전기 및 정전기 공부해보자.

우리가 사용하는 전기와 정전기 알아보자.

우리는 전기가 없으면 살아갈 수 없는 세상에 살고 있다. 하지만, 건조한 겨울에 머리를 빗을 때 머리카락이 위로 솟구쳐 정리가 안되거나, 자동차 문을 열 때 따가운 전기 충격이 느껴져 불편한 경우가 생긴다. 이런 현상은 전기의 일종인 정전기 때문에 발생한다. 정전기는 어떻게 발생하는지, 전기와 다른 점은 무엇인지 알려주겠다.

1. 정전기란 무엇인가?

정전기는 가까이에 있는 물체끼리 접촉이나 마찰을 일으킬 때 발생해서 생기는데 마찰 전기라고 한다. 날씨가 건조할수록 더 발생하고, 마찰한 물체 위에 정지해 있다. 최대 35,000 볼트의 정전기가 발생할 수 있지만, 사람의 몸과 물체에 발생한 정전기는 뾰족한 부분을 통해 한꺼번에 방전되고, 사람의 몸속으로 흐르지 않고 방전돼서 감전이 되지는 않는다. 습도가 높으면 수치가 낮아지고, 건조할수록 높아진다.

 

정전기를 예방하기 위해서는 입고 다니는 옷이 화학 섬유인 경우, 스프레이나 섬유 유연제를 사용해서 마찰이 일어나지 않도록 중성으로 되도록 한다. 건조한 겨울에 도로를 달리는 자동차의 차체에 금속 체인을 달아두면 아스팔트로 방전되기 때문에 정전기 발생을 일으키지 않는다.

2. 전기의 정의

전하에 의해 발생하고 양, 음의 부호를 가진 두 종류의 전하가 나타내는 자연 현상의 총체를 말한다. 물질 안의 전자나 공간의 자유 전자나 이온들의 움직임에 의해 생기는 에너지의 한 형태이다. 전자의 이동으로 생기는 에너지이다. 전류는 전하가 이동하는 것이고, 우리가 일상생활에서 TV를 보고, 냉장고, 세탁기, 전등 각종 가전제품을 사용하여 편리하게 살 수 있는 것은 전기가 있어서 가능한 일이다. 공장의 기계가 움직이고, 어두운 밤 길거리를 밝혀 주는 가로등, 지하철에도 공급되어 편리한 생활을 할 수 있게 해 준다.

 

전기 현상은 BC 600년경에 고대 그리스 과학자 탈레스가 호박을 모피에 문지르면 전하를 띠게 되면 가벼운 물체를 잡아당기는 것을 보고 최초로 발견했다. 그리스어의 '엘렉트론'이라는 호박을 의미하는 단어에서 '일렉트리시티'라는 말로 전기라는 말이 유래된 것으로 알려졌다. 미국의 벤저민 플랭클린은 1752년에 연을 이용한 실험으로 번개의 전기적 성질을 증명하였다. 쿨롱의 법칙은 전하를 띤 두 물체 사이에 작용하는 전기력에 관한 것을 발견한 것이다.

3. 전기저항 살펴보기

물체를 포함한 열이나 전기의 이동에도 움직임을 방해하는 저항이 존재한다. 전기 흐름이 원활하지 않게 방해하고 저항하는 것을 전기저항이라 하는데, 크면 클수록 전류가 잘 통하지 않는다. 상온에서는 전기저항이 크지만, 절대 영도에 가까운 ─269.5 ºC 액체 헬륨 속에서는 전기저항은 0으로 저항 없이 전류가 흐른다. 전기저항이 없는 물질을 초전도체라고 한다. 초전도체를 이용하여 만든 자석으로 MRI, 입자가속기, 자기 부상 열차에 응용하고 있다. 자기 부상 열차는 강한 전자석의 힘으로 열차를 뜨게 하고, 마찰이 없어서 빨리 달릴 수 있다.

4. 자연 속의 전기 현상을 알아보자.

구름이 가진 전기 때문에 구름과 땅 표면 사이에 방전이 일어나 발생하는 현상이 번개이다. 양(+)전하와 음(-)전하를 띤 구름과 구름이나 지면과 구름 사이에서 전압이 높아지면서 짧은 시간 동안 전류가 흐른다. 번개는 전하가 많이 모인 뾰족한 곳에 떨어지기 쉽다. 자연 속의 전기 현상인 번개는 한 번에 10억 볼트의 전압으로 수만 A의 전류가 흘러 위험하다. 번개가 칠 때는 전기제품이나 전화, 물 등의 전도성 물체로 전기가 전달될 수 있기 때문에 전기코드를 뽑고, 사용하지 않아야 한다.