고등학교 물리학 · 전기와 자기 · 2022 개정 교육과정
[12물리02-05] 성취기준 해설과 수업·평가 예시
성취기준 원문
[12물리02-05] 전류의 자기 작용을 이용하여 에너지를 전환하는 장치의 원리를 알고, 스피커와 전동기 등을 설계할 수 있다.
성취기준 해설
전류의 자기 작용의 예시로 스피커와 전동기의 원리를 에너지 전환 관점에서 설명하고, 학생들이 스피커를 공학적으로 설계하고 제작하도록 지도한다.
쉽게 풀어 보면
자기장 속 도선에 전류가 흐르면 힘을 받는다는 전류의 자기 작용을 이용해 전기 에너지를 소리나 운동 에너지로 바꾸는 장치의 원리를 이해하는 성취기준이에요. 스피커와 전동기의 구조를 분석하고, 코일 감은 수나 자석 배치를 바꾸며 직접 스피커를 설계하고 제작하는 것이 핵심이에요.
학습지 문항 예시 예시
종이컵 스피커 설계 노트
- 스피커에서 전기 에너지가 소리 에너지로 바뀌기까지 코일, 영구 자석, 진동판이 하는 역할을 순서대로 쓰세요.
- 스피커 코일에 교류 대신 일정한 직류를 흘리면 소리가 계속 나지 않는 까닭을 힘의 방향으로 설명해 보세요.
- 직류 전동기에서 정류자와 브러시가 없다면 코일이 계속 한 방향으로 회전하지 못하는 이유를 설명하세요.
- 종이컵 스피커의 소리를 크게 하기 위해 바꿀 수 있는 변인 세 가지를 정하고 각각의 예상 효과를 쓰세요.
수업 흐름 예시 예시
- 도입: 고장 난 이어폰이나 스피커를 분해한 사진에서 코일과 자석을 찾아 각 부품의 역할을 추측해요.
- 전개 1: 말굽자석 사이 도선에 전류를 흘려 도선이 움직이는 방향을 관찰하고 전류와 자기장 방향과의 관계를 정리해요.
- 전개 2: 에나멜선 코일, 네오디뮴 자석, 종이컵으로 스피커를 만들고 코일 감은 수를 달리해 소리 크기를 비교해요.
- 정리: 스피커와 전동기를 전기 에너지가 어떤 에너지로 바뀌는지 기준으로 비교하고 설계 개선점을 발표해요.
서술형 평가 문항과 채점 기준 예시
모둠에서 만든 종이컵 스피커의 소리가 너무 작았다. 전류의 자기 작용과 에너지 전환 관점에서 소리가 작은 원인을 두 가지 이상 추론하고, 각각에 대한 설계 개선 방법을 근거와 함께 서술하시오.
| 수준 | 채점 기준 |
|---|---|
| 상 | 코일 감은 수, 자석의 세기, 코일과 자석 사이 거리, 진동판의 재질 등에서 원인을 두 가지 이상 들고, 코일이 받는 힘이나 진동 전달이 커지는 개선 방법을 근거와 함께 설명함 |
| 중 | 원인과 개선 방법을 제시했으나 한 가지에 그치거나 코일이 받는 힘과의 관계를 명확히 설명하지 못함 |
| 하 | 더 큰 컵을 쓴다는 식의 방법만 제시하고 전류의 자기 작용과 관련된 근거를 들지 못함 |
세특 기재 예시 예시
종이컵 스피커 제작 활동에서 코일 감은 수를 30회, 60회, 90회로 바꾸며 소음 측정 앱으로 소리 크기를 비교하여 감은 수가 많을수록 소리가 커지는 경향을 확인함. 자석을 컵 바닥에 붙이고 코일을 진동판에 고정하는 구조가 진동 전달에 유리함을 실험으로 보임. 스피커와 전동기를 에너지 전환 흐름도로 비교하여 설명함.
이 예시는 178자, 나이스 기준 426Byte예요. 과목별 세특은 1,500Byte(500자)까지 써요. 내 문장은 나이스 글자수·바이트 계산기로 세어 볼 수 있어요.
세특에는 학생이 실제로 한 활동과 교사가 관찰한 내용만 써요. 대회명·기관명처럼 쓰면 안 되는 내용은 생기부 기재 금지 사전에서 확인할 수 있어요.
학생들이 자주 헷갈리는 점
스피커 코일에 직류 전류를 흘려도 소리가 계속 난다고 생각하는 학생이 많아요. 일정한 직류에서는 코일이 한 방향의 일정한 힘을 받아 진동판이 한쪽으로 밀린 채 멈추므로, 소리를 내려면 전류의 방향과 세기가 계속 변해야 한다는 점을 교류 신호와 비교해 설명해 주세요.
이 영역의 적용 시 고려 사항 (고시 원문)
- 중학교 1∼3학년군 ‘전기와 자기’, 고등학교 ‘통합과학1’의 물질과 규칙성, ‘전자기와 양자’의 전자기적 상호작용과 연계된다.
- 이 영역에서는 전기와 자기의 상호작용을 에너지 관점으로 해석하여 전자기 현상이 전기 회로와 전자 제품 등 실생활에 활용되는 예를 중심으로 접근한다.
- 전기장을 전기력선으로 표현하고 전기장을 정량적으로 구하는 것은 고등학교 ‘전자기와 양자’에서 다루고 있음을 고려할 때, 이 영역에서는 전하에 의해서 전기장이 생성된다는 점을 정성적으로 다룬다.
- 전자기학 원리가 적용된 기기나 제품의 기초 과학 원리를 파악하고, 공학적 설계를 바탕으로 창의적 산출물을 만들어내기 위한 탐구 활동이 포함되도록 기획할 수 있다.
같은 영역의 다른 성취기준
왓퀴즈는 이런 AI예요
왓퀴즈는 한국 학교의 수업과 기록 업무에 맞춘 교사용 AI예요. 이 사전과 같은 2022 개정 교육과정 성취기준 데이터로 학습지, 수업 PPT, 평가계획서 초안을 만들고, 2026학년도 학교생활기록부 기재요령 원문을 바탕으로 세특 초안을 쓰고 기재 금지 표현을 검사해요.