[물리하마] 전기 Basic: 전하, 전기력⚡

 하마가 여름을 겨우 이기고 돌아왔(는데 벌써 겨울이 됐)어요. 이번에 알아볼 주제는 전기⚡인데요, 전기에 대해 이야기하면 고구마 캐듯이 비슷한 것들이 주렁주렁 매달려 따라오기 때문에 할 말이 많아요. 그 모든걸 한꺼번에 할 필요는 없고요, 이번엔 그냥 '전기가 뭔데?'라는 질문에 간단히 대답할 수 있을 정도만 만들어볼게요.

 

: 나 전기는 좀 아는 것 같은데? 전하가 전기 아니야? 아 그건 전자인가? 그러면 전류는 뭐지? 전압? 앗, 건전지는 전기 아닌가? 자석은 좀 다른거야? 비슷한 말이 많아서 헷갈리네..
: 호기심 많은 하마구나. 이 참에 내가 교통정리 싹 해주지.
: 아.. 아저씨 누구세요?
: 나는 샤를 드 쿨롱이라고 하네.
: 네? 쿨롱이요? 그거 그냥 기침 소리 아니에요?
: 초면에 장난이 심한 하마구나.

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 전기는 '전하'를 의미하기도, '전류'를 의미하기도 하는데요, 어쨌든 이런 저런 전기적인 현상들을 모두 모두 부르는 이름이에요.

전하는 양성자, 전자 같은 애들이 가지고 있는 (+), (-) 요런 것들이고요, 전류는 이 전하들의 흐름이라고 보면 돼요.

전하 ☞ , 이런 애들

전류 ☞ 걔네들의 흐름

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전하..?

 예전에 원자에 대해서 이야기한 적이 있는데요, 그때 양성자는 전기를 띠고, 전자는 전기를 띠고 있다고 소개했어요.

: 내 몸도 물질이고 그럼 원자로 이루어져 있을 테니까, 나도 전기를 띠고 있겠네! 나는 인가? 인가?

 

맞을 수도 있고 아닐 수도 있어요.


기본적으로 원자는 양성자와 전자의 수가 같아요.
수소는 양성자 1개, 전자도 1개! 탄소는 양성자 6개, 전자도 6개!

 

그러니까 하마의 몸이 를 백만개쯤 가지고 있다고 해도 를 똑같이 백만개 가지고 있기 때문에 보통 총 합은 0이에요. 즉 전기를 띠지 않는 거에요.

 

: 그러면 언제 전기를 띠는데?

 전기를 띠게하는 방법은 여러가지가 있지만 가장 간단한 방법은 문지르는 거에요. 전자도 더 좋아하는 물질이 있는데요, 두 개의 다른 물질을 문지르면 문지른 면에서 전자들이 더 좋아하는 물질 쪽으로 옮겨갈 수 있어요.

: 머리카락에 풍선을 문질러 본 적 있지?
: 저는 털이 없어요.
: 흠흠.. 미안하구나. 아무튼 머리카락에 풍선을 문지르면 이렇게 전자가 더 좋아하는 풍선 쪽으로 옮겨간단다. 그러면 전자를 빼앗긴 머리카락은 를 띠고, 풍선은 을 띠게 되는거지.

 

: 근데 저 머리는 왜 저렇게 된 거에요?
: 전하들끼리는 힘이 작용하거든, 그걸 바로 내가 알아냈지!
: 갑자기 신나보이시네요.

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반대가 끌리는 이유

전하들 사이에는 힘이 작용하는데, 이걸 전기력이라고 해요. 작동 방식은 간단한데요,

같은 건 밀어내고 다른 건 당긴다!

그러니까, 랑 끼리는 밀어내고, 랑 도 밀어내고, 랑 는 당기는거에요.

그래서 아까 머리카락에 풍선을 문질렀을 때 머리카락은 풍선에게 전자를 빼앗기게 되고, 만 남은 머리카락은 서로 같은 부호라 밀어내는 거에요.


그리고 그 크기는

: 내가 정리했지.
: 오호!
: 간단해. 멀수록 약해지고, 전기가 셀 수록 강해진다! 좀 더 구체적으로 말하면 힘을 주고받는 두 전하의 전하량에 비례하고, 거리의 제곱에 반비례한단다. 쿨롱 법칙이라고 부르지.

사실 당연해보일 수도 있어요. 전하가 많고 가까울수록 힘이 세질 것 같긴 하죠? 쿨롱은 이걸 정량적으로 밝혀내어 식으로 만들었어요.



아래에서 양전하/음전하를 고르고, 전하의 수와 위치를 바꿔보면서 전기력의 크기를 직접 확인해보세요.

 

* : 전하의 위치를 옮길 때는 옮길 전하를 클릭했다가 원하는 위치에서 다시 클릭하시면 됩니다.

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