기 저항 측정으로?

체중감량을 하겠다고 하면서 자신의 체지방 분포를 모른다면 이것은 안타까운 일이 아닐 수 없다. 지금까지는 체지방을 측정하려면 많은 비용을 들이고 몇 시간을 소비하며 병원에서 종합검진을 받을 때나 측정할 수 있었다. 비만을 판정하고 다이어트를 하기 위해서는 체지방의 측정이 반드시 필요하다는 인식은 이전부터 있었으나, 체지방을 간편하고 정확하게 측정할 수 있는 방법이 없었다.
인체 내 지방을 측정하려면 몸의 부피와 밀도를 재면 된다. 따라서 체지방을 구하는 가장 정확한 방법으로 사람이 수조(水槽) 속에 들어가 비중을 재어 몸무게와 비교하는 것(수중체밀도법)이다. 지방은 밀도가 낮고 근육은 밀도가 높기 때문에 두 성분의 밀도차를 비교하면 지방량을 알 수 있다. 하지만 이런 방법은 매우 번거롭기 때문에 새로 고안된 것이 바로 생체임피던스 측정법(BIA)이다. 





1983년 얀 노보에르 박사가 몸 속의 수분과 전기저항과의 관계를 밝혀내면서 이 측정법이 실용화됐다. B이 방법은 인체에 250mA 정도의 약한 전류를 통과시켜 체내 저항값(임피던스)을 측정하는 것이다. 인체의 구성 성분(물, 단백질, 무기질, 지방) 가운데 전류를 통과시키는 것은 전도성이 높은 물 밖에 없다. 따라서 인체에 전극을 접촉시켜 전류를 흘려 주면 전류는 물을 따라 흐르게 된다. 몸 안에 물이 많으면 전기가 흐르는 통로가 넓어져 저항이 적고 물이 적으면 전기가 흐르는 통로가 좁아져 저항이 커진다. 이를 통해 몸 속에 있는 물의 부피를 알아낼 수 있다.
몸 속의 물 부피를 알아내면 지방을 제외한 근육량을 산출할 수 있다. 근육의 73.3%가 물이라는 게 생리학적으로 밝혀졌기 때문. 그 다음 몸무게에서 수분, 근육(단백질+무기질)을 모두 빼면 체지방량을 구할 수 있다. 한국의 체성분 구성비율은 남성(여성)의 경우 수분 62.4%(56.5%), 단백질 16.5%(15.2%), 무기질 5.8%(5.3%), 체지방 15.3%(23.0%)이다.








- 인체와 감전

우리 신체는 1A도 너무 큰 전류이므로 ㎃(1㎃는 1A의 1000분의 1)라는 단위를 사용한다. 1㎃가 흐르면 전류가 흐르는 것을 약간 느끼는 정도이고, 10㎃이면 불쾌감을 느끼는 정도가 되고 100㎃, 즉 0.1 A정도면 사람이 죽게 된다. 이때 전기충격 정도는 흐른 전류의 크기와 흐른 시간, 신체 관통부분에 따라 결정된다. 전류의 일부 중 심장을 1초 이상 지나면 심장근육이 불규칙적으로 수축되기 시작하고 신속히 끝나지 않으면 사망한다. 물론 피부가 축축하고 습기가 많은 날이면 전류가 훨씬 많이 흐르게 되어 사망할 수 있다.
전자 1개가 가진 전하량은 이다. 너무도 작은 숫자이다. 전자는 크기나 질량은 대단히 작다. 그리고 대전될 때 물체사이에 전자는 이동을 하지만 새로운 생성이나 소멸은 없기 때문에 전하량은 항상 보존이 된다. 여러 사람들이 손을 잡고 실험을 하더라도 불이 깜박이는 것은 도중에 전하가 없어지지 않았다는 뜻이다.



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