전기 회로에 대한 물 회로 비유 모형의 비교 분석 (Comparative Analysis of the Two Paradigms in the Hydraulic Analogy)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 72권 / 5호 / 419 ~ 428페이지
· 저자명 : 신혜인, 석효준, 박정우

초록

본 연구에서는 두 가지 전형적인 물 회로 비유 모형인 전압-높이차 비유 모형과 전압-압력차 비유 모형을 친밀도, 삽화의 가시도, 확장성, 발생 가능한 오개념 측면에서 비교 분석하였다. 전압-높이차 비유 모형은 높이차와 물의 흐름을 삽화로 나타내기 쉬우나, 전류의 비유물인 물의 흐름이라는 개념이 모호하고 저항의 비유물인 물레방아의 역할을 설명하기 어려워 전류와 저항에 대한 오개념의 유발 가능성이 높고 확장성이 낮다. 반면 전압-압력차 비유 모형에서는 전압의 비유물인 압력차를 삽화로 나타내기 어려우나, 전류의 비유물인 부피 흐름율의 정량적 특성으로 인해 전류와 관련된 오개념의 발생을 억제할 수 있다. 이에 물 회로 비유 모형의 개발과 적용에 관해 여러 시사점들을 논의하였다.

영어초록

We compare two paradigms in the hydraulic analogy, namely, the voltage-height difference analogy and the voltage-pressure difference analogy, and analyze them in terms of familiarity, visibility of illustrations, expandability, and possible misconceptions. Although the voltage-height difference analogy easily illustrates water flow and height difference, it may result in low expandability and possible misconceptions about currents and resistors due to the ambiguity of the concept of water flow as a metaphor for an electric current as well as that of the role of a water wheel as a metaphor for a resistor. By contrast, the voltage-pressure difference analogy has difficulty illustrating pressure difference analogous to voltage and may lead to suppressing possible misconceptions about currents and resistors due to the quantitative characteristics of the volume flow rate of water analogous to current. We discussed several implications of this study regarding the development and application of the hydraulic analogy.

참고자료

· 없음