자기력선을 입체로 보려면?

2011.06.29 16:45
중력이 없는 우주 공간에서는 땅에서 쉬운 일도 어려운 일로 바뀐다. 대표적인 예가 액체 연료를 넣는 일이다. 무중력 상태에서는 액체 연료끼리 둥글게 뭉쳐 사방으로 돌아다니는데, 이들을 흘리지 않고 넣기란 여간 어려운 일이 아니다. 이를 해결하기 위해 미국항공우주국(NASA)는 액체 연료에 자성을 부여했다. 연료통 주입구 반대 방향에 자석을 넣고, 자성을 띈 연료를 넣으면 연료가 흘러나올 염려가 없다. 액체 자석은 이렇게 탄생했다.

액체 자석은 10nm(나노미터, 1nm=1억분의 1m) 정도로 작은 자성을 띈 분말에 계면활성제를 넣어 액체 형태로 만든 것이다. 액체 자석에 근처에 자석을 갖다 대면 고슴도치 가시처럼 비쭉비쭉한 모양으로 둥글게 뭉친다. 이 비쭉비쭉한 바늘은 바로 자기력선을 나타낸다. 액체 자석이 경쟁적으로 자기력선에 따라 배치되려고 하기 때문에 이런 모양이 되는 것이다.

흥미로운 재료지만 쉽게 구하기 어렵고 가격이 비싼 게 단점이다. 과학동아키트에서 액체 자석으로 실험할 수 있는 키트를 내놨다. 가격도 10명 세트에 4만원으로 합리적이다. 나노 자성체와 특수 용매가 들어있다. 네오디움 자석을 막대에 붙여 가까이 하면 액체 자석의 움직임을 관찰할 수 있다.

자석을 여러 개 가져와서 자석의 개수가 달라질 때, 또 자석의 위치가 달라질 때 액체 자석의 비쭉한 바늘이 어떻게 바뀌는 지 관찰하자. 철가루 등을 사용해 나타낸 자기력선은 평면이지만, 액체자석으로 만든 자기력선은 입체라서 더 정확하게 가르칠 수 있다. 왜 이런 모양이 됐을까 토론하면 수업이 흥미진진해진다.

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