자석 무엇인지 공부해보자.

자석 특징 및 자기장 살펴보자.

자석은 N극과 S극 두 부분에서 가장 센 힘으로 같은 극끼리는 서로 밀어내고, 반대극끼리는 서로 당긴다. 물건을 끌어당기고, 미는 힘을 가지고 가전제품에도 쓴다. 선풍기, 라디오, 진공청소기, 공중에 뜨는 자기 부상 열차, 기중기의 전자석에도 자석이 들어있다. 자기장은 철가루와 같은 물질을 움직일 수 있는 자석의 힘이 미치는 공간을 말하며, 나타내는 모양에 따라 힘이 어떻게 영향을 주는지를 살펴보자.

1. 자석의 발견

자연에서 자석이 발견된 당시에는 돌덩어리였다. 요즘은 철과 같은 여러 물질을 혼합해서 인공적으로 만드는 물질이다. 자석이 처음 발견된 장소는 소아시아의 고대 국가인 마그네시아 언덕이었다는 이야기에서 유래해서 그 나라의 이름을 따서 마그네트라고 불렀다. 옛날 마그네스라는 양치기 소년이 철로 된 모자와 지팡이를 가지고 다니면서 양을 몰다가 갑자기 바위에 붙어서 움직일 수가 없었다. 바위가 철을 끌어당긴다는 사실을 알게 되어서, 소년의 이름을 따서 자석을 마그네트라고 지었다는 설이 있다.

2. 자석 양극을 확인하는 방법

나침반을 이용하여 어느 장소로 가야 하는지 방향을 정할 수 있는 것은 N극은 항상 북쪽을, S극은 남쪽을 가리키기 때문이다. 생긴 모양에 따라 다양한 형태의 어떤 자석이라도 방향을 알 수 있다. 막대 모양 자석으로 방향을 찾는 방법은 다음과 같다. 배 모양으로 자른 스티로폼 위에 자석을 올려서, 물에 띄우면 잠시 후에 스티로폼은 한쪽 방향을 가리킨다. 방향을 확인해보면 나침반과 같은 방향으로 북쪽과 남쪽을 가리키는 것을 볼 수 있다.

 

말굽 모양 자석으로 자석의 양극을 찾는 방법은 한가운데를 실로 묶은 후 스탠드에 고정시키고, 멈출 때까지 기다린 후 움직이지 않을 때 북쪽과 남쪽의 극 방향을 종이에 표시한다. 나침반을 종이에 표시한 곳으로 가져가면 방향이 일치하는 것을 볼 수 있다. 이것으로 알 수 있는 것은 항상 N극과 S극이 자석에도 있다는 사실이다.

3. 자석에 붙는 것과 붙지 않는 것

자석은 주변의 물건을 끌어당기는 힘이 있다. 흩어진 물건들 사이에서 바늘이나 핀 종류의 쇠붙이를 찾으려면 강한 자석으로 간단히 찾을 수 있다. 두꺼운 종이나 책이 있어도 방해받지 않는다. 쇠붙이는 자석에 잘 붙고, 종이나 플라스틱 같은 비금속 물체는 잘 붙지 않는다. 자석의 성질을 가진 물질을 자석 가까이에 두면 자화 되어 저절로 끌려가서 붙는다. 이러한 성질을 가진 물질을 강자성체라고 하고 철, 니켈, 코발트, 망간이 있다.

 

자석을 가까이 대면, 붙지 않고 달아나는 성질을 지닌 물질을 반자성체라고 하고, 금, 은, 구리 같은 금속 종류이다. 산소를 제외한 대부분의 기체, 물, 유리, 유황이 있다. 반자성체의 물질은 같은 극으로 자화 되어 밀리는 척력이 작용하기 때문이다. 액체 물질 가운데 자석에 끌리는 것은 자성유체라고 한다. 산화철의 작은 알갱이를 기름이나 물과 같은 액체에 섞어 놓은 것이다. 자성유체는 자석에 붙기 위해 요동을 치면서 뾰족한 모양의 뿔을 만든다. 힘이 강할수록 굵기가 가늘고 수도 많다. 반도체를 만드는 곳에 먼지를 차단하거나, 우주선과 우주복의 틈새를 막아주는 재료로 쓴다.

4. 지구 자기장 알아보기

지구 자기장이란 것은 지구 자체가 하나의 거대한 자석이라는 것을 말한다. 인간은 나침반을 이용하여 북쪽과 남쪽을 구분했지만, 미생물부터 큰 동물들까지 지구 자기장을 이용했다. 동물들도 자기장을 이용하여 방향을 잡고, 움직임을 조절해왔다. 연어는 강의 상류에서 태어나 바다로 이동하여 완전히 자란 후에 알을 낳기 위하여 돌아올 때, 지구 자기장은 방향을 알려주어 원래 태어난 곳으로 갈 수 있게 한다. 바다의 물고기들도 이동시에 지구의 자기장을 이용한다.

 

계절이 바뀔 때 지구 반대편으로 무리를 지어서 이동하는 철새들도 지구 자기장으로 방향을 잡을 수 있기 때문에 길을 잃지 않고 목적지에 다다른다. 바다 거북의 암컷은 알을 낳을 때가 되면 태어났던 곳으로 다시 돌아올 수 있는 것도 마찬가지다. 주자성 박테리아는 지구의 자기를 감지해서 북반구의 박테리아는 북극으로, 남반구의 박테리아는 남극으로 헤엄쳐서 간다.